Mikrodenetleyiciler İçin Başlangıç Kılavuzu: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Uzaktan kumandalar, yönlendiriciler ve robotların hepsinin ortak noktası nedir? Mikrodenetleyiciler! Bu günlerde, yeni başlayanlar için uygun mikrodenetleyicilerin kullanımı kolaydır ve yalnızca bir dizüstü bilgisayar, bir USB kablosu ve bazı (ücretsiz) açık kaynaklı yazılımlarla programlanır. Woohoo!! Tüm projeler, işte geliyoruz!

Yakalayış? 4324302* gibi farklı mikrodenetleyiciler vardır ve özellikle elektroniğe yeni başlıyorsanız, başlamak göz korkutucu olabilir. Nereden başlıyorsun?

Tam burada, bbies, bende chu var. İster harika elektronik projeler inşa etmek, programlama/teknoloji öğrenmek veya başkalarına elektronik hakkında öğretmek istiyorsanız, bu eğitim, ihtiyaçlarınız, hedefleriniz ve bütçeleriniz için hangi mikrodenetleyicinin doğru olduğunu anlamanıza yardımcı olacaktır. Yay! Başlayalım!

Okuma Süresi: ~ 20 dk

*Tamam, tamam, belki *o kadar* değil, ama kesinlikle birkaç düzine!

Adım 1: Bekleyin…. Mikrodenetleyici Nedir?

Belki bu kelimeyi gördünüz ve "wtf" gibiydiniz ama soracak kadar rahat hissetmediniz*. Tamamen iyi, işte kısa bir özet:

Bir mikrodenetleyici, bir programı bir döngüde çalıştıran "basit bir bilgisayardır". Tek ve belirli bir görevi gerçekleştirmek için tasarlanmıştır.

Bu kılavuzda, devre kartlarına sahip mikrodenetleyicilere veya mikrodenetleyiciye bağlanmayı ve mikrodenetleyiciyi programlamayı kolaylaştıran bir panoya odaklanacağız.

Bir koparma kartında, mikrodenetleyici pimleri bir baskılı devre kartına ("PCB") lehimlenir, başlıklar veya diğer konektörler PCB'ye eklenir ve mikro denetleyiciyi sinyalleri almaya hazırlamak için bazı temel bellenim veya kalıcı yazılımlar yüklenir.

*Sorular "aptal" veya "n00by" olsalar bile her zaman iyidir, sadece güvenli bir yer bulun - Talimatlar gibi!

Adım 2: Raspberry Pi ile Mikrodenetleyici Arasındaki Fark Nedir?

Raspberry Pi sadece küçük ve sevimli değil, aynı zamanda tam teşekküllü bir bilgisayar!:NS

Bilgisayarlarda aynı anda birçok görevi gerçekleştirmek için birlikte çalışan mikroişlemciler VE mikro denetleyiciler bulunur.

Mikroişlemci, bir bilgisayarda "ağır kaldırmayı" yapan şeydir. Bilgisayarın çalışmasını sağlayan talimatları ve hesaplamaları gerçekleştirir. Mikroişlemciler mikro denetleyicilerden çok daha hızlıdır, ancak RAM, Giriş/Çıkış bağlantı noktaları vb. gibi harici kaynaklara ihtiyaç duyarlar, oysa bir mikro denetleyici tipik olarak bağımsızdır.

Bilgisayarlar (girişleri ve çıkışları, depolaması ve işlemesi olan) aynı anda birden fazla program çalıştırabilir - İnternette gezinebilir, eski fotoğraflarla anıları anabilir, bir kağıt yazabilir ve aynı anda 1000 sekme açabilirsiniz! Mikrodenetleyiciler… pek değil. Bunlardan birini yapabilirsiniz, ancak hepsini değil.

Raspberry Pi hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu eğitimin son bölümüne göz atın!

Adım 3: Arduino (Uno)

Biraz devre bilgisi olan yeni başlayanlar için tasarlanmış sağlam, açık kaynaklı bir mikro denetleyici ve programlama ortamı.

Önerilen Yaşlar: 12+ (veya programlama ve cebir konusunda rahat olan çocuklar)

Zorluk: Orta

Ortalama Maliyet: ~35$

Arduino kartlarının pek çok çeşidi vardır. Bu, yeni başlayanlar için en uygun Arduino Uno! Daha büyük, daha küçük, giyilebilir ve robotik gibi özel kullanım durumları için tahtalar var.

