Мигаем светодиодом с помощью Ардуино эмулятора Tinkercad

Сегодня мы продолжаем тему Ардуино эмуляторов. Постараемся научиться мигать светодиодом с использованием цифрового выхода Ардуино. Если вы новичок в Arduino - этот урок очень подойдет вам для начала работы с платой. Мы подключим светодиод к Arduino Uno и составим простую программу для включения и выключения светодиода.

Самое главное отличие этого урока от других - вы сможете реализовать его с помощью эмулятора Ардуино Tinkercad. Ардуино эмуляторы очень популярные программы и приложения, которые позволяют создавать проекты и их тестировать виртуально, до того как вам понадобится покупать комплектующие.

Для наших читателей мы приводили большой список программ симуляторов Ардуино с подробным описанием каждой. С помощью эмулятора Tinkercad вы можете создать свою собственную схему и проверить её работоспособность. Просто нажмите «Начать симуляцию» после того как всё соедините. Вы можете использовать эмулятор в любое время, чтобы проверять свои схемы. Tinkercad Circuits - бесплатная браузерная программа, которая позволяет создавать и моделировать схемы. Она идеально подходит для обучения и создания прототипов.

Что нужно для эмулятора

Для того, чтобы воспользоваться программой Ардуино эмулятора - вам нужно зарегистрироваться на сайте tinkercad.com. Далее мы должны выбрать компоненты:

Если вы параллельно с эмулятором делаете проект с вашей физической Arduino Uno (или совместимой) платой, вам также понадобится USB-кабель и компьютер с бесплатным программным обеспечением Arduino IDE (или плагином для веб-редактора) и, при необходимости, одним светодиодом.

Шаг 1: Цепь светодиодного резистора

Начинаем работу с эмулятором Ардуино с цепи светодиода и резистора.

Ножки светодиода соединены с двумя контактами на Arduino: земля и пин 13. Компонент между светодиодом и выводом 13 резистор, который помогает ограничить ток, чтобы светодиод не загорелся сам. Без этого вы эмуляторе получите предупреждение о том, что светодиод может вскоре сгореть. Не имеет значения, идет ли резистор до или после светодиода в цепи. Цветовые полосы идентифицируют значение резистора и для схемы проекта подойдут от 100 до 1000 Ом.

С другой стороны, светодиод поляризован, что означает, что он работает только тогда, когда ножки соединены определенным образом.

• Положительная нога, называемая анодом, обычно имеет более длинную ногу и подключается к питанию, в данном случае с выходного вывода Arduino.
• Отрицательная нога, называемая катодом, с более короткой ножкой, соединяется с землей.

На панели компонентов эмулятор Ардуино Tinkercad перетащите резистор и светодиод на рабочую область. Измените значение резистора, отрегулировав его на 220 Ом в инспекторе компонентов, который появляется, когда выбран резистор.

Вернитесь на панель компонентов, найдите и перенесите плату Arduino Uno. Кликните один раз, чтобы подключить провод к компоненту или пину и нажмите еще раз, чтобы подключить другой конец. Подключите резистор к любой стороне светодиода. Если вы подключили резистор к аноду светодиода (положительный, более длинный), подключите другую ногу резистора к цифровому выходу 13 Arduino. Если вы подключили резистор к катоду светодиода (отрицательная, более короткая нога), подключите другую ногу резистора к земле Arduino (GND). Создайте еще одно соединение между незакрепленной ножкой светодиода и контактом 13 или заземлением, в зависимости от того, что еще не подключено.

Если у вас есть физическая плата Arduino Uno (или совместимая), вы можете подключить светодиод непосредственно к контакту 13 (положительный, более длинный анод) и заземлить (отрицательный, более короткий катод), потому что контакт 13 фактически имеет встроенный резистор именно для таких тестов.

Шаг 2: Простой код с блоками

В эмуляторе Ардуино Tinkercad вы можете легко программировать свои проекты с помощью блоков. Давайте рассмотрим простой код, управляющий миганием, открыв редактор кода (кнопка с надписью «Код»). Вы можете изменить размер редактора кода, щелкнув и перетащив левый край окна. Смотрите анимированный рисунок выше.

Код начинается с двух серых блоков комментариев, которые являются просто заметками для людей. Первый синий выходной блок устанавливает встроенный светодиод как HIGH, который является способом Arduino для описания «включено». Эта выходная команда активирует сигнал 5 В на все, что связано с указанным выводом. Далее - желтый командный блок, который ждет одну секунду, достаточно просто. Таким образом, программа приостановится, пока светодиод горит в течение одной секунды. Затем после следующего комментария идет синий выходной блок, который установит светодиод обратно в LOW или «выключен», за которым следует вторая пауза в секунду.

Попробуйте настроить этот код, изменив время ожидания и нажав «Начать симуляцию». Вы можете даже добавить дополнительные выходы и блоки паузы, чтобы создать более длинные мигающие варианты работы.

