Arduino PC: 4 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Mikrodenetleyici, tümleşik işlemci, bellek ve G/Ç çevre birimlerine sahip bir çip üzerinde bir bilgisayar olmasına rağmen, yine de bir öğrenci için diğer DIP tümleşik devrelerinden neredeyse hiç farklı hissetmez. Bu nedenle, "Dijital Elektronik" dersine devam eden lise öğrencilerine ödev olarak "Arduino PC" projesini tasarladık. Verilen proje gereksinimlerini (aşağıda tartışılan) elde etmek için Tinkercad'de bir elektronik devre tasarlamalarını ve simüle etmelerini gerektirir. Amaç, öğrencilerin mikrodenetleyicileri özel bir klavye ve bir LCD (Sıvı Kristal Ekran) ile kullanılabilen tam teşekküllü bir bilgisayar (yetenekleri kısıtlı olsa da) olarak görmelerini sağlamaktır. Ayrıca sınıfta öğrenilen kavramları kullanmadaki hünerlerini kontrol etmemizi sağlar.

Bu ödev projesi için, öğrencilerin bileşenler için dijital elektronik laboratuvarında dolaşmak zorunda kalmamaları ve kendi rahatlıklarında çalışabilmeleri için Tinkercad'i öneriyoruz. Ayrıca, eğitmenler tarafından paylaşıldıktan sonra her öğrencinin projesinin durumunu Tinkercad üzerinden takip etmeleri kolaydır.

Proje, öğrencilerin şunları yapmasını gerektirir:

1. 15 giriş tuşu (+, -, x, / ve = komutları için 0-9 ve 5 rakamları için 10 tuş) ve maksimum 4 bağlantı (veri) pini (güç kaynağı sağlamak için kullanılan 2 pin dışında) ile özel bir klavye tasarlayın. Arduino Uno'ya girdi göndermek için.
2. Arduino Uno ile bir LCD arabirimi oluşturun.
3. Arduino Uno'nun basılan tuşu yorumlaması ve LCD'de görüntülemesi için basit bir kod yazın.
4. Tüm girişlerin ve sonuçların her zaman -32, 768 ila 32, 767 aralığında tamsayılar olduğunu varsayarak basit matematiksel işlemleri (tamsayı girişleri üzerinden) gerçekleştirmek için.

Bu proje, öğrencilerin öğrenmelerine yardımcı olur.

1. Farklı girişleri ikili kodlara kodlayın.
2. Dijital devre kullanarak bir ikili kodlayıcı tasarlayın (klavye devre tasarımının kalbi budur).
3. Bireysel girdileri ikili kodlamalarından tanımlayın (kodunu çözün).
4. Arduino kodlarını yazın.

Gereçler

Proje şunları gerektirir:

1. Sabit bir internet bağlantısına sahip kişisel bir bilgisayara erişim.
2. Tinkercad'i destekleyebilen modern bir tarayıcı.
3. Bir Tinkercad hesabı.

Adım 1: Klavye Devresinin Tasarlanması

Klavye devresinin tasarlanması, öğrencilerin 15 tuş girişinin her birini farklı 4 bitlik desenlere kodlamasını gerektiren projenin ana bileşenlerinden biridir. 16 farklı 4 bitlik desen olmasına rağmen, varsayılan durumu, yani hiçbir tuşa basılmadığında temsil etmek için özel olarak bir 4 bitlik desen gereklidir. Bu nedenle, uygulamamızda varsayılan durumu temsil etmek için 0000 (yani 0b0000) atadık. Ardından, 1-9 arasındaki ondalık basamakları gerçek 4 bitlik ikili gösterimleriyle (yani, sırasıyla 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 ve 1001) ve ondalık basamak 0'ı 1010'a (yani, 0b1010). Matematiksel işlemler '+', '-', 'x', '/' ve '=' sırasıyla 1011, 1100, 1101, 1110 ve 1111 olarak kodlanmıştır.

Kodlamaları düzelttikten sonra, devreyi şekilde gösterildiği gibi, anahtarların anahtarlar (düğmeler) ile temsil edildiği şekilde tasarladık.

2. Adım: LCD'yi Arayüz Oluşturma

Arduino Uno'nun çıktısını görüntülemek için 16x2 LCD kullanılmaktadır. LCD'yi Arduino ile arayüzlemek için kullanılan devre oldukça standarttır. Aslında Tinkercad, 16x2 LCD ile arayüzlenmiş, önceden oluşturulmuş bir Arduino Uno devresi sağlar. Ancak, geliştirdiğimiz özel klavye gibi diğer çevre birimlerine daha iyi uyum sağlamak için LCD ile arayüzlenen bazı Arduino Uno pinleri değiştirilebilir. Uygulamamızda şekilde gösterilen devreyi kullandık.

Adım 3: Arduino Uno için Kod Yazma

Klavyeden gelen girişi yorumlamak ve sonucu LCD'de görüntülemek için talimatları Arduino Uno'ya yüklememiz gerekiyor. Arduino için kod yazmak tamamen kişinin kendi yaratıcılığına bağlıdır. Arduino Uno'daki Atmega328p'nin 8 bitlik bir mikro denetleyici olduğunu unutmayın. Bu nedenle, taşmayı algılaması ve büyük sayılar için çalışması için doğaçlama yapılması gerekir. Ancak, Arduino Uno'nun girişi çözebildiğini ve sayılar (0-9) ile matematiksel talimatlar arasında ayrım yapabildiğini doğrulamak istiyoruz. Bu nedenle girdilerimizi küçük tam sayılarla (-32, 768 - 32, 767) sınırlandırırken çıktının da aynı aralıkta olmasını sağlıyoruz. Ayrıca, düğmenin geri dönmesi gibi diğer sorunları kontrol etmek için çalışılabilir.

Projeyi uygularken kullandığımız basit bir kod ektedir. Bu, Tinkercad'deki kod düzenleyicide kopyalanıp yapıştırılabilir.

4. Adım: Her Şeyi Bir Araya Getirmek

Sonunda, klavyenin güç kaynağı pinlerini Arduino'nunkiyle arayüzledik ve veri pinlerini (4 bit veriyi taşıyan) 10, 11, 12 ve 13 numaralı dijital pinlere (yukarıda belirtildiği gibi) bağladık. Arduino kodu). Ayrıca klavyedeki her tuşun ikili kodlamasını görüntülemek için veri pinlerinin her birine bir LED (330 ohm'luk bir direnç aracılığıyla) bağladık. Son olarak sistemi test etmek için "Simülasyonu Başlat" butonuna basıyoruz.