برای شروع، ابتدا مفهوم ولتاژ، جریان و مقاومت را یاد بگیرید؛ سپس مدار ساده بسازید و سراغ برنامه‌نویسی میکروکنترلر بروید. در این مجموعه از Arduino Uno به عنوان نمونه آموزشی استفاده می‌کنیم.

ابزار آغازین

برد Uno، کابل USB داده، بردبورد، سیم جامپر، LED قرمز، مقاومت ۳۳۰ اهم و مولتی‌متر کافی است. مشخصات برد و قطعات خریداری‌شده را پیش از اتصال بررسی کنید.

مسیر چهارمرحله‌ای

1. ولتاژ، جریان، مقاومت و قانون اهم
2. شناخت قطعات و بردبورد
3. بستن مدار LED با مقاومت سری
4. بارگذاری برنامه چشمک‌زن روی Uno

ایمنی

فقط با ولتاژ پایین USB کار کنید. برق شهر را به بردبورد وصل نکنید. قبل از جابه‌جایی سیم‌ها تغذیه را قطع کنید و LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان به خروجی متصل نکنید.

تمرین

مسیر جریان را از منبع، مقاومت و LED تا زمین روی کاغذ رسم کنید. سپس درس قطعات پایه را بخوانید.

در مسیر آموزش

درس بعدی: قطعات الکترونیکی پایه؛ مقاومت، LED و بردبورد

اعتبار تصویر: Thctamm، Wikimedia Commons، مجوز CC BY-SA 3.0. منبع و مجوز.

مقاومت جریان را محدود می‌کند؛ LED با عبور جریان در جهت درست نور می‌دهد؛ بردبورد امکان ساخت مدار موقت را فراهم می‌کند.

قانون اهم و انتخاب مقاومت

در مدار مقاومتی ساده R = V / I است. با منبع ۵ ولت، افت تقریبی ۲ ولت LED قرمز و جریان هدف ۱۰ میلی‌آمپر، مقاومت محاسبه‌شده (۵−۲)÷۰٫۰۱ = ۳۰۰ اهم است؛ ۳۳۰ اهم یک مقدار استاندارد مناسب برای همین فرض‌هاست. مشخصات قطعه و محدودیت خروجی برد را همیشه بررسی کنید.

جهت LED

پایه بلندتر LED پایه‌دار معمولاً آند و لبه تخت بدنه سمت کاتد است. اگر پایه‌ها کوتاه شده‌اند به مشخصات قطعه مراجعه کنید.

بردبورد چگونه وصل است؟

در مدل رایج، پنج سوراخ هر ردیف در یک طرف شیار مرکزی به هم وصل‌اند. دو طرف شیار جدا هستند و ریل‌های کناری گاهی در میانه قطع می‌شوند. نقشه برد خود را با مولتی‌متر بررسی کنید.

تمرین

برای منبع ۳٫۳ ولت، افت LED برابر ۲ ولت و جریان ۵ میلی‌آمپر، مقاومت نظری ۲۶۰ اهم می‌شود؛ مقدار استاندارد ۲۷۰ اهم نزدیک است.

در مسیر آموزش

درس قبلی: آموزش الکترونیک و میکروکنترلر از صفر؛ نقشه راه مبتدی · درس بعدی: بستن مدار LED روی بردبورد؛ آموزش گام‌به‌گام

اعتبار تصویر: Thctamm، Wikimedia Commons، مجوز CC BY-SA 3.0. منبع و مجوز.

این مدار بدون برنامه‌نویسی یک LED را با تغذیه ۵ ولت کم‌ولتاژ روشن می‌کند. سیم‌کشی را در حالت قطع USB انجام دهید.

وسایل

Arduino Uno، بردبورد، LED قرمز، مقاومت ۳۳۰ اهم، سیم جامپر و کابل USB داده لازم است.

مراحل اتصال

1. USB را جدا کنید.
2. پایه ۵V را به یک سر مقاومت وصل کنید.
3. سر دیگر مقاومت را به آند LED در ردیفی جدا وصل کنید.
4. کاتد LED را به GND وصل کنید.
5. بررسی کنید دو پایه LED در یک ردیف مشترک نباشند؛ سپس USB را وصل کنید.

مقاومت باید در مسیر سری LED بماند. اتصال مستقیم ۵V به GND خطر آسیب به برد یا درگاه را دارد.

عیب‌یابی

اگر روشن نشد، تغذیه را قطع کنید و جهت LED، مقدار مقاومت، شماره پایه‌ها و پیوستگی مسیرها را بررسی کنید.

تمرین

ولتاژ دو سر مقاومت را اندازه بگیرید و بر ۳۳۰ اهم تقسیم کنید تا جریان تقریبی به دست آید.

در مسیر آموزش

درس قبلی: قطعات الکترونیکی پایه؛ مقاومت، LED و بردبورد · درس بعدی: اولین برنامه آردوینو Uno؛ چشمک‌زدن LED · مرور قطعات پایه

اعتبار تصویر: Andrea Cirilli، Wikimedia Commons، مجوز CC BY-SA 4.0. منبع و مجوز.

در این درس، LED را با یک پایه دیجیتال روشن و خاموش می‌کنیم. مثال برای Uno با منطق ۵ ولتی است؛ ولتاژ و شماره پایه بردهای دیگر را جداگانه بررسی کنید.

اتصال مدار

با USB جداشده، پایه دیجیتال ۸ را به مقاومت ۳۳۰ اهم، سپس آند LED وصل کنید. کاتد را به GND وصل کنید و بعد از بازبینی، USB را متصل کنید.

برنامه

const int ledPin = 8;
void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  delay(1000);
}

setup یک بار پایه را خروجی می‌کند و loop روشن و خاموش شدن را تکرار می‌کند. زمان‌ها بر حسب میلی‌ثانیه‌اند.

بارگذاری و خطایابی

در Arduino IDE برد Uno و درگاه متصل را انتخاب و Upload کنید. در صورت خطا، کابل داده و انتخاب درگاه را چک کنید. اگر آپلود موفق است اما LED خاموش می‌ماند، جهت LED و مسیر اتصال پایه ۸ را بررسی کنید.

تمرین

دو تأخیر را به ۲۰۰ و ۸۰۰ تغییر دهید و الگوی چشمک جدید را مشاهده کنید.

در مسیر آموزش

درس قبلی: بستن مدار LED روی بردبورد؛ آموزش گام‌به‌گام · مرور قطعات پایه

اعتبار تصویر: bq، Wikimedia Commons، مجوز CC BY-SA 4.0. منبع و مجوز.