Arduino PC: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Iako je mikrokontroler računar na čipu sa integriranim procesorom, memorijom i I/O periferijama, student se ipak osjeća nimalo drugačijim od ostalih DIP integriranih kola. Stoga smo osmislili projekt „Arduino PC“kao zadatak za srednjoškolce koji pohađaju kurs „Digitalna elektronika“. Od njih se traži da dizajniraju i simuliraju elektroničko kolo u Tinkercadu kako bi postigli zadane zahtjeve projekta (o čemu će biti riječi u nastavku). Cilj je omogućiti učenicima da vide mikrokontrolere kao punopravni računar (iako ograničenih mogućnosti) koji se može koristiti sa prilagođenom tastaturom i LCD-om (ekran sa tečnim kristalima). Omogućava nam i da provjerimo njihovu vještinu koristeći koncepte naučene na času.

Za ovaj projekt dodjeljivanja preporučujemo Tinkercad tako da studenti ne moraju boraviti u laboratoriju digitalne elektronike za komponente, te mogu raditi po vlastitom nahođenju. Takođe, instruktorima je lako pratiti status svakog studentskog projekta preko Tinkercada nakon što ga podijele.

Projekat od učenika zahtijeva:

1. Dizajnirajte prilagođenu tastaturu sa 15 tastera za unos (10 tastera za cifru 0-9 i 5 za instrukcije +, -, x, / i =) i najviše 4 priključna (podatkovna) pina (osim 2 pina koji se koriste za napajanje) za slanje unosa na Arduino Uno.
2. Povežite LCD s Arduino Uno.
3. Napišite jednostavan kod za Arduino Uno kako bi protumačio pritisnutu tipku i prikazao je na LCD -u.
4. Za izvođenje jednostavnih matematičkih operacija (preko cjelobrojnih ulaza) pretpostavljajući da su svi ulazi i rezultati uvijek cijeli brojevi unutar raspona -32, 768 do 32, 767.

Ovaj projekat pomaže učenicima da nauče

1. Kodirajte različite ulaze u binarne kodove.
2. Dizajnirajte binarni davač pomoću digitalnog kola (ovo je srce dizajna sklopa tipkovnice).
3. Identificirajte (dekodirajte) pojedinačne ulaze iz njihovih binarnih kodiranja.
4. Napišite Arduino kodove.

Supplies

Za projekat je potrebno:

1. Pristup personalnom računaru sa stabilnom internetskom vezom.
2. Moderan preglednik koji podržava Tinkercad.
3. Tinkercad račun.

Korak 1: Projektovanje kola tastature

Dizajniranje sklopa tipkovnice jedna je od glavnih komponenti projekta, koja zahtijeva od učenika da svaki od 15 ključnih unosa kodiraju u različite 4-bitne obrasce. Iako postoji 16 različitih 4-bitnih uzoraka, međutim, jedan 4-bitni uzorak potreban je isključivo za predstavljanje zadanog stanja, tj. Kada se ne pritisne nijedan taster. Stoga smo u našoj implementaciji dodijelili 0000 (tj. 0b0000) za predstavljanje zadanog stanja. Zatim smo kodirali decimalne znamenke 1-9 njihovom stvarnom 4-bitnom binarnom reprezentacijom (tj. 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 i 1001 respektivno), a decimalnu znamenku 0 sa 1010 (tj., 0b1010). Matematičke operacije '+', '-', 'x', '/' i '=' kodirane su kao 1011, 1100, 1101, 1110 i 1111 respektivno.

Nakon što smo popravili kodiranje, projektirali smo krug kako je prikazano na slici, gdje su ključevi predstavljeni prekidačima (tipkama).

Korak 2: Povezivanje LCD -a

Za pregled izlaza Arduino Uno koristi se LCD ekran veličine 16x2. Sklopovi za povezivanje LCD -a s Arduinom prilično su standardni. U stvari, Tinkercad pruža unaprijed izgrađeno Arduino Uno kolo povezano sa 16x2 LCD-om. Međutim, netko može promijeniti neke Arduino Uno pinove povezane s LCD -om kako bi bolje prilagodio ostale periferne uređaje, poput prilagođene tipkovnice koju smo razvili. U našoj implementaciji koristili smo krug prikazan na slici.

Korak 3: Pisanje koda za Arduino Uno

Za tumačenje unosa koji dolazi s tipkovnice i za prikaz rezultata na LCD -u, moramo učitati upute u Arduino Uno. Pisanje koda za Arduino sasvim je stvar vlastite kreativnosti. Zapamtite da je Atmega328p u Arduino Uno 8-bitni mikrokontroler. Stoga je potrebno improvizirati kako bi otkrio prelijevanje i radio na velikim brojevima. Međutim, samo želimo provjeriti može li Arduino Uno dekodirati ulaz i razlikovati brojeve (0-9) i matematičke upute. Stoga ograničavamo naše unose na male cijele brojeve (-32, 768 do 32, 767), a istovremeno osiguravamo da izlaz također spada u isti raspon. Nadalje, može se zaobići i provjeriti druga pitanja poput otkazivanja dugmeta.

U prilogu je jednostavan kod koji smo koristili u implementaciji projekta. Ovo se može kopirati i zalijepiti u uređivač koda u Tinkercadu.

Korak 4: Sve spojite

Na kraju smo spojili pinove za napajanje tipkovnice s onima na Arduinu i spojili pinove podataka (koji nose 4-bitne podatke) na digitalne pinove 10, 11, 12 i 13 (kako je navedeno u Arduino kod). Također smo spojili LED (preko otpornika od 330 ohma) na svaki od pinova podataka kako bismo vidjeli binarno kodiranje svakog ključa na tastaturi. Konačno, pritisnuli smo dugme "Pokreni simulaciju" da testiramo sistem.