Лабораторні роботи №6 -10 Реалізація проекту з використанням arduino

  Виконати реєстрацію на tinkercad: 

Теоретичний матеріал за посиланнями:

Arduino IDE посилання

Відео- розрахунок опору посилання

Книга Лєхан "Програмування Ардуіно"

Сайт  ARDUINI.UA link

Посилання на ресурс https://www.tinkercad.com/

клас 4-е32

https://www.tinkercad.com/joinclass/F7DCTDMTG

*********************************************************************

Лабораторна робота №6  Реалізація проєкту управління світлодіодом. Проєкт СВІТЛОФОР

Мета: Навчитись складати та реалізовувати програми, які виконують роботу з arduino. Структура плати arduino, можливості її підключення та програмування.

Література  Лєхан Програмування Arduino

                    Аналіз плати arduiniUno

                    Типи плат ардуіно

                    Відеоогляд та короткі історичні кроки розвитку пристрою

Комплектуючі: 

• Arduino контролер
• Світлодіоди
• резистори ...(визначити) Ом
• провідники

1 вибрати плату ардуіно, макетну плату, три світлодіоди.

2 виконати монтаж світлодіодів у вигляді світлофора.

3 написати код програми, який буде відтворювати роботу світлофора.

4 додати коментар у вигляді свого ПІБ та пояснення до  роботи

5 зробити скріни виконаної роботи та коду програми

Робота з макетом проєкту "мильниця" (Використовуючи деталі та контролер arduino реалізувати створення проєкт роботи бігучої стрічки.) :

Запрограмувати пристрій так щоб відбувалась реалізація поставленого викладачем завдання, наприклад:

1. Почергово світяться світлодіоди 1 потім 2, потім 3, а перший гасне, потім 4, а другий гасне. Тобто реалізована змійка.  Всього задіяти 14 пінів.
2. Загоряються світлодіоди посередині і розходяться до країв.
3. Як у попередньому завданні, але потім все у зворотному напрямку.
4. Закодувати вказане число у двійковій системі числення. 

Для звіту: зробити знімок роботи пристрою та код програми, який  реалізує відповідні завдання (код із коментарем - поясненнями).

Для виконання роботи, необхідно познайомитись із матеріалом:

відео про розрахунок резистора: посилання https://www.youtube.com/watch?v=jyfmcUiBPvg

Матеріал:

Початок роботи з Ардуіно посилання https://doc.arduino.ua/ru/guide/

Що таке Ардуїно і для чого він потрібен.

Інсталяція: покрокові інструкції, як встановити Ардуіно програмне забезпечення і зв'язати його з Arduino Uno, Mega2560, Duemilanove або Diecimila.

• для Windows
• для Mac OS X
• для Linux

Середовище розробки: опис середовища розробки Ардуіно, інструкції щодо зміни дефолтної мови.

Програма  в ардуіно

Встановлення бібліотек: використання та встановлення бібліотек Ардуіно.

Підключення бібліотеки

Усунення несправностей: що робити, коли щось не працює.

*********************************************************************

Лабораторна робота №7  Реалізація проєкту управління перехрестям

Мета: Навчитись складати та реалізовувати програми, які виконують роботу з arduino. Структура плати arduino, можливості її підключення та програмування.

Література  Лєхан Програмування Arduino 

Комплектуючі: 

• Arduino контролер
• макетна плата
• Світлодіоди
• резистори ...(визначити) Ом
• провідники

1 вибрати плату ардуіно, макетну плату, 12  світлодіодів.

2.     Використовуючи деталі та контролер arduino реалізувати створення проєкт роботи світлофорів на перехресті. 

Запрограмувати їх роботу, як у звичайному режимі роботи світлофора, передбачивши що зелений блимає (3 рази) потім включається жовтий режим.

3.  Написати код програми, який буде відтворювати роботу світлофора.