Вы заметили, что на плате мигает маленький светодиод? Этот встроенный светодиод также подключен к контакту 13 и предназначен для использования в целях тестирования без необходимости подключения каких-либо внешних компонентов. У него даже есть свой собственный крошечный резистор, припаянный непосредственно к поверхности платы.

Готовы создать свой собственный проект? Выберите Arduino, которую вы добавили на рабочую область (или выберите её в раскрывающемся меню в редакторе кода), и начните перетаскивание блоков кода, чтобы создать свою собственную программу мигающего светодиода.

Шаг 3: Объяснение кода

Давайте теперь поговорим о коде при работе Ардуино эмулятора.

Когда редактор кода открыт в эмуляторе, вы можете щелкнуть выпадающее меню слева и выбрать «Блоки + Текст» (Blocks + Text), чтобы открыть код Arduino, сгенерированный блоками кода. Все дополнительные символы являются частью синтаксиса Arduino, но не пугайтесь! Требуется время, чтобы научиться писать правильный код с нуля. Здесь мы рассмотрим каждую часть, и вы всегда можете использовать блоки для сравнения и повышения своего уровня.

Мы не знаем какой версией вы пользуетесь, поэтому код мы оставим таким, какой был у нас.

/*
  This program blinks pin 13 of the Arduino (the built-in LED)
*/

Этот первый раздел представляет собой комментарий блока заголовка, описывающий, что делает программа. Блочные комментарии открываются так /* и закрываются так */.

void setup()
{
  pinMode(13, OUTPUT);
}

Далее приведена настройка кода, которая помогает настроить то, что потребуется вашей программе позже. Она запускается один раз и содержит все что нужно внутри своих фигурных скобок {}. В нашем проекте нужно настраивает вывод 13 в качестве выхода, который подготавливает плату для отправки сигналов на нее, а не приема.

void loop()
{
  // включите светодиод (HIGH - уровень напряжения)
  digitalWrite(13, HIGH);
  delay(1000); // Подождите 1000 миллисекунд
  // выключите светодиод, сделав напряжение LOW
  digitalWrite(13, LOW);
  delay(1000); // Подождите 1000 миллисекунд
}

Основная часть программы находится внутри цикла, обозначенного другим набором фигурных скобок {}. Эта часть кода будет выполняться повторно до тех пор пока на плате есть питание. Текст, следующий за двойными косыми чертами, также является комментарием, чтобы облегчить понимание программы.

Больше полезного о программировании Ардуино вы найдете в нашей статье "Ардуино язык программирования".

Используемая команда вывода называется digitalWrite(), которая является функцией, которая устанавливает или выдает значение HIGH или LOW. Чтобы приостановить программу мы будем использовать функцию delay(), которая занимает несколько миллисекунд (1000 мс = 1 с).

Шаг 4: Использование настроек для начинающих

Это схема, которую, как мы думаем, вы захотите использовать часто, сохранена в разделе для начинающих (Blink Circuit Starter) эмулятора Ардуино.

Взять эту схему и код в любое время можно используя раздел "стартер" для начинающих, доступный на панели компонентов в выпадающем меню

Starters → Arduino

Для более продвинутой версии этого кода Arduino можно посмотреть вариант "Blink Without Delay" (Моргание без задержки), который использует текущее время для отслеживания интервалов мигания вместо delay();.

Шаг 5: Программируем реальную Ардуино

На этом мы заканчиваем работу с эмулятором Ардуино и можно переходить к работе с реальной платой, чтобы понять весь процесс создания проекта.

Чтобы запрограммировать вашу реальную Arduino Uno, скопируйте код из окна программы и вставьте его в пустой скетч Arduino или нажмите кнопку загрузки и откройте полученный файл, используя Arduino IDE.

Этот начальный пример также доступен непосредственно в программном обеспечении Arduino в разделе:

File → Examples → 01. Basics → Blink
Файл → Примеры → 01. Основы → Мигание

Подключите USB-кабель и выберите плату и порт в меню «Инструменты» программного обеспечения.

Загрузите код и посмотрите как начнет мигать светодиод, что аналогично проекту, который вы создали ранее в Ардуино эмуляторе. Для более глубокого изучения и программирования физической платы Arduino Uno вы можете познакомиться с нашими уроками на сайте.

Усложняем проекты

Поэкспериментируйте с этой эмуляцией Ардуино, добавив больше блоков для создания мигающих светодиодов. А сможете ли вы создать программу, которая будет выдавать сообщения с использованием кода Морзе?

Теперь, когда вы знаете, как мигать светодиодом, используя цифровой выход Arduino, вы готовы попробовать другие упражнения Arduino, которые используют функцию digitalWrite (). Попробуйте использовать макет, чтобы добавить больше светодиодов и дополнительный код для управления ими.