Arduino panolarına ve programlama haritalarına aşina olmak, bilgisayar bilimi, mühendislik ve tasarım alanındaki projelere ve kariyerlere iyi gelir.

Donanım Özellikleri

• Arduino Uno, 14 Dijital Giriş ve Çıkış ("I/O") pinine, 6 Analog I/O pinine, 2 Power Out pinine (3.3V ve 5V) ve 3 Ground (GND) pinine sahiptir.
• Güç girişi 5 ila 12 VDC arasında olabilir

• ICSP başlıkları, "kalkanlar" adı verilen bir ton farklı eklenti kartını bağlamanıza izin verir.

  Örneğin, Arduino'nuzu 'net'e bağlamak için bir WiFi kalkanı ekleyebilirsiniz

Programlama Dili: Kablolama (C++/İşleme Birleşimi)

Örnek Proje: Harekete Duyarlı Labirenti Salla Oyunu!

Satın Alın/Daha Fazla Bilgi Edinin: Arduino Web Sitesi

Adım 4: Mikro: Bit

Kodlamaya ve donanıma yeni başlayan çocuklar ve insanlar için kullanışlı, samimi bir mikro denetleyici.

Önerilen Yaşlar: 8+ (veya devreler ve basit araçlarla rahat olan çocuklar)

Zorluk: Başlangıç

Ortalama Maliyet: ~15$

Micro:Bit, kodlamayı öğrenmeye başlamak, başkalarına, özellikle ilkokul öğrencilerine, kodlamayı öğretmeye ve basit ve hızlı elektronik prototipler oluşturmaya başlamak için harika bir araçtır.

Micro:Bit, eğitim bilgisayarlarını dünyanın her yerindeki sınıflara getirmek için Microsoft ve BBC arasında bir işbirliğidir.

Donanım Özellikleri:

• Micro:Bit'te 3 Dijital ve Analog I/O pini, 1 Power Out pini (3.3V) ve 1 Ground (GND) pini bulunur
• Güç girişi, mikro USB kablosu veya pil paketi konektörü aracılığıyla 3 - 5 VDC olmalıdır.

• Ayrıca çok sayıda yerleşik giriş, çıkış ve sensöre sahiptir!

  • 5x5 (25) LED matris
  • İki (2) Buton (A, B)
  • Radyo Verici ve Alıcı
  • ivmeölçer
  • Pusula
  • Işık ve Sıcaklık Sensörleri
• Daha fazla I/O pini için bir Micro:Bit koparma alın!

Programlama Dili: Blok Tabanlı veya Javascript (www. MakeCode.org); CircuitPython'u da kullanabilir

Örnek Proje: Text Messenger Kukla!

Satın Alın/Daha Fazla Bilgi Edinin: Micro:Bit Web Sitesi

Adım 5: Devre Bahçesi Ekspres

Kodlamaya ve donanıma yeni başlayan çocuklar ve insanlar için harika, çok yönlü bir mikro denetleyici.

Not: Ayrıca Circuit Playground Classic de vardır - donanım neredeyse aynıdır, ancak bu kart Arduino IDE'de programlanmıştır.

Önerilen Yaşlar: 8+ (veya devreler ve basit araçlarla rahat olan çocuklar)

Zorluk: Başlangıç

Ortalama Maliyet: ~25$

Circuit Playground Express veya CPX, nasıl kod yazılacağını öğrenmek, başkalarına nasıl kod yazılacağını öğretmek ve hem yeni başlayanlar hem de uzmanlar için hızlı prototipler oluşturmak için yararlı bir araçtır.

Circuit Playground Express, Adafruit Industries tarafından oluşturulan güçlü ve çok yönlü bir mikro denetleyicidir.

Donanım Özellikleri

• CPX, aynı zamanda kapasitif dokunmatik olan 7 Dijital/Analog Giriş ve Çıkış ("G/Ç") halkasına sahiptir!

  • 1 "gerçek" Analog G/Ç halkası
  • 2 Güç çıkışı halkası (3.3V)
  • 3 Toprak (GND) pimi
• Güç girişi, mikro USB kablosu veya pil paketi konektörü aracılığıyla 3 - 5 VDC olmalıdır.