4 Додати коментар у вигляді свого ПІБ та пояснення роботи

5 Зробити скріни виконаної роботи та коду програми

 Виконати дану роботу на платформі tinkercad, та на пристрої - макет "Перехрестя"

Запрограмувати модель та виконати її демонстрацію.

*********************************************************************

Лабораторна робота №8  Реалізація проєкту КОДОВИЙ ЗАМОК

Мета: Навчитись складати та реалізовувати програми, які виконують роботу з arduino. Структура плати arduino, можливості її підключення та програмування. Робота з пристроями введення. Програмування "дребізгу". Складання програм з використанням функцій обробки та аналізу даних.

Комплектуючі: 

• Arduino контролер
• Світлодіод або інший пристрій - виконавець
• Цифрова клавіатура ( TTP224 Модуль сенсорного перемикача) , можна замінити кнопками змонтованими на макетній платі
• резистори ...(визначити) Ом
• провідники

Література  Лєхан Програмування Arduino 

1 вибрати плату ардуіно, макетну плату,  світлодіоди, цифрову клавіатуру, кнопки.

2.     Використовуючи деталі та контролер arduino реалізувати створення проекту "Табакерка". 

Завдання: через цифрову клавіатуру організується введення коду, проводиться його аналіз, і якщо код правильний видається сигнал на світлодіод або інший пристрій - виконавець. (По натиску на кнопки створюється відповідний код. Якщо він співпадає із запрограмованим, то відповідно загоряється зелений світлодіод інакше горить червоний.)

3 написати код програми, який буде відтворювати відповідну роботу.

4 додати коментар у вигляді свого ПІБ та пояснення  роботи коду програми

5 зробити скріни виконаної роботи та коду програми

 Виконати програмування пристрою "Скринька" та переконатись у її роботі.

Відео роботи пристрою

*********************************************************************

Лабораторна робота №9  Реалізація проєкту підключення датчика температури та вологості DHT11

Мета: Навчитись складати та реалізовувати програми, які виконують роботу з arduino. Реалізувати підключення датчика до плати та виконати його програмування.

Література  Лєхан Програмування Arduino 

                    проєкти ардуіно

Проект № 9. Arduino і LCD-дисплей .................................................................105

Проект № 10. Arduino і цифровий датчик температури та вологості DHT11 .114

Проект № 11. Arduino і датчик вологості ґрунту. ..............................................120

Проект № 12. Мікрофонний датчик звуку і Arduinо. .........................................127

Проект № 13. Arduino і звуковипромінюючий сигналізатор...........................131

Проект № 14. Arduino і ультразвуковий датчик відстані ...................................138

Проект № 15. Arduino та інфрачервоний датчик перешкод ..............................144

Проект № 16. Arduino та інфрачервоний датчик  лінії. ......................................149

Необхідні компоненти для Реалізація проєкту підключення датчика температури та вологості DHT11 

1. Arduino UNO – 1 шт.

2. Датчик DHT11 – 1 шт.

3. Провідники – 3 шт.

Порядок підключення

1. Підключіть вивід Vcc – плюс живлення – до +5 В на платі Arduino.

2. Підключіть вивід Data цифровий порт D2 на платі Arduino.

3. До цієї ж ніжки підключіть резистор 10 кОм.

4. Підключіть GND – мінус живлення (-) до землі GND на платі Arduino.

1 Використовуючи деталі та контролер arduino реалізувати створення проекту роботи проєкту підключення датчика температури та вологості DHT11. 

2 Написати код програми, який буде відтворювати відповідну роботу.

3 Додати коментар у вигляді свого ПІБ та пояснення роботи

4 Зробити скріни виконаної роботи та коду програми

 Виконати дану роботу на платформі tinkercad, та на пристрої - ардуіно.

Запрограмувати модель та виконати її демонстрацію.

