راهنمای جامع و گام به گام آردوینو

آردوینو، محصولی که شاید بتوان گفت صنعت برنامه‌نویسی میکروکنترلرها و برد‌های نهفته (Embedded Boards) را دگرگون کرد. به خیلی از افرادی که متخصص برنامه‌نویسی و الکترونیک هم نبودن فرصتی داد تا بتوانند ایده‌های خود را به واقعیت تبدیل کنند و بتوانند نمونه‌های اولیه محصولات را به‌ارزانی بسازند و تست کنند.

در شرکتی کار می‌کردم و از سنسورهای گران قیمت باید در پروژه استفاده می‌کردیم هر کدام از سنسورها ۳۰۰ دلار هزینه برای شرکت داشت و باید با سرعت تست‌های اولیه پاس می‌شد تا می‌توانستیم بفهمیم ساخت محصول شدنی است یا نه؟ در اوایل از برد‌های خفن میکروکنترلرهای ARM برای تمام تست‌ها استفاده می‌کردیم و این کار زمان توسعه محصول را خیلی بالا برده بود و با پیشنهاد مدیر پروژه تصمیم گرفتیم سوئیچ کنیم به استفاده از برد‌ آردوینو DUE برای تهیه نسخه اولیه (Prototype) و این تصمیم کوچک و کتابخانه‌های فراوان آردوینو باعث شد ۷۰ درصد در زمان صرفه جویی کنیم.

کافیه به لیست پروژ‌ه‌های انجام شده با آردوینو در سایت رسمی آردوینو یا سایت‌های دیگر مثل قسمت پروژه‌های آردوینو سایت خود ما نگاهی داشته باشید. قدرت جذابیت و ساده بودن آردوینو را متوجه می‌شوید. شما هم اگر ایده‌ای دارید یا علاقمند به حوزه ساخت مدارهای الکترونیکی هستین، آردوینو را می‌توانید به سادگی یادبگیرین؟ چطوری؟ در ادامه در چند مراحل یاگیری آردوینو را به‌ترتیب باهم بررسی می‌کنیم.

مرحله اول یادگیری مبانی الکترونیک

در کار با آردوینو اولین و مهترین نکته درک نسبی از مبانی الکترونیک است و شما باید با مفاهیمی مثل جریان، ولتاژ، توان و همچنین المان‌های اصلی و پر کاربرد‌ در الکترونیک از جمله مقاومت، خازن، سلف، دیود، ترانزیستور و موارد مشابه آشنا بشین. اگر نحوه‌ عملکرد این قطعات را بلد باشید هم طراحی مدار و هم درک مدارهای طراحی و منتشر شده در اینترنت برایتان آسان خواهد بود.

برای اینکه بتوانید اعلایم موجود در شکل بالا را درک کنید باید حتما یک دوره آموزش مبانی الکترونیک و مدار منطقی را گذرانده باشید. در خیلی از آموزش‌ها می‌گویند یادگیری الکترونیک برای کار با آردوینو ضرروی نیست ولی من شخصا توصیه می‌کنم یاد بگیرید چون بدون درک قطعات و موارد مصرف آ‌ن‌ها عملا طراحی و عیب‌یابی پروژ‌های آردوینو برایتان لذت بخش نخواهد بود و ناامید خواهید شد. در حالی که با یک دوره آموزشی تمامی این موارد را بسادگی یاد میگیرید.

برای یادگیری هم سایت‌های آموزشی زیادی هستن ولی آموزش‌های سایت فرادرس هم کیفیت خوبی دارند و هم از نظر قیمتی مناسب هستند. سری به قسمت آموزش مهندسی برق و آموزش‌ مهندسی الکترونیک سایت فرادرس بزنید. لازم نیست همه دوره‌ها را مطالعه کنید شما یک دوره آموزش مبانی مهندسی برق، آموزش مبانی الکترونیک و آموزش مبانی الکترونیک دیجیتال را یاد بگیرید کافی است. توی سایت خود ما هم آموزش مبانی الکترونیک بصورت متنی موجود است ولی بعضی دوستان با فیلم‌های آموزشی بهتر یاد میگیرن و بعضی‌ها با متن و کتاب، هر کدوم شما راحت هستین با اون پیش برین.

مرحله دوم یادگیری مبانی برنامه‌نویسی

مبانی برنامه‌نویسی برای تمامی رشته‌ها و زبان‌ها یکی است و اگر یک زبان پایه‌ای مثل زبان C و یا برادرش ++C را یادبگیرید در ادامه مسیر خیلی راحت خواهید بود. لازم نیست شما کل زبان C را یاد بگیرید و بعد برنامه‌نویسی آردوینو را شروع کنید بلکه در ابتدا مفاهیم پایه‌ای از جمله متغیرها، ثابت‌ها، رشته‌ها، عملیات جمع و تفریق و پرینت خروجی روی ترمینال، دستورات شرطی، حلقه‌ها و عملگرها را یاد بگیرین کافیه.

