PC Arduino: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Walaupun mikrokontroler adalah komputer pada cip dengan pemproses bersepadu, memori dan periferal I / O, masih bagi pelajar, rasanya hampir tidak berbeza dengan litar bersepadu DIP lain. Oleh itu, kami merancang projek "Arduino PC" sebagai tugasan untuk pelajar sekolah menengah yang mengikuti kursus "Elektronik Digital". Ia memerlukan mereka merancang dan mensimulasikan litar elektronik di Tinkercad untuk mencapai keperluan projek yang diberikan (dibincangkan di bawah). Tujuannya adalah untuk membolehkan para pelajar melihat mikrokontroler sebagai komputer penuh (walaupun kemampuannya terhad) yang dapat digunakan dengan papan kekunci dan LCD (Liquid Crystal Display). Ini juga membolehkan kita memeriksa kehebatan mereka dalam menggunakan konsep yang dipelajari di kelas.

Untuk projek tugasan ini, kami mengesyorkan Tinkercad agar para pelajar tidak perlu menggunakan makmal elektronik digital untuk komponennya, dan dapat bekerja mengikut kehendak mereka sendiri. Juga, mudah bagi pengajar untuk mengesan status projek setiap pelajar melalui Tinkercad setelah ia dikongsi oleh mereka.

Projek ini menghendaki pelajar:

1. Reka papan kekunci tersuai dengan 15 kekunci input (10 kekunci untuk digit 0-9 dan 5 untuk arahan +, -, x, / dan =) dan maksimum 4 pin (data) pin (selain dari 2 pin yang digunakan untuk menyediakan bekalan kuasa) kerana menghantar input ke Arduino Uno.
2. Antaramuka LCD dengan Arduino Uno.
3. Tuliskan kod ringkas untuk Arduino Uno untuk mentafsirkan kekunci yang ditekan dan memaparkannya di LCD.
4. Untuk menjalankan operasi matematik yang sederhana (input input integer) dengan anggapan semua input dan hasilnya selalu bilangan bulat dalam lingkungan -32, 768 hingga 32, 767.

Projek ini membantu pelajar dalam belajar

1. Kodkan input yang berbeza ke dalam kod binari.
2. Reka bentuk pengekod binari menggunakan litar digital (inilah inti reka bentuk litar papan kekunci).
3. Kenal pasti (nyahkod) input individu dari pengekodan binari mereka.
4. Tulis kod Arduino.

Bekalan

Projek ini memerlukan:

1. Akses ke komputer peribadi dengan sambungan internet yang stabil.
2. Penyemak imbas moden yang boleh menyokong Tinkercad.
3. Akaun Tinkercad.

Langkah 1: Merancang Litar Papan Kekunci

Merancang litar papan kekunci adalah salah satu komponen utama projek ini, yang memerlukan para pelajar mengekodkan setiap 15 input utama ke dalam corak 4-bit yang berbeza. Walaupun terdapat 16 corak 4-bit yang berbeza, namun satu corak 4-bit diperlukan secara eksklusif untuk mewakili keadaan lalai iaitu, apabila tidak ada tombol yang ditekan. Oleh itu, dalam pelaksanaan kami, kami menetapkan 0000 (iaitu, 0b0000) untuk mewakili keadaan lalai. Kemudian, kami mengekod digit perpuluhan 1-9 dengan perwakilan binari 4-bit sebenar mereka (masing-masing, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 dan 1001), dan digit perpuluhan 0 hingga 1010 (iaitu, 0b1010). Operasi matematik '+', '-', 'x', '/' dan '=' masing-masing dikodkan sebagai 1011, 1100, 1101, 1110 dan 1111.

Setelah menetapkan pengekodan, kami merancang rangkaian seperti yang ditunjukkan pada gambar, di mana kunci telah ditunjukkan oleh suis (butang tekan).

Langkah 2: Memadankan LCD

Untuk melihat output Arduino Uno, LCD 16x2 digunakan. Litar untuk menghubungkan LCD dengan Arduino agak standard. Sebenarnya, Tinkercad menyediakan litar Arduino Uno pra-binaan yang dihubungkan dengan LCD 16x2. Namun, seseorang dapat mengubah beberapa pin Arduino Uno yang dihubungkan dengan LCD agar dapat mengakomodasi periferal lain seperti keyboard khusus yang kami kembangkan dengan lebih baik. Dalam pelaksanaan kami, kami menggunakan litar yang ditunjukkan dalam gambar.

Langkah 3: Menulis Kod untuk Arduino Uno

Untuk menafsirkan input yang berasal dari papan kekunci, dan untuk memaparkan hasilnya pada LCD, kita perlu memuatkan arahan ke Arduino Uno. Menulis kod untuk Arduino sangat bergantung pada kreativiti seseorang. Ingat bahawa Atmega328p di Arduino Uno adalah mikrokontroler 8-bit. Oleh itu, seseorang perlu berimprovisasi agar dapat mengesan limpahan dan bekerja dengan banyaknya. Walau bagaimanapun, kami hanya ingin mengesahkan bahawa Arduino Uno dapat menyahkod input dan membezakan antara nombor (0-9) dan arahan matematik. Oleh itu, kami mengehadkan input kami kepada bilangan bulat kecil (-32, 768 hingga 32, 767) sambil memastikan bahawa output juga berada dalam julat yang sama. Selanjutnya, seseorang boleh berusaha untuk memeriksa masalah lain seperti membongkar butang.

Kod ringkas yang kami gunakan dalam pelaksanaan projek kami dilampirkan. Ini boleh disalin dan ditampal di editor kod di Tinkercad.

Langkah 4: Menggabungkan Semuanya

Pada akhirnya, kami menghubungkan pin bekalan kuasa papan kekunci dengan Arduino dan menghubungkan pin data (yang membawa data 4-bit) ke pin digital 10, 11, 12 dan 13 (mengikut urutan seperti yang disebutkan di Kod Arduino). Kami juga menyambungkan LED (melalui perintang 330 ohm) ke setiap pin data untuk melihat pengekodan binari setiap kunci pada papan kekunci. Akhirnya, kami menekan butang "Start Simulation" untuk menguji sistem.