„Arduino PC“: 4 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Nors mikrovaldiklis yra kompiuteris mikroschemoje su integruotu procesoriumi, atmintimi ir įvesties/išvesties periferiniais įrenginiais, vis tiek studentui, jis beveik nesiskiria nuo kitų DIP integrinių grandynų. Todėl mes sukūrėme projektą „Arduino PC“kaip užduotį gimnazistams, kurie lanko „Skaitmeninės elektronikos“kursą. Jis reikalauja, kad jie suprojektuotų ir imituotų Tinkercad elektroninę grandinę, kad atitiktų nurodytus projekto reikalavimus (aptarti toliau). Tikslas yra leisti studentams matyti mikrovaldiklius kaip pilnavertį kompiuterį (nors ir ribotas galimybes), kurį galima naudoti su pasirinktine klaviatūra ir LCD (skystųjų kristalų ekranu). Tai taip pat leidžia mums patikrinti jų meistriškumą naudojant klasėje išmoktas sąvokas.

Šiam užduočių projektui mes rekomenduojame „Tinkercad“, kad mokiniai neprisirištų prie skaitmeninės elektronikos laboratorijos, kad galėtų ieškoti komponentų, ir galėtų dirbti jiems patogiu metu. Be to, instruktoriai gali lengvai sekti kiekvieno studento projekto būseną per „Tinkercad“, kai jie yra bendrinami.

Projektas reikalauja, kad studentai:

1. Sukurkite pasirinktinę klaviatūrą su 15 įvesties klavišų (10 klavišų skaitmenims 0–9 ir 5 instrukcijoms +, -, x, / ir =) ir daugiausia 4 jungiamiesiems (duomenų) kaiščiams (išskyrus 2 kaiščius, naudojamus maitinti) įvesties siuntimui į „Arduino Uno“.
2. Sujunkite LCD ekraną su „Arduino Uno“.
3. Parašykite paprastą „Arduino Uno“kodą, kad jis suprastų paspaustą klavišą ir parodytų jį LCD ekrane.
4. Atlikti paprastas matematines operacijas (naudojant sveikus skaičius), darant prielaidą, kad visos įvestys ir rezultatai visada yra sveikieji skaičiai nuo -32, 768 iki 32, 767.

Šis projektas padeda mokiniams mokytis

1. Šifruoti skirtingus įėjimus į dvejetainius kodus.
2. Sukurkite dvejetainį kodavimo įrenginį naudodami skaitmeninę grandinę (tai yra klaviatūros grandinės dizaino esmė).
3. Nustatykite (dekoduokite) atskirus įėjimus iš jų dvejetainio kodavimo.
4. Parašykite „Arduino“kodus.

Prekės

Projektui reikia:

1. Prieiga prie asmeninio kompiuterio su stabiliu interneto ryšiu.
2. Šiuolaikinė naršyklė, palaikanti „Tinkercad“.
3. Tinkercad sąskaita.

1 žingsnis: suprojektuokite klaviatūros grandinę

Klaviatūros grandinės projektavimas yra vienas iš pagrindinių projekto komponentų, todėl studentai turi koduoti kiekvieną iš 15 pagrindinių įėjimų į skirtingus 4 bitų modelius. Nors yra 16 skirtingų 4 bitų modelių, vienas 4 bitų modelis yra būtinas tik tam, kad atspindėtų numatytąją būseną, ty kai nepaspaudžiamas joks klavišas. Todėl įgyvendindami mes priskyrėme 0000 (t. Y. 0b0000), kad būtų nurodyta numatytoji būsena. Tada dešimtainius skaitmenis 1-9 kodavome pagal jų faktinį 4 bitų dvejetainį atvaizdavimą (ty atitinkamai 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 ir 1001), o dešimtainį skaitmenį 0-1010 (ty, 0b1010). Matematinės operacijos „+“, „-“, „x“, „/“ir „=“buvo koduotos atitinkamai kaip 1011, 1100, 1101, 1110 ir 1111.

Ištaisę kodavimą, suprojektavome grandinę, kaip parodyta paveikslėlyje, kur klavišus vaizduoja jungikliai (mygtukai).

2 veiksmas: LCD sąsaja

Norėdami peržiūrėti „Arduino Uno“išvestį, naudojamas 16x2 skystųjų kristalų ekranas. LCD sąsajos su „Arduino“schema yra gana standartinė. Tiesą sakant, „Tinkercad“siūlo iš anksto sukurtą „Arduino Uno“grandinę, sujungtą su 16x2 LCD. Tačiau galima pakeisti kai kuriuos „Arduino Uno“kaiščius, sujungtus su LCD, kad būtų geriau pritaikyti kiti išoriniai įrenginiai, pvz., Mūsų sukurta pasirinktinė klaviatūra. Įgyvendindami mes panaudojome schemą, parodytą paveikslėlyje.

3 žingsnis: „Arduino Uno“kodo rašymas

Norėdami suprasti klaviatūros įvestį ir rodyti rezultatą LCD ekrane, turime įkelti instrukcijas į „Arduino Uno“. „Arduino“kodo rašymas visiškai priklauso nuo jūsų kūrybiškumo. Atminkite, kad „Arduino Uno“esantis „Atmega328p“yra 8 bitų mikrovaldiklis. Taigi reikia improvizuoti, kad jis aptiktų perpildymą ir veiktų dideliam skaičiui. Tačiau norime tik patikrinti, ar „Arduino Uno“gali iššifruoti įvestį ir atskirti skaičius (0–9) ir matematines instrukcijas. Todėl mes apribojame savo įvestį mažais sveikais skaičiais (nuo -32, 768 iki 32, 767), tuo pačiu užtikrindami, kad išvestis taip pat patektų į tą patį diapazoną. Be to, galima patikrinti kitas problemas, pvz., Mygtukų išjungimą.

Pridedamas paprastas kodas, kurį naudojome įgyvendindami projektą. Tai galima nukopijuoti ir įklijuoti „Tinkercad“kodų rengyklėje.

4 žingsnis: viską sudėkite

Galų gale mes sujungėme klaviatūros maitinimo kaiščius su „Arduino“ir prijungėme duomenų kaiščius (kuriuose yra 4 bitų duomenys) prie 10, 11, 12 ir 13 skaitmeninių kaiščių (taip, kaip nurodyta Arduino kodas). Mes taip pat prijungėme šviesos diodą (per 330 omų rezistorių) prie kiekvieno duomenų kaiščio, kad pamatytume kiekvieno klaviatūros klavišo dvejetainį kodavimą. Galiausiai, norėdami išbandyti sistemą, paspaudėme mygtuką „Pradėti modeliavimą“.