• Ayrıca tonlarca yerleşik giriş, çıkış ve sensör var!

  • 10 Mini Neopiksel (tüm renkler olabilir)
  • 2 Buton (A, B)
  • 1 Sürgülü Anahtar

  • Kızılötesi Verici ve Alıcı

    Uzaktan kumanda kodlarını alabilir/iletebilir, CPX'ler arasında mesaj gönderebilir ve mesafe sensörü görevi görebilir

  • ivmeölçer
  • Ses sensörü ve mini hoparlör
  • Işık ve Sıcaklık Sensörleri

Programlama Dili: Blok Tabanlı veya Javascript (www. MakeCode.org); CircuitPython ve Wiring'i de kullanabilir (Arduino IDE)

Örnek Proje: Minecraft Hareket Denetleyicisi!

Satın Alın/Daha Fazla Bilgi Edinin:Adafruit Industries

Adım 6: Makey Makey

Küçük çocuklar ve elektronik ve kodlamaya yeni başlayanlar için, özellikle de devreler ve kodlar oluşturmak zorunda kalmadan teknolojiyle oynamak isteyenler için harika, etkileşimli bir başlangıç mikrodenetleyicisi.

Önerilen Yaşlar: 5+ (veya basit araçlarla rahat olan çocuklar)

Zorluk: Başlangıç

Ortalama Maliyet: ~50$

Makey Makey, elektronik ve teknolojide harika bir ilk adımdır - programlama gerekmez! Timsah klipslerini pedlere bağlayın ve ardından belirli klavye ve fare tuşlarını tetiklemek için eller, meyve veya metal nesneler gibi bir şekilde iletken olan herhangi bir malzemeyi bağlayın.

Makey Makey, Arduino uyumlu bir karttır, yani Arduino Entegre Geliştirme Ortamı ("IDE") kullanarak da yeniden programlayabilirsiniz.

Donanım Özellikleri

• Makey Makey, kartın ön tarafında altı (6) kapasitif dokunmatik yüzeye sahiptir:

  • Dört klavye yön tuşlarını kontrol eder,
  • Biri boşluk çubuğunu kontrol eder ve
  • Biri sol fare tıklamasını kontrol eder.

• Kartın arkasında daha fazla kontrol için başlık pimleri bulunur (ayrıca kapasitif dokunuş):

  • Harflerle eşleşen altı (6) pin,
  • Oklarla eşleşen dört (4) pim,
  • Fare tuşlarıyla eşleşen iki (2) pin ve
  • Boşluk tuşuyla eşleşen bir (1) pin.
  • Ayrıca üç (3) genel G/Ç pimi, bir 5V güç pimi ve bir topraklama pimi vardır.

Programlama Dili: Yeni başlayanlar için geçerli değildir; Scratch programları yazabilir (blok tabanlı); Kablolamada yeniden programlayabilir (Arduino IDE)

Örnek Projeler

Başlangıç: Yer Piyano

Orta Seviye: Etkileşimli Anket Oyunu!

Satın Alın/Daha Fazla Bilgi Edinin: Makey Makey web sitesi

7. Adım: Diğer Ortak Panolar

Bir öğreticide ele alınacak çok fazla mikro denetleyici var. Süper özel bir uzmanlık ihtiyacınız varsa, muhtemelen bunun için bir mikro denetleyici vardır (tıpkı uygulamalar gibi!). Bu eğitimde bahsedilmeyen diğer panolardan bazıları hakkında fikir edinmek için SparkFun Electronics ve Adafruit Industries'in envanterlerini inceleyin ve/veya bu alandaki insanlara sorun!

İşte favorilerimden birkaçı:

parçacık fotonu

Arduino Nano'ya benzer şekilde, Photon kablosuz olarak programlanabilen WiFi bağlantılı bir mikro denetleyicidir. En kolay kurulum (ücretsiz) bir akıllı telefon uygulaması kullanır, ancak doğrudan USB üzerinden Arduino* ile neredeyse aynı dilde programlanabilirse.

Önerilen Yaşlar: 12+ (veya devreler ve kodlama ile rahat çocuklar)

Zorluk: Orta

Maliyet: ~20$

Daha fazla bilgi ve Foton kurulumunu almak için buradan Particle çevrimiçi mağazasını ziyaret edin.

