Arduino PC: 4 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Čeprav je mikrokrmilnik računalnik na čipu z vgrajenim procesorjem, pomnilnikom in V/I perifernimi napravami, se študent še vedno počuti komaj kaj drugačnega od drugih DIP integriranih vezij. Zato smo zasnovali projekt "Arduino PC" kot nalogo za srednješolce, ki obiskujejo tečaj "Digitalna elektronika". Od njih zahteva, da oblikujejo in simulirajo elektronsko vezje v Tinkercadu, da bi dosegli dane projektne zahteve (obravnavane spodaj). Cilj je učencem omogočiti, da vidijo mikrokrmilnike kot polnopravni računalnik (čeprav omejen v zmogljivostih), ki ga je mogoče uporabljati s tipkovnico po meri in LCD-zaslonom (zaslon s tekočimi kristali). Omogoča nam tudi, da preverimo njihovo moč pri uporabi konceptov, naučenih v razredu.

Za ta projekt dodelitve priporočamo Tinkercad, tako da se študentom ni treba zadrževati v laboratoriju za digitalno elektroniko za komponente in lahko delajo po svoji želji. Inštruktorji lahko preprosto spremljajo stanje projekta vsakega študenta v Tinkercadu, ko ga delijo.

Projekt od študentov zahteva:

1. Oblikujte tipkovnico po meri s 15 vhodnimi tipkami (10 tipk za števko 0-9 in 5 za navodila +, -, x, / in =) in največ 4 povezovalnimi (podatkovnimi) zatiči (razen 2 zatičev, ki se uporabljajo za napajanje) za pošiljanje vnosa v Arduino Uno.
2. Povežite LCD z Arduino Uno.
3. Napišite preprosto kodo za Arduino Uno, da interpretira pritisnjeno tipko in jo prikaže na LCD -prikazovalniku.
4. Za izvajanje preprostih matematičnih operacij (nad celoštevilnimi vhodi) ob predpostavki, da so vsi vhodi in rezultati vedno cela števila v razponu od -32, 768 do 32, 767.

Ta projekt študentom pomaga pri učenju

1. Kodiranje različnih vhodov v binarne kode.
2. Oblikujte binarni dajalnik z uporabo digitalnega vezja (to je srce oblikovanja vezja tipkovnice).
3. Identificirajte (dekodirajte) posamezne vnose iz njihovih binarnih kodiranj.
4. Napišite kode Arduino.

Zaloge

Projekt zahteva:

1. Dostop do osebnega računalnika s stabilno internetno povezavo.
2. Sodoben brskalnik, ki podpira Tinkercad.
3. Račun za Tinkercad.

1. korak: Oblikovanje vezja tipkovnice

Oblikovanje vezja tipkovnice je ena glavnih sestavin projekta, ki od študentov zahteva, da vsakega od 15 ključnih vnosov kodirajo v različne 4-bitne vzorce. Čeprav obstaja 16 različnih 4-bitnih vzorcev, pa je en 4-bitni vzorec potreben izključno za prikaz privzetega stanja, torej ko ni pritisnjena nobena tipka. Zato smo v naši izvedbi dodelili 0000 (tj. 0b0000) za prikaz privzetega stanja. Nato smo decimalne številke 1-9 kodirali z njihovo dejansko 4-bitno binarno predstavitvijo (tj. 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 in 1001) in decimalno številko 0 z 1010 (tj., 0b1010). Matematične operacije '+', '-', 'x', '/' in '=' so bile kodirane kot 1011, 1100, 1101, 1110 in 1111.

Ko smo določili kodiranje, smo oblikovali vezje, kot je prikazano na sliki, kjer so tipke predstavljene s stikali (potisnimi gumbi).

2. korak: Vmesnik LCD

Za ogled izhoda Arduino Uno se uporablja 16x2 LCD. Vezje za povezovanje LCD -ja z Arduinom je precej standardno. Pravzaprav Tinkercad ponuja vnaprej izdelano vezje Arduino Uno, povezano s 16x2 LCD. Lahko pa spremenimo nekatere zatiče Arduino Uno, ki so povezani z LCD -jem, da bi bolje prilagodili druge zunanje naprave, kot je tipkovnica po meri, ki smo jo razvili. Pri izvedbi smo uporabili vezje, prikazano na sliki.

3. korak: Pisanje kode za Arduino Uno

Za razlago vnosa, ki prihaja s tipkovnice, in za prikaz rezultata na LCD -ju moramo navodila naložiti v Arduino Uno. Pisanje kode za Arduino je odvisno od lastne ustvarjalnosti. Ne pozabite, da je Atmega328p v Arduino Uno 8-bitni mikrokrmilnik. Zato je treba improvizirati, da bo odkril preliv in deloval pri velikem številu. Vendar želimo samo preveriti, ali lahko Arduino Uno dekodira vhod in razlikuje med številkami (0-9) in matematičnimi navodili. Zato omejujemo naše vnose na majhna cela števila (-32, 768 do 32, 767), hkrati pa zagotovimo, da tudi izhodni podatki spadajo v isti obseg. Poleg tega se lahko izognete preverjanju drugih vprašanj, kot je odklepanje gumbov.

Priložena je preprosta koda, ki smo jo uporabili pri izvajanju projekta. To lahko kopirate in prilepite v urejevalnik kod v Tinkercadu.

4. korak: Vse združite

Na koncu smo napajalne zatiče tipkovnice povezali z Arduino in podatkovne zatiče (ki prenašajo 4-bitne podatke) povezali z digitalnimi zatiči 10, 11, 12 in 13 (po vrstnem redu, kot je omenjeno v Arduino koda). Na vsak podatkovni zatič smo priključili tudi LED (preko 330-ohmskega upora), da si ogledamo binarno kodiranje vsake tipke na tipkovnici. Nazadnje smo pritisnili gumb "Začni simulacijo", da preizkusimo sistem.