Компания Мастер Кит выпустила третий набор в линейке «Азбука электронщика». Этот набор называется NR05 — «Цифровая лаборатория» и посвящен изучению программируемых микроконтроллеров.
В современной технике и электронике микроконтроллеры используются очень широко: в вашей кофеварке или микроволновке, мигающей разноцветными светодиодами и отсчитывающей время приготовления, с большой вероятностью применен тот или иной микроконтроллер. Не без помощи микроконтроллеров оживают детские игрушки, летают квадрокоптеры и сверхзвуковые истребители, собираются и эксплуатируются автомобили и т.п. Поэтому изучение принципов работы, возможностей и способов применения микроконтроллеров является совершенно необходимой составляющей обучения каждого электронщика, как любителя, так и профессионала.
Свое начало микроконтроллеры берут от микропроцессоров – малогабаритных однокристальных вычислительных устройств, обрабатывающих цифровую информацию. Только у микроконтроллера в одном кристалле находятся и вычислитель, и память для вычислений и хранения программ, и устройства связи с внешним миром – аналоговые и цифровые входы и выходы.
Существует множество типов микроконтроллеров, отличающихся по функциональным возможностям, но один из них послужил основой при создании проекта Arduino. Ардуино – это аппаратно-программная платформа для сверхбыстрой разработки электронных устройств. На небольшой плате расположены микроконтроллер с необходимыми для его работы элементами, разъем USB и схема преобразования для подключения к компьютеру, несколько индикаторных светодиодов и целый набор контактов для подключения внешних датчиков и исполнительных устройств – от обычных выключателей и реле до беспроводных модулей связи с интернетом. К плате прилагается бесплатная программа для компьютера — среда разработки Arduino IDE.
Огромная популярность Ардуино во многом обусловлена простотой и «дружелюбием» при работе с платформой. Специальный упрощенный язык программирования, наличие бесчисленных дополнительных модулей с соответствующими программными библиотеками обеспечивают решение множества задач, связанных с созданием электронных устройств самого различного назначения. Это могут быть как автономно работающие устройства, так и устройства, взаимодействующие с компьютером, что бесконечно расширяет сферу их применения.
Из всего множества нужных и полезных решений на Ардуино мы выбрали для нашего нового набора несколько примеров, иллюстрирующих возможности микроконтроллера, разные режимы входов и выходов, взаимодействие с дополнительными модулями по различным протоколам. Изучив все эти примеры, вы освоите принципы работы и программирования Ардуино, сможете построить домашнюю метеостанцию с двумя точками измерения температуры, измерением давления и влажности и отображением данных на двухстрочном жидкокристаллическом дисплее, а также другие устройства.
Как и во всех обучающих наборах компании Мастер Кит, в комплект «Цифровая лаборатория» входит красочная брошюра с подробным описанием всех проектов, а также с необходимым объемом теории, связанной с Ардуино, платой расширения и дополнительными модулями. Все материалы изложены доступным языком, так что у юных и неискушенных читателей не возникнет проблем с пониманием текста. Не забыт и традиционный раздел «Проверь себя» с вопросами по изучаемой тематике.
Для соединения модулей с Ардуино Мастер Кит разработал оригинальную плату расширения, позволяющую очень удобно подключать дополнительные модули. Для этого достаточно соединить подписанные на плате разъемы с соответствующим модулем. На плате также расположены дисплей и пять кнопок, служащих своеобразной клавиатурой для подачи команд на микроконтроллер. Размер платы расширения 12х13,5 см.
Плата имеет оптимальные размеры для целей обучения. Разъемы расположены достаточно свободно и промаркированы с обозначением функции контакта разъема подключаемого модуля и номером соответствующим вывода Ардуино, что позволяет легко сопоставить выводы с их обозначением в программе.
На основе платы также можно собрать законченное устройство, поместив его в подходящий корпус.
В обычном режиме питание подается через USB разъем, через который программируется микроконтроллер, но на плате также реализовано питание от внешнего блока на 9-12В, необходимого в том случае, если используются внешние модули, потребляющие относительно большой ток, такие как сервоприводы или электромеханические реле.
Также на плате имеется усилитель тока на транзисторе и разъем для подключения внешнего динамика или мощного светодиода.
Конечно, к разъемам, расположенным на плате, можно подключать не только те модули, обозначения которых нанесены на плату и которые входят в набор. Освоив все предложенные в обучающем пособии примеры, любознательный исследователь сможет подключить множество других модулей, создавая, таким образом, свои собственные проекты. Большое количество модулей, совместимых с Ардуино, можно приобрести на нашем сайте.
Мы планируем в ближайшее время начать публикацию цикла статей и видеоматериалов, посвященных возможностям набора «Цифровая лаборатория». В этих статьях, кроме наглядного описания проектов, вошедших в обучающую брошюру и использующих имеющиеся в наборе модули, будут рассмотрены проекты на основе дополнительных модулей, не входящих в состав набора, но реализующих интересные и полезные функции: FM-радиоприемник, управление устройствами с помощью смартфона по беспроводным каналам, использование сервоприводов, ультразвукового радара и многое другое.
Автор: Мастер Кит