Programlama Dili: Kablolama (az ya da çok)

Örnek Proje

IoT Endüstriyel Ölçeği

*Kablolama, kod çerçevesidir, bu nedenle çoğu Arduino kodu değişiklik yapmadan çalışacaktır. C/C++ veya ARM Assembly'de de yazabilir

Adafruit HUZZAH ESP8266 Koparma

Süper küçük, süper ucuz (ve şu anda IoT* topluluğunda çok popüler) bir WiFi mikro denetleyici. Bir FTDI veya konsol kablosuna ihtiyacınız olacak. Bu kartı veya NodeMCU'nun Lua Yorumlayıcısını programlamak için Arduino IDE'yi kullanabilirsiniz.

Önerilen Yaşlar: 14+ (veya donanım ve yazılımla rahat olan çocuklar)

Zorluk: Orta ++

Maliyet: ~10$

Daha fazla bilgi için HUZZAH Adafruit ürün sayfasını ziyaret edin.

(SparkFun da benzer bir panoya sahiptir, burada ~ 15 $ karşılığında bulabileceğiniz "ESP8266 Şey".)

Programlama Dili: Lua (Python gibi) veya Kablolama (Arduino IDE)

*IoT, sensörler ve ev elektroniği gibi çeşitli donanım cihazlarının İnternet'e bağlanması ve kontrol edilmesi anlamına gelen "Nesnelerin İnterneti" anlamına gelir.

Adafruit Biblo M0

Bilgisayar ve mikrodenetleyici arasındaki sınırları bulanıklaştıran ufacık küçük ama güçlü bir mikro denetleyici (ATSAMD21E18 32-bit Cortex M0 işlemciye sahiptir). Circuit Python veya Arudino IDE'de programlanabilir.

Önerilen Yaşlar: 14+ (veya donanım ve yazılımla rahat olan çocuklar)

Zorluk: Orta

Maliyet: ~9$

Daha fazla bilgi için, Biblo M0'ın Adafruit ürün sayfasını ziyaret edin.

Programlama Dili: CircuitPython veya Wiring (Arduino IDE)

Arduino Zero bağlanabilir mikrodenetleyicilerine benzer bir TON başka M0 kartı vardır. Bu sizin ihtiyaçlarınıza veya zevkinize uymuyorsa, Adafruit ve SparkFun web sitelerinde arama yapın!

Adım 8: Giyilebilir Mikrodenetleyiciler

Giyilebilir projeler için tasarlanmış bir avuç mikrodenetleyici de var!

Bunları özel yapan şey, yıkanabilir olmalarıdır, böylece yaptığınız harika projeden onları söküp çıkarmanıza gerek kalmaz (ancak pili çıkarın!).

Giyilebilir mikrodenetleyicilerde ayrıca iletken iplikle giysi ve dikiş devrelerine dikmeyi kolaylaştıran özel G/Ç pinleri bulunur. İşte favorilerimden birkaçı:

Adafruit FLORA

14 giriş ve çıkışlı dairesel dikilebilir bir mikro denetleyici. Yıkanabilir (ancak pili kesinlikle çıkarın).

Önerilen Yaşlar: 12+ (veya devreler ve kodlama ile rahat çocuklar)

Zorluk: Orta

Maliyet: 15 $

Programlama Dili: Kablolama (Arduino IDE)

Daha fazla bilgi için Adafruit FLORA ürün sayfasını ziyaret edin.

Arduino Gemma

3 girişli ve çıkışlı küçük, dikilebilir bir mikro denetleyici. Saklanmak, küçük nesnelere bağlanmak ve mücevher oluşturmak için mükemmeldir.

Önerilen Yaşlar: 12+

Zorluk: Orta

Maliyet: ~5$

Programlama Dili: Kablolama (Arduino IDE)

Daha fazla bilgi için Arduino Gemma ürün sayfasını ziyaret edin.

Arduino Lilypad

14 mevcut giriş ve çıkışa sahip dairesel dikilebilir bir mikro denetleyici.

Önerilen Yaşlar: 12+

Zorluk: Orta

Maliyet: ~25$

Programlama Dili: Kablolama (Arduino IDE)

Daha fazla bilgi için Lilypad için SparkFun ürün sayfasını ziyaret edin.

