آردوینو Uno: از صفر تا صد + آموزش راه‌اندازی

در این مقاله می‌خواهیم به بررسی یکی از محبوب‌ترین مدل‌های آردوینو بپردازیم. برد آردوینو Uno بهترین گزینه برای یادگیری کار با بردهای آردوینو است، دلیل آن استاندارد بودن قطعات قرار گرفته و تعداد پایه‌های آن است؛ بنابراین ویدئو ها و مطالب آموزشی بسیاری برای آن در فضای وب قرار خواهد گرفت.

آردوینو Uno چیست؟

آردوینو Uno یک مدل ارزان‌قیمت، سازگار و منبع – باز از بردهای آردوینو است که از میکروکنترلر ATmega328 در آن استفاده شده و برنامه‌نویسی ساده‌ای دارد. وقتی از سازگاری حرف می‌زنیم، منظورمان این است که در بسیاری از پروژه‌های الکترونیک می‌توان آن را در کنار ماژول‌های دیگر استفاده کرد. Arduino Uno استانداردترین برد آردوینو از نظر طراحی است.

واژه Uno که در نام این برد آردوینو وجود دارد، در زبان ایتالیایی به معنی عدد یک است. Uno در واقع نشان‌دهنده اولین نرم افزار آردوینو معرفی‌شده به دنیاست. همچنین، آردوینو Uno اولین برد USB است که آردوینو ساخته است. این برد همچنان پرکاربردترین مدل در خانواده آردوینو به حساب می‌آید.

اجزای برد آردوینو Uno

پین‌ها

پین‌های دیجیتال: پین‌های 0 تا 13 پین‌های دیجیتال ورودی/ خروجی (I/O) است.

پین‌های RX/TX: پین‌های 0 و1 دیجیتال، برای RX/TX در نظر گرفته شده است.

پین‌های آنالوگ: 5 پین A0 تا A5، ورودی‌های آنالوگ هستند.

پین‌های تغذیه: یک پین برای منبع 5v، یک پین برای منبع 3v

پین‌های GND: 3 تا پین GND در کنار پین‌های دیجیتال و در کنار پین‌های تغذیه

پین RESET: برای ریست‌کردن برنامه می‌توان آن را در حالت HIGH قرارداد.

پین AREF : مخفف Analog Refrence است. برای تغذیه رسانی آردوینو از یک منبع ولتاژ مرجع خارجی است.

پین‌های ICSP: مخفف In-Ciruit-Serial-Programming، پین‌های برنامه‌نویسی سریال رو برد سوار شده است.

قطعات روی برد

میکروکنترلر ATmega328: یک چیپ میکروکنترلر از خانواده ATmel است. پردازنده داخلی 8 بیتی، مموری (متشکل از SRAM، EEPROM و Flash)، مبدل آنالوگ به دیجیتال، پورت‌های سریال SPI، خطوط I/O، رجیسترها، تایمر، اینترانت داخلی و خارجی و نوسان‌ساز داخلی دارد.

LED های RX,TX: هنگامی که داده‌ای از طریق پورت سریال ارسال یا دریافت می‌شود، این LED چشمک می‌زند؛ بنابراین سرعت چشمک‌زدن این LEDها برابر سرعت ارسال یا دریافت داده است.

LED منبع: هنگامی که منبع تغذیه 5v وصل است، این LED روشن است.

مبدل ولتاژ: این مبدل ولتاژ ورودی را به ولتاژ 5v تبدیل می‌کند.

پورت تغذیه: برای دریافت ولتاژ 12 ولت از آداپتور 12 ولتی است.

دکمه ریست: با زدن این دکمه، برنامه از ابتدا دوباره اجرا می‌شود.

کریستال نوسان‌ساز: فرکانس آن 16MHz است.

پورت USB: از این پورت برای پروگرام کردن برنامة نوشته شده بر روی آردوینو استفاده می‌شود.

چرا آردوینو Uno برای مبتدیان پیشنهاد می‌شود؟

معمولاً این برد برای افراد مبتدی که می‌تواند از آن در پروژه‌های الکترونیک استفاده کنند و برنامه‌نویسی آن را انجام دهند، استفاده می‌شود. طراحی این برد به گونه نوآورانه‌ای ساده است تا آن را برای استفاده پروژه‌ای مناسب کند. این برد به‌عنوان استانداردترین و پرکاربردترین برد مورداستفاده توسط کاربرها در نظر گرفته می‌شود. باتوجه‌به دلایل زیر برد آردوینو Uno در برخی محصولات آردوینویی استفاده می‌شود:

