tôi là vũ ngọc sơn tôi là sinh viên trường đại học sư phạm kỹ thuật hưng yên . tôi sinh ngày 01 tháng 06 năm 1998 . tôi đang theo học ngành tự động hoá . tôi rất thích thể thao đặc biệt là bóng đá và cờ tướng
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - - HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CƠ BẢN ARDUINO TP.HCM, Tháng 5, Năm 2014 MỤC LỤC: Lời nói đầu Chương 1: Tổng quan Arduino Uno 1 Tổng quan Sơ đồ chân Arduino Chương 2: Cài đặt chương trình Arduino IDE Driver cho Arduino Cài đặt chương trình Arduino IDE Cài đặt Driver Arduino IDE Chương 3: Hướng dẫn cài đặt mô Arduino Proteus 11 Chương 4: Giao tiếp Arduino với số linh kiện điện tử 13 1) Project 1: Led nhấp nháy 13 2) Project : Đèn sáng nhấn phím 18 3) Project : Led sáng dần từ led đến led 10 ngược lại 21 4) Project : Led sáng dần từ led đến led 10 ngược lại thời gian delay thay đổi 24 5) Project 5: Điều khiển tốc độ động PWM 27 6) Project : Điều khiển động L293D 31 7) Project 7: Giao tiếp Arduino với LCD 16x2 34 8) Project 8: Giao tiếp với máy tính 47 9) Project Đo nhiệt độ môi trường dùng LM35D hiển thị LCD Serial Monitor 49 10) Project 10: Giao tiếp Arduino với Servo motor 54 Tài liệu tham khảo 56 Lời Nói Đầu Arduino sử dụng rộng rãi giới, ngày chứng tỏ sức mạnh chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo người dùng cộng đồng nguồn mở Arduino thực gây sóng gió thị trường người dùng tồn giới vài năm gần đây, số lượng người dùng cực lớn đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học làm cho người tạo chúng phải ngạc nhiên mức độ phổ biến.Tuy nhiên Việt Nam Arduino chưa biết đến nhiều, tài liệu liên quan đến hạn chế Được giới thiệu dẫn thầy Nguyễn Thanh Dũng, sau thời gian tìm hiểu tác giả biên soạn tài liệu “HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CƠ BẢN ARDUINO” Trong tài liệu cung cấp cho bạn đọc lượng kiến thức Arduino ứng dụng thực tế Tài liệu gồm có nội dung sau: Chương 1: Tổng quan Arduino Uno Chương 2: Cài đặt chương trình Arduino IDE Driver cho Arduino Chương 3: Hướng dẫn cài đặt mô Arduino Proteus Chương 4: Giao tiếp Arduino với số linh kiện điện tử Khi biên soạn, tác giả tham khảo số tài liệu nước để tài liệu vừa đảm bảo mặc nội dung vừa tiếp cận với bạn đọc Khi viết tác giả có gắng để tài liệu hoàn chỉnh song chắn khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận góp ý bạn đọc Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ: trungtin.vaa@gmail.com Tác giả SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Chương 1: Tổng quan Arduino Uno Tổng quan Arduino thật bo mạch vi xử lý dùng để lập trình tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc điểm bật Arduino môi trường phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngôn ngữ lập trình học cách nhanh chóng với người am hiểu điện tử lập trình Và điều làm nên tượng Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Arduino Uno sử dụng chip Atmega328 Nó có 14 chân digital I/O, chân đầu vào (input) analog, thạch anh dao động 16Mhz Một số thông số kỹ thuật sau : Chip ATmega328 Điện áp cấp nguồn 5V Điện áp đầu vào (input) (kiến 7-12V nghị ) Điện áp đầu vào(giới hạn) 6-20V Số chân Digital I/O 14 (có chân điều chế độ rộng xung PWM) Số chân Analog (Input ) DC Current per I/O Pin 40 mA DC Current for 3.3V Pin 50 mA Flash Memory 32KB (ATmega328) với 0.5KB sử dụng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Xung nhịp HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG 16 MHz SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Sơ đồ chân Arduino Hình 1: Arduino Uno a) USB (1) Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính Thơng qua cáp USB Upload chương trình cho Arduino hoạt động, ngồi USB nguồn cho Arduino b) Nguồn ( ) Khi không sử dụng USB làm nguồn sử dụng nguồn ngồi thơng qua jack cắm 2.1mm ( cực dương giửa ) sử dụng chân Vin GND để cấp nguồn cho