*********************************************************************

Лабораторна робота №10   Реалізація міні - проєкту 

Мета: Навчитись складати та реалізовувати програми, які виконують роботу з arduino. Реалізувати підключення датчика лінії, відстані або іншого датчика до плати та виконати його програмування.

Необхідні компоненти для реалізації проєкту руху по лінії 

Необхідні компоненти

1. Контролер Arduino – 1 шт.

2. Інфрачервоного датчика лінії – 1 шт.

3. Світлодіод червоний – 1 шт.

4. З’єднувальні дроти – 3 шт.

5. USB-кабель для підключення контролера Arduino.

Підключення електронних компонентів до Arduino згідно з Рисунком 16.3

1. Підключіть VCC на +5 вольт Arduino.

2. Підключіть D0 на 8 пін Arduino.

3. Підключіть GND на будь-який із GND-пінів Arduino.

4. Підключіть світлодіод: на 13-й пін – анод, на GND – катод.

1 Використовуючи деталі та контролер arduino реалізувати створення проєкту роботи Реалізація проєкту руху по лінії.

2 Написати код програми, який буде відтворювати відповідну роботу.

3 Додати коментар у вигляді свого ПІБ та пояснення роботи

4 Зробити скріни виконаної роботи та коду програми

 Виконати дану роботу на платформі tinkercad, та створити її втілення у вигляді створеного вами міні-проєкту ардуіно.

Запрограмувати модель та виконати її демонстрацію.

створення міні проєкту

Створення міні проєкту:

1. Гра зі світлодіодами «Повтори послідовність» посилання
2. Тетрис на Arduino з OLED SSD1306 i2c посилання  
3.  Парктронік на Arduino з дисплеєм та LED посилання  
4. Алкотестер Arduino посилання  
5. Підсвічування кімнати або кухні на Arduino з пультом  посилання  
6. Тепла підлога на Arduino з Bluetooth управлінням  посилання  
7. Функція tone, noTone в Arduino (приклад мініпроєкту)  посилання  
8. Створення проєкту: "Азбука Морзе" (див. завдання 2 нижче)

Завдання:

У діяльності "Створення міні проєкту", під назвою: "Міні проєкт піаніно"  зробити копію та вдосконалити проєкт добавивши 2-4 кнопки (по тональності нот) доробити проєкт. 

Проаналізуйте код програми та допишіть його. 

Теоретичний матеріал: https://doc.arduino.ua/ru/prog/ , а саме функції 

• tone()
• noTone()

Д/З: повторити роботу з рядком мовоюС++.

Завдання 2:
Написати програму, яка буде перетворювати заданий (уведений) текст у закодований текст за допомогою азбуки Морзе у світлові та/або звукові повідомлення.   Використовуючи свтлодіод та спікер створити проєкт на боза Arduino Uno.  Порада: між символами використовуйте регульований інтервал в одну або більше секунд.

Скористайтеся азбукою Морзе посилання:  https://symbl.cc/ru/tools/morse/

Азбука Морзе алфавіт

Кирилиця  Додаткова інформація : вікіпедія

 

матеріали до лекції Підключення датчиків

Arduino IDE посилання

Відео- розрахунок опору посилання

Книга Лєхан "Програмування Ардуіно"

Сайт  ARDUINI.UA link

Посилання на ресурс https://www.tinkercad.com/

клас 4-е32

https://www.tinkercad.com/joinclass/F7DCTDMTG

Завдання переглянути матеріали, у програмі tinkercad, у своєму класі, створити два проєкти по підключення датчиків:

1. Датчики DHT11/DHT22 підключення до Arduino посилання
2. Як підключити датчик температури LM35 Arduino посилання
3. Як підключити датчик перешкоди до Arduino посилання
4. Як підключити датчик полум'я до Arduino посилання
5. Сенсорна кнопка TTP223 підключення до Arduino посилання
6. Arduino BMP180 (GY-68) як підключити барометр посилання
7. Як підключити ультразвуковий датчик до Arduino посилання
8. Як підключити фоторезистор до Arduino посилання
9. Підключення матриці WS2812B до Arduino посилання
10. Гра зі світлодіодами «Повтори послідовність» посилання
11. Тетріс на Arduino з OLED SSD1306 i2c посилання  
12.  Парктронік на Ардуїно з дисплеєм та LED посилання  