Adım 9: Ahududu Pi 3

Raspberry Pi veya kısaca Pi, Linux'un özel bir sürümünü çalıştıran ve donanımı kontrol etmek üzere programlanabilen kredi kartı boyutunda bir bilgisayardır*.

Önerilen Yaşlar: 12+ Veya kodlama ve cebir ile rahat çocuklar

Zorluk: Orta (bilgisayar kadar kolay)

Ortalama Maliyet: ~35$

Raspberry Pi bilgisayarı veya kısaca Pi, her türlü donanım projesi için “standart” bir bilgisayar veya denetleyici olarak kullanılabilir. Çocukların kullanması ve kodlamayı öğrenmesi için harika bir ilk bilgisayar ve donanım uzmanları tarafından robotlardan 3D yazıcılara ve ev otomasyon sistemlerine kadar her türlü elektronik projeyi oluşturmak için yaygın olarak kullanılıyor!

Raspberry Pi, elektronik üretme şeklimizi değiştirdi! Birkaç farklı versiyon var, en yenisi Raspberry Pi 3 ve Pi 3'ün minyatür versiyonu olan Pi Zero, sadece 10 dolara.

Donanıma Genel Bakış

• Önerilen İşletim Sistemi (“OS”), Raspbian adlı özel bir Linux sürümüdür.

• Pi'nin 40 Genel Amaçlı Giriş ve Çıkış (“GPIO”) pini vardır.

  • 26 Dijital G/Ç pimi (Analog G/Ç yok)
  • 4 Güç Çıkışı pimi (iki adet 3.3V ve iki adet 5V)
  • 8 Toprak (GND) pimi
  • 2 Özel Pin (I2C ID EEPROM, yalnızca gelişmiş kullanım)

• Pi ayrıca çoğu standart bilgisayar özelliğine sahiptir:

  • 4 USB Bağlantı Noktası
  • 1 Ethernet bağlantı noktası
  • 1 HDMI bağlantı noktası
  • 1 Ses Jakı
  • 1 Kamera Modülü Bağlantı Noktası

Programlama Dili (GPIO pinleri için): Python veya C++

Bu tam bir bilgisayar olduğu için, diğer mikrodenetleyicileri programlamak dahil, istediğiniz dilde programlayabilirsiniz!

Örnek Projeler

IoT Evcil Hayvan Monitörü!

Darbe Kuvveti Monitörü

Satın Alma/Daha Fazla Bilgi: Raspberry Pi Vakfı

*Pi, standart bir mikro denetleyiciye benzer şekilde kullanılabilir VE ayrıca mikro denetleyicileri de kontrol edebilir! Temel olarak, Pi süper harika ve teknik olarak bir bilgisayar olsa bile * dahil etmeliyim *:)

Adım 10: Son Düşünceler

Yeni başlıyorsanız ve her türlü projeyi inşa etmek istiyorsanız, Circuit Playground Express'i tavsiye ederim. Kalkıp çalıştırmak çok kolaydır ve bir sürü yerleşik gadget'a sahiptir.

Bilgisayar ağları, yapay zeka veya internete bir şeyler bağlama (örneğin, bir "Akıllı Ev" yapma) ile çok ilgileniyorsanız, Raspberry Pi'yi öneririm.

Çok çeşitli projeler oluşturmak için sağlam, istikrarlı ve güvenilir bir tahta istiyorsanız, bir Arduino ile gidin.

Nereden başlayacağınız konusunda hala bir fikriniz yoksa ve gözünüz korktuysa, Micro:Bit ile başlayın -- sadece 15$'dır ve üzerinde oynayabileceğiniz çok sayıda şık şey vardır. Artı, arkadaşın için bir tane alırsan, lil' mesajlarını ileri geri gönderebilirsin:)

Size verebileceğim en iyi tavsiye, tutkulu olduğunuz bir proje bulup onu inşa etmenizdir! Çevrimiçi olarak tonlarca eğitim var, bu nedenle aynı veya benzer projeyi inşa eden birini arayın. Bulgularından yola çıkın ve istediğiniz gibi ayarlayın!

Ve elbette, yorumlarda ilgili soruları bırakın, size yardımcı olmak için elimden geleni yapacağım!

Mutlu hack!