Arduino Bo mạch hoạt động với nguồn điện áp từ – 20 volt Chúng ta cấp áp lớn nhiên chân 5V có mực điện áp lớn volt Và sử dụng nguồn lớn 12 volt có tượng nóng làm hỏng bo mạch Khuyết cáo bạn nên dùng nguồn ổn định đến 12 volt HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Chân 5V chân 3.3V (Output voltage) : chân dùng để lấy nguồn từ nguồn mà cung cấp cho Arduino Lưu ý : khơng cấp nguồn vào chân làm hỏng Arduino GND: chân mass c) Chip Atmega328 Chip Atmega328 Có 32K nhớ flash 0.5k sử dụng cho bootloader Ngồi có 2K SRAM, 1K EEPROM d) Input Output ( 4, 6) Arduino Uno có 14 chân digital với chức input output sử dụng hàm pinMode(), digitalWrite() digitalRead() để điều khiển chân đề cập chúng phần sau Cũng 14 chân digital số chân chức là: Serial : chân (Rx ), chân ( Tx) Hai chân dùng để truyền (Tx) nhận (Rx) liêu nối tiếp TTL Chúng ta sử dụng để giao tiếp với cổng COM số thiết bị linh kiện có chuẩn giao tiếp nối tiếp PWM (pulse width modulation): chân 3, 5, 6, 9, 10, 11 bo mạch có dấu “~” chân PWM sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng đèn… SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), chân hỗ trợ giao chuẩn SPI I2C: Arduino hỗ trợ giao chuẩn I2C Các chân A4 (SDA) A5 (SCL) cho phép chúng tao giao tiếp giửa Arduino với linh kiện có chuẩn giao tiếp I2C e) Reset (7): dùng để reset Arduino HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Chương 2: Cài đặt chương trình Arduino IDE Driver cho Arduino Cài đặt chương trình Arduino IDE Các bạn truy cập vào trang web http://arduino.cc/en/Main/Software tải chương trình Arduino IDE phù hợp với hệ điều hành máy bao gồm Windown, Mac OS hay Linux Đối với Windown có cài đặt (.exe) Zip, Zip cần giải nén chạy chương trình khơng cần cài đặt Sau cài đặt xong giao diện chương trình sau: Hình 2: Arduino IDE HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Cài đặt Driver Sử dụng cáp USB kết nối Arduino với máy tính, lúc bạn thấy đèn led power bo sáng Máy tính nhận dạng thiết bị bạn nhận thông báo: “Device driver software was not successfully installed” Hình 3: Driver Software Installation Bây bạn click vào Start Menu chọn Control Panel chọn System and Security, click System sau chọn Device Manager Hình 4: Device Manager HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Chúng ta thấy cảnh báo màu vàng thiếu driver Arduino Click chuột phải Arduino Uno icon sau chọn “Update Driver Software” Hình 5: Right click chọn ”Update Driver Software” Chọn “Browse my computer for driver software” Hình 6: Click chọn “Browse my computer for driver software” Chọn đường dẫn tới folder “driver” nơi mà phần mềm Arduino lưu trữ Hình 6: Driver Click “Next” Windown tự động cài đặt driver, qua trình cài đặt driver hồn tất HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Arduino IDE Arduino IDE nơi để soạn thảo code, kiểm tra lỗi upload code cho arduino Hình 7: Arduino IDE a) Arduino Toolbar: có số button chức chúng sau : Hình 8: Arduino Toolbar Verify : kiểm tra code có lỗi hay khơng Upload: nạp code soạn thảo vào Arduino New, Open, Save : Tạo mới, mở Save sketch Serial Monitor : Đây hình hiển thị liệu từ Arduino gửi lên máy tính b) Arduino IDE Menu: Hình 9: IDE Menu HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN Chương 4: Giao tiếp Arduino với số linh kiện điện tử 1) Project 1: Led nhấp nháy Sau tạo project nhấp nháy led thời gian delay giây sử dụng proteus để mơ Sơ đồ mạch: Hình 17: Led nhấp nháy Code chương trình int ledPin = 9; void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(1000); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(1000); } Sau gõ code vào chương trình soạn thảo bạn cần click HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN để kiểm tra lổi 13 Tạo File Hex Chúng ta cần phải có file Hex để cung cấp cho proteus bấm play chương trình hoạt động Cách tạo file Hex Arduino IDE sau: Click