Код програми підключення датчика температури:

У цьому Arduino-коді використовується LCD-дисплей, підключений за допомогою I2C (LiquidCrystal_I2C), для зчитування аналогового значення з температурного датчика та виведення температури в градусах Цельсія на екран. Програма також визначає власний символ для градуса, щоб покращити відображення температури.

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// Створення об'єкту бібліотеки LiquidCrystal_I2C з адресою 0x27 та розмірами 20x2 символів

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 2);

// Оголошення масиву байтів для створення власного символу градуса

byte degree[8] = 

{

  B00111,

  B00101,

  B00111,

  B00000,

  B00000,

  B00000,

  B00000,

};

void setup() {

  // Ініціалізація з'єднання посередньої лінії з швидкістю передачі 9600 біт/с

  Serial.begin(9600);

  // Увімкнення підсвічування LCD

  lcd.backlight();

  // Ініціалізація LCD

  lcd.init();

  // Завантаження власного символу (градуса) у пам'ять LCD

  lcd.createChar(1, degree);

}

// Визначення аналогового піна, куди підключено температурний датчик

int sensorPin = 0;

void loop() {

  // Очікування 2 секунд

  delay(2000);

  // Очищення екрану LCD

  lcd.clear();

  // Зчитування аналогового значення з температурного датчика

  int reading = analogRead(sensorPin);

  // Конвертація аналогового сигналу в напругу (0 до 5В)

  float v = reading * 5.0 / 1024.0;

  // Розрахунок температури в градусах Цельсія на основі напруги

  float temperatureC = (v - 0.5) * 100;

  // Встановлення курсору на перший рядок, перший стовпець LCD

  lcd.setCursor(0, 0);

  // Виведення значення температури з одним десятковим знаком

  lcd.print(temperatureC, 1);

  // Виведення пробілу, а потім виведення власного символу градуса

  lcd.print(" "); lcd.print("\1C");

  // Очікування 1 секунди

  delay(1000);