1. این برد توانایی دریافت ولتاژ 12 ولت از آداپتور 12 ولتی است.
2. میکروکنترلر ATmega328 سازگاری مناسب با برد را دارد. این بدین معناست که چیپ کنترلر قابلیت تعویض یا در صورت صدمه‌زدن به برد قابلیت حذف‌شدن را دارد.
3. این برد قابلیت کارکردن مداوم با منبع 5 ولت را دارد. پین‌های دیجیتال و آنالوگ برای تنظیم ولتاژ منبع قرار گرفته‌اند.
4. طراحی این برد بسیار ساده و همانند سایر بردهای آردوینو منبع – باز است؛ بنابراین توسط کاربران زیادی مورداستفاده قرار می‌گیرد و در نتیجه جامعه کاربران بزرگی را تشکیل می‌دهند تا برای حل مشکل به یکدیگر کمک کنند.
5. این برد اجزای سخت‌افزاری متعددی دارد و توانایی تعامل با تمامشان را دارد. این دستگاه می‌تواند بلوتوث، اینترنت، کنترل موتور و غیره را دارد.
6. بزرگ‌ترین مزیت این برد نسبت به سایر بردها، قیمت بسیار پایین آن است. درصورتی‌که هزینه اولویت بالایی داشته باشد، این برد بهترین گزینه است.

آموزش راه‌اندازی برد Arduino Uno و آپلود کد روی آن

۱- برنامه Arduino IDE را نصب و اجرا کنید.

۲- برد آردوینو Uno را به وسیله کابل USB به کامپیوتر متصل کنید.

۳- در Arduino IDE به مسیر Tools→Board→Arduino Uno بروید و برد آردوینو Unoی خود را پیدا کرده و روی آن کلیک کنید.

۴- پورت سریال USB را انتخاب کنید. برای این کار به مسیر Tools→Serial Port→ com port. X بروید. اگر از سیستم عامل ویندوز استفاده می‌کنید، پورت COM شما معمولا پورتی است که بالاترین عدد به آن نسبت داده شده.

۵- روی گزینه Upload کلیک کنید. این گزینه در بالا سمت چپ نرم افزار وجود دارد. همچنین می‌توانید از کلیدهای میانبر Ctrl+U برای ویندوز و Cmd+U برای مک استفاده کنید.

کاربردهای آردوینو Uno

از این برد می‌توان در کاربردهای مختلفی استفاده کرد. کاربرد آن به نیاز شما بستگی دارد، اما عموماً در موارد زیر به کار می‌رود:

• دستگاه‌های اندازه‌گیری وزن
• تایمر پایین شمار چراغ راهنمایی
• شمارنده‌های پارکینگ
• اتوماسیون خانگی
• اتوماسیون صنعتی
• تجهیزات پزشکی
• چراغ‌های اضطراری راه‌آهن
• دستگاه‌های فروش خودکار کالا

دقت داشته باشید که آردوینو Uno با وجود کاربردهای فراوان آن، برای تمام پروژه‌ها مناسب نیست، چرا که ظرفیت پردازش محدودی دارد و معمولا به صورت پیشفرض امکاناتی مانند وای فای را بلوتوث را ندارد؛ هرچند این مشکل‌ها با استفاده از ماژول های الکترونیکی به سادگی رفع می‌شوند.

برای مثال برای اضافه کردن قابلیت بلوتوث به برد آردوینو Uno می‌توانید از ماژول بلوتوث hc05 استفاده کنید. 

نحوه راه‌اندازی این ماژول را در مقاله آموزش راه اندازی ماژول hc05 با آردوینو بخوانید.

قیمت برد آردوینو Uno

همانطور که اشاره شد، برد Arduino Uno قیمت پایینی نسبت به سایر بردهای این خانواده دارد. در ایران، قیمت پایه این برد از حدود ۲۵۰ هزار تومان شروع می‌شود. مطابق آمار سایت ترب، در حال حاضر قیمت این برد بین ۲۵۰ هزار تا ۴۵۰ هزار تومان است، در حالی که برد آردوینو Mega طبق آمار همین سایت از حدود ۵۰۰ هزار تومان تا بالای ۱ میلیون و ۱۰۰ هزار تومان قیمت دارد.

در فروشگاه جم ترونیک می‌‌توانید این برد را به همراه انواع بردها و قطعه‌های همراه آن تهیه کنید. 

جمع‌بندی

اکثریت افراد آردوینو را با این مدل برد می‌شناسند و معمولاً به سراغ مدل‌های دیگر نمی‌روند، مگر آن که به مدل دیگری نیاز داشته باشند. این برد علاوه بر این که برای یادگیری مناسب است در کاربردهای فراوانی استفاده می‌شود؛ بنابراین کمتر کسی پیدا می‌شود که ادعا کند از خرید این برد ضرر کرده است، زیرا در ابعاد بزرگ صنعتی نیز گاهی این نیاز ایجاد می‌شود که پروژه به بخش‌های کوچکی تقسیم شود و مورد بررسی قرار گیرد و این برد در اکثر موارد بهترین گزینه برای تست‌کردن آن بخش‌های کوچک است.