vào File chọn Preferences Hình 18: Click Preferences Các bạn check vào compilation OK Hình 19: Check compilation Sau tiếp tục bấm HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN 14 Chương trình tự động built file hex lưu đường dẫn hình Hình 20: Đường dẫn chứa file hex Các bạn chép file hex thư mục sau mở proteus lên double click vào Aruino Uno Hình 21: Add file Hex cho Proteus Bấm vào vị trí số chọn nơi lưu file hex chọn tiếp Open, OK Play Các bạn thấy led nhấp nháy tắt sáng thời gian delay 1s HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN 15 Giải thích chương trình int ledPin = 9; Khai báo giá trị biến integer ledPin = void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); } Trong Arduino sketch cần phải có hàm setup() loop() khơng có chương trình báo lỗi Hàm Setup() chạy lần kể từ bắt đầu chương trình Hàm có chức thiết lập chế độ vào, cho chân digital hay tốc độ baud cho giao tiếp Serial Cấu trúc hàm pinMode() sau: pinMode(pin,Mode); pin : vị trí chân digital Mode: chế độ vào ( INPUT), (OUTPUT) Lệnh pinMode(ledPin, OUTPUT); Lệnh thiết lập chân số board chân ngõ (OUTPUT) Nếu không khai báo “ int ledPin = 9; ” bạn viết cách sau ý nghĩa không thay đổi: pinMode(9, OUTPUT); Bắt buộc khai báo hàm loop() Arduino IDE Hàm vòng lặp vơ hạn void loop() { digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(1000); digitalWrite(ledPin, LOW); HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN 16 delay(1000); } Tiếp theo ta phân tích hàm digitalWrite( ledPin, HIGH); lệnh có ý nghĩa xuất chân digital có tên ledPin ( chân 9) mức cao ( HIGH), mức cao tướng ứng volt delay(1000); Lệnh tạo khoảng trễ với thời gian giây Trong hàm delay() IDE 1000 tương ứng với giây digitalWrite(ledPin, LOW); Cũng giống digitalWrite( ledPin, HIGH); lệnh xuất chân ledPin mức thấp (LOW) tức volt Và tiếp tục hàm delay() Như thấy chương trình thực tắt sáng led liên tục không ngừng trừ ta ngắt nguồn HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN 17 2) Project : Đèn sáng nhấn phím Sơ đồ mạch: Hình 22: Đèn sáng nhấn phím Code chương trình : const int buttonPin = 2; const int ledPin = 13; int buttonState = LOW; void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); } void loop(){ buttonState = digitalRead(buttonPin); if (buttonState == HIGH) { HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN 18 digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { digitalWrite(ledPin, LOW); }} Giải thích chương trình : Trước tiên ta khai báo hai biến để lưu trữ vị trí chân phím nhấn led : const int buttonPin = 2; const int ledPin = 13; Phím nhấn vị trí chân số led chân số 13 Ta khai báo biến trang thái phím nhấn int buttonState = LOW; Trong hàm setup() khai chế độ (Mode) cho chân button chân led Chân button chân ngõ vào chân led chân ngõ pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); Trong hàm loop() ta có câu lệnh : buttonState = digitalRead(buttonPin); Câu lệnh có nghĩa gán giá trị đọc từ chân button (chân 2) cho biến buttonState buttonState có giá trị button khơng nhấn có giá trị nhấn Bằng cách sử dụng hàm digitalRead() ta kiểm tra chân digital mức cao hay thấp Sau đọc giá trị có chân buttonPin ( chân 2) ta kiểm tra xem button có nhấn hay khơng HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN 19 Nếu có tức buttonState =HIGH lúc ta bật led lệnh digitalWrite() if (buttonState == HIGH) { digitalWrite(ledPin, HIGH); } Ngược lại ta lần nửa sử dụng hàm digitalWrite() để tắt led else { digitalWrite(ledPin, LOW); } HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG SV: NGUYỄN TRUNG TÍN 20 3) Project : Led sáng dần từ led đến led 10 ngược lại Sơ đồ mạch Hình 23: Led sáng dần từ led đến led 10 ngược lại Code chương trình byte ledPin[] = {4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13}; int direction = 1; int currentLED = 0; void setup() { for (int x=0; x