}

Варіанти завдань на підсумковий міні - проєкт

Варіанти завдань на підсумковий міні - проєкт

1. Розробити та покращити систему автоматичного поливу рослин на основі Arduino.
2. Створити ігровий пристрій з використанням Arduino для навчання основ програмування дітей.
3. Реалізувати "розумний дім" на Arduino, де можна керувати освітленням, температурою та іншими параметрами з використанням смартфона.
4. Розробити систему моніторингу та збору даних про якість повітря з датчиками, підключеними до Arduino.
5. Створити електронний термостат для керування опаленням в приміщенні.
6. Розробити пристрій для вимірювання рівня шуму в середовищі та виведення результатів на екран.
7. Створити систему відслідковування ваги для домашніх тварин або рослин з використанням Arduino.
8. Реалізувати "розумну скриньку" з сенсорним замком на базі Arduino для безпечного зберігання особистих речей.
9. Розробити ігровий пристрій для навчання музики на основі Arduino, що реагує на дотики та рухи.
10. Створити пристрій для вимірювання вологості ґрунту та автоматичного поливу для садових рослин.
11. Реалізувати систему безпеки для дому на Arduino з використанням датчиків руху та камери.
12. Створити пристрій для відстеження втрати об'єктів з використанням Bluetooth та Arduino.
13. Розробити пристрій для вимірювання висоти об'єктів з використанням ультразвукового датчика на Arduino.
14. Створити "розумний годинник" на Arduino, що відображає погоду, календар та інші корисні інформації.
15. Реалізувати систему автоматичного включення/вимикання освітлення на основі датчиків освітленості та руху з використанням Arduino.
16. Розробити систему моніторингу та виведення інформації про температуру, вологість та атмосферний тиск за допомогою датчиків і плати Arduino.
17. Створити ігровий пристрій для віртуальної реальності, використовуючи Arduino та сенсори руху.
18. Розробити систему автоматичного вимірювання витрати електроенергії та моніторингу енергоефективності приміщення з використанням плати Arduino.
19. Створити пристрій для автоматичного вимірювання рівня газу та попередження про можливі небезпечні концентрації.
20. Реалізувати систему автоматичного вимірювання рівня води в річці або ставку та передачі даних в реальному часі через бездротовий канал.
22. Розробити пристрій для автоматичного вивчення та навчання іноземних слів за допомогою світлодіодів та звукових сигналів.
23. Реалізувати "розумний" банкомат, який розпізнає користувача за допомогою розпізнавання обличчя та виконує операції з рахунком.
24. Створити пристрій для вимірювання рівня освітленості в приміщенні та автоматичного регулювання яскравості світла.
25. Розробити систему відслідковування пульсу за допомогою датчиків пульсу та візуалізації даних на дисплеї.
26. Реалізувати пристрій для відстеження руху та поведінки тварин за допомогою датчиків та камери.
27. Створити систему автоматичного поливу газону на основі погодних умов та вологості ґрунту.
28. Розробити "розумний" дзеркало з відображенням інформації про погоду, календар та новини.
29. Реалізувати пристрій для відслідковування кількості кроків та витрат калорій за допомогою акселерометра та гіроскопа.
30. Створити систему автоматичного вимірювання рівня CO2 в повітрі та відображення результатів на LCD-дисплеї.
31. Розробити "розумний" дзеркало зі вбудованим датчиком температури та погоди, що відображає інформацію на дзеркалі.
32. Створити годинник з ефектами світлодіодів, який відображає час у різних кольорах та має можливість налаштування будильника.
33. Реалізувати електронний термометр для вимірювання температури тіла людини та виведення результатів на LCD-екран.
34. Створити інтерактивний арт-проект з використанням серводвигунів та світлодіодів, які реагують на звукові сигнали чи музику.
35. Розробити пристрій для автоматичного вимірювання рівня звуку та відображення результатів у графічному вигляді на комп'ютері.
36. Створити маленького робота з використанням моторів та сенсорів, який може слідувати за світлом чи об'єктом.
37. Реалізувати систему моніторингу якості води в акваріумі з використанням датчиків температури, pH та рівня води.
38. Створити "розумний" віброплиту для масажу з можливістю регулювання інтенсивності вібрацій.
39. Розробити електронний куб з LED-світлодіодами, який може відображати різні кольори та ефекти.
40. Створити систему автоматичного вимірювання вологості ґрунту та відправки повідомлень на мобільний телефон при необхідності поливу рослин.
41. Реалізувати пристрій для відслідковування руху очей та виведення інформації на екран за допомогою Arduino та камери.
42. Створити "розумний" пристрій для керування освітленням у кімнаті, який реагує на рух та визначає оптимальний рівень яскравості.
43. Розробити електронний гігрометр для вимірювання вологості повітря та виведення результатів на LCD-дисплей.
44. Створити "розумний" акваріум з автоматичним годуванням та відслідковуванням рівня забрудненості води.
45. Реалізувати систему автоматичного відліку кількості перебувань у приміщенні за допомогою датчика руху та звукового сенсору.
46. Створити ігровий пристрій для навчання арифметики дітей з використанням кнопок та світлодіодів.
47. Розробити електронний лікарський дозатор, який нагадує про прийом ліків та надає відповідний сигнал.
48. Створити "розумний" пристрій для вимірювання рівня кисню в приміщенні та виведення результатів на LCD-екран.
49. Реалізувати систему автоматичного вимірювання рівня освітленості на вулиці та включення/вимикання вуличного освітлення за необхідності.
50. Створити електронний метроном для музикантів з можливістю налаштування темпу та ритму.

