Arduino PC: 4 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Kuigi mikrokontroller on kiibil olev arvuti, millel on integreeritud protsessor, mälu ja I/O välisseadmed, tundub see õpilasele siiski, et see erineb teistest DIP -integraallülitustest. Seetõttu kavandasime projekti "Arduino PC" ülesandeks keskkooliõpilastele, kes käivad kursusel "Digitaalne elektroonika". See nõuab, et nad kavandaksid ja simuleeriksid Tinkercadis elektroonilist vooluringi, et saavutada antud projektinõuded (mida arutatakse allpool). Eesmärk on võimaldada õpilastel näha mikrokontrollereid täieõigusliku arvutina (kuigi piiratud võimalustega), mida saab kasutada koos kohandatud klaviatuuri ja vedelkristallkuvariga. See võimaldab meil kontrollida ka nende oskust tunnis õpitud mõistete kasutamisel.

Selle ülesandeprojekti jaoks soovitame Tinkercadit, et õpilased ei peaks komponentide jaoks digitaalse elektroonikalabori ümber kleepuma ja saaksid töötada oma mugavuse huvides. Samuti on juhendajatel lihtne jälgida iga õpilase projekti olekut Tinkercadi kaudu, kui see on jagatud.

Projekt nõuab õpilastelt:

1. Kujundage kohandatud klaviatuur, millel on 15 sisestusklahvi (10 klahvi numbrile 0-9 ja 5 juhiste saamiseks +, -, x, / ja =) ja maksimaalselt 4 ühendavat (andmeside) tihvti (peale kahe toiteallikaks kasutatava tihvti) sisendi saatmiseks Arduino Unole.
2. Liidestage LCD -ekraan Arduino Unoga.
3. Kirjutage Arduino Uno jaoks lihtne kood, et tõlgendada vajutatud klahvi ja kuvada see LCD -ekraanil.
4. Lihtsate matemaatiliste toimingute tegemiseks (üle täisarvuliste sisendite), eeldades, et kõik sisendid ja tulemused on alati täisarvud vahemikus -32, 768 kuni 32, 767.

See projekt aitab õpilastel õppida

1. Kodeerige erinevad sisendid binaarkoodideks.
2. Kujundage binaarne kodeerija, kasutades digitaalahelat (see on klaviatuuriahela disaini süda).
3. Tuvastage (dekodeerige) üksikud sisendid nende binaarkodeeringutest.
4. Kirjutage Arduino koodid.

Tarvikud

Projekt nõuab:

1. Juurdepääs stabiilse internetiühendusega personaalarvutile.
2. Kaasaegne brauser, mis toetab Tinkercadi.
3. Tinkercadi konto.

Samm: Klaviatuuriahela kujundamine

Klaviatuuriahela kujundamine on üks projekti põhikomponente, mis nõuab õpilastelt iga 15 võtmesisendi kodeerimist erinevatesse 4-bitistesse mustritesse. Kuigi on 4 erinevat 4-bitist mustrit, on vaikimisi oleku tähistamiseks vaja ainult ühte 4-bitist mustrit, st kui klahvi ei vajutata. Seetõttu määrasime oma rakendamisel vaikeoleku olekuks 0000 (st 0b0000). Seejärel kodeerisime kümnendkohad 1-9 nende tegeliku 4-bitise binaarse esitusega (st vastavalt 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 ja 1001) ja kümnendkohaga 0 1010 (st, 0b1010). Matemaatilised toimingud '+', '-', 'x', '/' ja '=' kodeeriti vastavalt 1011, 1100, 1101, 1110 ja 1111.

Pärast kodeeringute fikseerimist kujundasime skeemi, nagu on näidatud joonisel, kus klahve on kujutatud lülititega (nupud).

2. samm: LCD -liides

Arduino Uno väljundi vaatamiseks kasutatakse 16x2 LCD -ekraani. LCD -ekraani ühendamine Arduinoga on üsna tavaline. Tegelikult pakub Tinkercad eelnevalt ehitatud Arduino Uno vooluringi, mis on ühendatud 16x2 LCD-ga. Siiski võib mõnda LCD -ga liidestatud Arduino Uno tihvti muuta, et paremini sobitada teisi välisseadmeid, nagu meie välja töötatud kohandatud klaviatuur. Oma teostuses kasutasime joonisel näidatud vooluringi.

3. samm: Arduino Uno koodi kirjutamine

Klaviatuurilt tuleva sisendi tõlgendamiseks ja tulemuse kuvamiseks LCD -ekraanil peame juhised Arduino Unosse laadima. Arduino jaoks koodi kirjutamine sõltub inimese enda loovusest. Pidage meeles, et Arduino Uno Atmega328p on 8-bitine mikrokontroller. Seega tuleb improviseerida, et see tuvastaks ületäitumise ja töötaks suurel hulgal. Kuid me tahame lihtsalt kontrollida, kas Arduino Uno suudab sisendi dekodeerida ja eristada numbreid (0–9) ja matemaatilisi juhiseid. Seetõttu piirame oma sisendid väikeste täisarvudega (-32, 768 kuni 32, 767), tagades samas, et ka väljund jääb samasse vahemikku. Lisaks saab kontrollida ka muid probleeme, nagu nuppude tühistamine.

Lisatud on lihtne kood, mida kasutasime projekti elluviimisel. Seda saab kopeerida ja kleepida Tinkercadi koodiredaktorisse.

Samm: kõik kokku panemine

Lõpuks liitsime klaviatuuri toitepoldid Arduino omaga ja ühendasime andmestikud (mis kannavad 4-bitiseid andmeid) digitaalsete tihvtidega 10, 11, 12 ja 13 (järjekorras, nagu on kirjeldatud Arduino kood). Samuti ühendasime iga andmeklemmiga LED-i (330-oomise takisti kaudu), et vaadata klaviatuuri iga klahvi binaarset kodeeringut. Lõpuks vajutasime süsteemi testimiseks nuppu "Alusta simulatsiooni".