Реферат - Arduino

Введение

Arduino — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой являются простая плата ввода-вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring. Arduino может использоваться как для создания автономных интерактивных объектов, так и подключаться к программному обеспечению, выполняемому на компьютере (например, Adobe Flash, Processing, Max (англ.), Pure Data,SuperCollider).

На концептуальном уровне все платы программируются через RS-232 (последовательное соединение), но реализация этого способа отличается от версии к версии. Плата Serial Arduino содержит простую инвертирующую схему для конвертирования уровней сигналов RS-232 в уровни ТТЛ, и наоборот. Текущие рассылаемые платы, например, Diecimila, программируются через USB, что осуществляется благодаря микросхеме конвертера USB-to-Serial FTDI FT232R. В версии платформы Arduino Uno в качестве конвертера используется микроконтроллер Atmega8 в SMD-корпусе. Данное решение позволяет программировать конвертер так, чтобы платформа сразу определялась как мышь, джойстик или иное устройство по усмотрению разработчика со всеми необходимыми дополнительными сигналами управления. В некоторых вариантах, таких как Arduino Mini или неофициальной Boarduino, для программирования требуется подключение отдельной платы USB-to-Serial или кабеля.

Платы Arduino позволяют использовать большую часть I/O выводов микроконтроллера во внешних схемах. Например, в плате Diecimila доступно 14 цифровых входов/выходов, 6 из которых могут выдавать ШИМ сигнал, и 6 аналоговых входов. Эти сигналы доступны на плате через контактные площадки или штыревые разъемы. Также доступны несколько видов внешних плат расширения, называемых «англ. shields» (дословно: «щиты»), которые присоединяются к плате Arduino через штыревые разъёмы.

Интегрированная среда разработки Arduino — это кроссплатформенное приложение на Java, включающее в себя редактор кода, компилятор и модуль передачи прошивки в плату.

Среда разработки основана на языке программирования Processing и спроектирована для программирования новичками, не знакомыми близко с разработкой программного обеспечения. Язык программирования аналогичен используемому в проекте Wiring. Строго говоря, это C++, дополненный некоторыми библиотеками. Программы обрабатываются с помощью препроцессора, а затем компилируется с помощью AVR-GCC.

Оригинальные платы Arduino производит Smart Projects. На данный момент доступны 15 версий плат

Документация, прошивки и чертежи Arduino распространяется под лицензией Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5 и доступны на официальном сайте Arduino. Рисунок печатной платы для некоторых версий Arduino также доступен. Исходный код для интегрированной среды разработки и библиотек опубликован и доступен под лицензией GPLv2.

1. Инфракрасный датчик движения (PIR сенсор)

1.1 Шаг 1: Расходные материалы

Данный проект показывает использование датчиков PIR с Arduino при построении простого детектор движения.

Для этого нам понадобиться (рис. 1):

• Контроллер Arduino [1]

• макетная плата [1]

• Светодиод (любого цвета) [1]

• PIR сенсор фирмы «Parallax» [1]

• Провода

^{Рис. 1 Необходимые компоненты}

1.2 Шаг 2: Установка

Подключение довольно простое. PIR-сенсор имеет 3 вывода: плюс, минус и выход. К 7-му выводу Arduino подключаем выход PIR-сенсора. Также, присоединим светодиод к выводу 8 Arduino и GND.

^{Рис. 2 Схема подключения датчика движения (PIR) к контроллеру Arduino}

^{Рис. 3 Фотография контроллера с датчиком движения в сборе}

Шаг 3: Исходный код

/*

* //////////////////////////////////////////////////

* //making sense of the Parallax PIR sensor's output

* //////////////////////////////////////////////////

*

* Switches a LED according to the state of the sensors output pin.

* Determines the beginning and end of continuous motion sequences.

*

* @author: Kristian Gohlke / krigoo (_) gmail (_) com / http://krx.at

* @date: 3. September 2006

*

* kr1 (cleft) 2006

* released under a creative commons "Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0" license

* http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/de/

*

*

* The Parallax PIR Sensor is an easy to use digital infrared motion sensor module.

* (http://www.parallax.com/detail.asp?product_id=555-28027)

*

* The sensor's output pin goes to HIGH if motion is present.

* However, even if motion is present it goes to LOW from time to time,

* which might give the impression no motion is present.

* This program deals with this issue by ignoring LOW-phases shorter than a given time,

* assuming continuous motion is present during these phases.

*

*/

/////////////////////////////

//VARS

//Время калибровки датчика (10-60 сек. по даташиту)

int calibrationTime = 30;

//the time when the sensor outputs a low impulse

long unsigned int lowIn;

//the amount of milliseconds the sensor has to be low

//before we assume all motion has stopped

long unsigned int pause = 5000;

boolean lockLow = true;

boolean takeLowTime;

int pirPin = 7; //вывод подключения PIR сенсора

int ledPin = 8;

/////////////////////////////

//SETUP

void setup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(pirPin, INPUT);

pinMode(ledPin, OUTPUT);

digitalWrite(pirPin, LOW);

//дадим датчику время на калибровку

Serial.print("calibrating sensor ");

for(int i = 0; i < calibrationTime; i++){

Serial.print(".");

delay(1000);

}

Serial.println(" done");

Serial.println("SENSOR ACTIVE");

delay(50);

}

////////////////////////////

//LOOP

void loop(){

if(digitalRead(pirPin) == HIGH){

digitalWrite(ledPin, HIGH); //the led visualizes the sensors output pin state

if(lockLow){

//makes sure we wait for a transition to LOW before any further output is made:

lockLow = false;

Serial.println("---");

Serial.print("motion detected at ");

Serial.print(millis()/1000);

Serial.println(" sec");

delay(50);

}

takeLowTime = true;

}

if(digitalRead(pirPin) == LOW){

digitalWrite(ledPin, LOW); //the led visualizes the sensors output pin state

if(takeLowTime){

lowIn = millis(); //save the time of the transition from high to LOW

takeLowTime = false; //make sure this is only done at the start of a LOW phase

}

//if the sensor is low for more than the given pause,

//we assume that no more motion is going to happen

if(!lockLow && millis() - lowIn > pause){

//makes sure this block of code is only executed again after

//a new motion sequence has been detected

lockLow = true;

Serial.print("motion ended at "); //output

Serial.print((millis() - pause)/1000);

Serial.println(" sec");

delay(50);

}

}

}

Заключение

В скетче Arduino видно, что датчик проводит самодиагностику, а затем переходит в режим отслеживания движений. Когда движение обнаружено, то загорается светодиод. По Serial Monitor вы можете отслеживать сколько по времени длилось движение.

Данный проект можно использовать как основу для обнаружения движения в охранных сигнализациях, для включения освещения, в робототехнике и т.п.

Список используемых источников

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino

2. http://cxem.net/arduino/arduino15.php

3. http://www.instructables.com/id/Arduino-Basics-PIR-Sensor/

11