матеріали до лекції елемент "кнопка"

 Arduino IDE посилання

Відео- розрахунок опору посилання

Книга Лєхан "Програмування Ардуіно"

Сайт  ARDUINI.UA link

Посилання на ресурс https://www.tinkercad.com/

клас 4-е32

https://www.tinkercad.com/joinclass/F7DCTDMTG

Завдання:

У програмі tinkercad створити кодовий замок з використанням базового елемента КНОПКА (у реалізації може бути перемикач, клавіатура або аналогічний елемент введення). Елемент, який свідчить про стан відкрито чи закрито можуть бути два світлодфоди : зелений та червоний.

Завдання 1:

Створити кодовий замок у якому повинно виконуватись подія лише при одночасному натиску на правильну комбінацію кнопок. (механічний замок на під'їзді / старий)

Завдання 2:

Створити кодовий замок у якому повинно формуватись код при послідовному натиску на кнопки. (аналог домофону)

посилання на зображення

приклад програми

матеріали до лекції Підготувати доповіді

  Arduino IDE посилання

Відео- розрахунок опору посилання

Книга Лєхан "Програмування Ардуіно"

Сайт  ARDUINI.UA link

Середовище Tinkercad — это бесплатное и простое в использовании веб-приложение, которое помогает молодому поколению инженеров и проектировщиков освоить базовые навыки, требуемые для внедрения инноваций в области 3D-проектирования, электроники и программирования.

Посилання на ресурс https://www.tinkercad.com/

клас 4-е32

https://www.tinkercad.com/joinclass/F7DCTDMTG

Підготувати доповіді :

1. Форм фактор плат ардуіно.
2. Які основні функції мікроконтролера на платі Arduino?
3. Яка роль кварцового резонатора в роботі плати Arduino?
4. Які порти введення/виведення (I/O) доступні на платі Arduino Uno?
5. Як встановити середовище розробки Arduino на комп'ютері?
6. Яка різниця між цифровими та аналоговими пінами на Arduino?
7. Що таке PWM (ШИМ) та як він використовується на платі Arduino?
8. Яким чином встановлюється та використовується бібліотека в середовищі Arduino IDE?
9. Як підключити датчик до плати Arduino та зчитати дані з нього?
10. Як використовувати інтерфейс UART (серійний порт) на платі Arduino для комунікації з іншими пристроями?
11. Як відобразити текст на LCD-дисплеї з використанням плати Arduino?
12. Як використовувати аналоговий введення для зчитування напруги за допомогою плати Arduino?
13. Як використовувати таймери та лічильники на платі Arduino для створення затримок чи обчислень з точністю до мікросекунд?
14. Що таке EEPROM на платі Arduino та як її можна використовувати для збереження даних?
15. Як відключити частину програми від виконання на платі Arduino за допомогою умовних операторів?
16. Як використовувати апаратний сигнал преривання (interrupt) на платі Arduino для обробки подій в реальному часі?

Посібники та навчальні програми забезпечують висвітлення Arduino

 Посилання на клас у tinkercad :   https://www.tinkercad.com/joinclass/F7DCTDMTG

посилання

Посилання на магазин комплектуючих

Посібники та навчальні програми

Посібники та навчальні програми забезпечують зв’язане висвітлення Arduino загалом або конкретних застосувань Arduino зокрема. У будь-якому випадку це єдині джерела, які охоплюють низку споріднених тем. Вони можуть використовуватися окремими особами, вчителями та класами як окремий вступ до Arduino. Посилання 

Программирование Ардуино Посилання 

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++ и скомпонован с библиотекой AVR Libc и позволяет использовать любые ее функции. Вместе с тем он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.

Справочник языка Ардуино   Посилання