2.5 Cơ cấu điều khiển
2.5.1 Vi điều khiển Arduino
Arduino là một bo mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sư và sinh viên nước Ý thiết kế và đưa ra đầu tiên vào năm 2005. Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận
18
và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau. Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, và nhiều đối tượng khác. Ngồi ra mạch cịn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau.
Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM, Atmel 32-bit,…. Hiện phần cứng của Arduino có tất cả 6 phiên bản, Tuy nhiên phiên bản thường được sử dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega.
Arduino sử dụng ngơn ngữ lập trình C/C++ rất phổ biến trong giới lập trình. Bất kỳ đoạn code nào của C/C++ thì Arduino đều có thể nhận dạng, giúp các lập trình viên thuận tiện trong việc thiết kế chương trình lập cho các bo mạch Arduino.
Arduino có một module quản lý bo mạch, nơi người dùng có thể chọn bo mạch mà họ muốn làm việc cùng và có thể thay đổi bo mạch thơng qua Menu. Q trình sửa đổi lựa chọn cũng liên tục tự động cập nhật để các dữ liệu có sẵn trong bo mạch và dữ liệu sửa đổi đồng nhất với nhau. Bên cạnh đó, Arduino IDE cũng giúp bạn tìm ra lỗi từ code mà bạn biết giúp bạn sửa lỗi kịp thời tránh tình trạng bo mạch Arduino làm việc với code lỗi quá lâu dẫn đến hư hỏng hoặc tốc độ xử lý bị giảm sút.
Arduino hoạt động trên 3 hệ điều hành phổ biến nhất là Windows, Mac OS và Linux giúp người dùng có thể truy cập vào phần mềm ở bất cứ đâu, bất cứ khi nào miễn là họ có một cái máy tính. Ngồi ra, người dùng có thể truy cập vào cơng
19
cụ từ đám mây. Điều này cho phép các nhà lập trình lựa chọn tạo và lưu dự án của mình trên đám mây hoặc xây dựng chương trình trên máy tính và upload nó lên bo mạch Arduino.
Phần mềm để lập trình cho mạch Arduino là phần mềm IDE.
Hình 2. 16 Cấu tạo Arduino Uno
Arduino có nhiều ứng dụng trong đời sống, trong việc chế tạo các thiết bị điện tử chất lượng cao. Một số ứng dụng có thể kể đến như:
• Lập trình robot: Arduino chính là một phần quan trọng trong trung tâm xử lí giúp điều khiển được hoạt động của robot. Lập trình máy bay khơng người lái. Có thể nói đây là ứng dụng có nhiều kì vọng trong tương lai.
• Arduino điều khiển thiết bị ánh sáng cảm biến tốt. Là một trong những bộ phần quan trọng trong cây đèn giao thông, các hiệu ứng đèn nháy được cài đặt làm nổi bật các biển quảng cáo.
• Arduino cũng được ứng dụng trong máy in 3D và nhiều ứng dụng khác tùy thuộc vào khả năng sáng tạo của người sử dụng.
Các chân của Arduino:
• GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.
20
• 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
• 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
• Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
• IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy bạn khơng được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là cấp nguồn.
• RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
Thông số kỹ thuật :
Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật Arduino
Vi điều khiển Atmega328P Điện áp hoạt động 5V
Điện áp cấp (giới hạn) 6 – 12 V
Chân I/O digital 14 ( có 6 chân xuất xung PWM) Chân Input analog 6 (A0 – A5)
Dòng điện mỗi chân I/O 20 mA Dòng điện chân 3.3V 50 mA
SRAM 2 kB (Atmega328P)
EEPROM 1 kB (Atmega328P)
Kích thước 68.6 x 53.4 mm
21