خب برای آموزش برنامه‌ نویسی یکسری دوره آموزش زبان C و ++C و در سایت خودمون بصورت متنی و یکسری دوره زیبا و به زبان ساده در سایت فرادرس هستش که می‌توانید تهیه کنید.

فقط سعی کنید مفاهیم پایه‌ای برنامه‌نویسی را خوب تمرین کنید و یکسری کد کوچک آزمایشی بنویسید تا در درک مفاهیم مشکلی نداشته باشین. خب خیلی طبیعی هستش که هر چقدر مفاهیم برنامه‌نویسی را خوب درک کنید برنامه نویسی آردوینو برایتان خیلی راحت خواهد بود.

یکسری از مفاهیم زبان ++C از جمله شی‌گرایی و اشاره‌گرها در کد‌های پیشرفته آردوینو شدیدا استفاده می‌شن. شاید در مرحله‌های اولیه نیازی نباشه یادبگیرین ولی در ادامه حتما توصیه می‌کنم شی‌گرایی و مفاهیمی که زبان ++C به زبان C اضافه کرده را مطالعه کنید.

مرحله سوم یادگیری آردوینو مقدماتی

خب حالا که با الکترونیک و برنامه‌نویسی آشنا شدین وقت یادگیری آردوینو رسیده. این مرحله یادگیری نباید براتون سخت باشه چون شما با مفاهیم الکترونیک و برنامه‌نویسی کامل آشنا هستین و آردوینو فقط یکسری مفاهیم ساده به دانسته‌های شما اضافه می‌کنه.

در این مسیر، یادگیری با مثال خیلی مهم است و ما تا الان کلی آموزش و نمونه پروژه‌ با آردوینو منتشر کردیم تا شما هر چه بیشتر با مفاهم و کاربرد‌ها آشنا بشین و خب در این مسیر یک دوره جامع و خوب آموزش آردوینو می‌تونه مسیر را براتون هموار کنه . شاید در مرحله اول براتون هزینه داشته باشه ولی در ادامه که پروژه‌های حرفه‌ای با آردوینو ساختین جبران می‌شه.

در این مرحله هم اگر لازمه آموزش‌ها را چندین بار مرور کنید و یاداشت برداری کنید که در آینده این مفاهیم زیرساخت پروژه‌ بزرگ شما را تشکیل خواهند داد. برای اینکه ذهنیت داشته باشید فرض کنید پروژه بزرگ شما در آینده یک پکیج کامل هوشمند سازی خانه با اینترنت اشیا خواهد بود.

مرحله چهارم انجام پروژه‌های ساده آردوینو

خب شما حالا که با کلی مفهوم جدید از مرحله یک تا سه آشنا شدین و یکسری تمرین‌ها هم انجام دادین باید در این مرحله بتوانید یکسری پروژه‌ ساده را با آردوینو انجام بدین. حالا ما یکسری لیست براتون می‌ذاریم شما اینا را حتما تمرین کنید و اگر ایده جدیدی به ذهنتون اومد اونم سعی کنید تا حد ممکن انجام بدین. مهم نیست که تا چه حدی پروژه را پیش بردین مهم شروع اون هست و شکل گیری ذهنیت شما. لیست یکسری از پروژه‌های آردوینو ساده:

• یک چشمک زن با ۱۰ تا LED.
• یک چشمک زن با ۱۵ تا LED و با افکت‌های گوناگون درست کنید. مثلا یکبار یکی یکی روشن بشن یکبار همه باهم و ایده‌های شما.
• یک LCD و کی‌پد ۴*۴ را وصل کنید به آردوینو و هر چی تایپ‌ می‌کنید را نشون بده رویLCD.
• یک ماشین حساب ساده درست کنید.
• ولتاژ بین ۱ تا ۵ ولت را با آردوینو اندازه بگیرید.
• یک سنسور دما را به آردوینو وصل کنید و مقدار دما را روی LCD با اعشار نشون بدین.
• نور یک LED را با PWM کم و زیاد کنید.
• یک موتور DC را بصورت ساده بدون کنترل سرعت با آردوینو و یک ماسفت یا رله روشن و خاموش کنید.
• سرعت یک موتور را با PWM کنترل کنید.

مرحله پنجم یادگیری آردوینو پیشرفته

این مرحله را خیلی‌ها انجام نمی‌دن و سال‌ها را با سعی و خطا پیش میرن. طبق تجربه هر آموزشی یک دوره پیشرفته داره و شما برای رفتن به مرحله بعد باید یا تجربه کنید یا یک آموزش پیشرفته را مطالعه کنید. مثلا یک پزشک عمومی برای حرفه‌ای شدن یا باید سال‌ها طبیب باشه یا می‌تونه چند سال تخصص و فوق تخصص مطالعه کنه. شما هم برای اینکه در آردوینو حرفه بشید بعد از انجام یکسری پروژه باید در کنار مطالعه مباحث قبلی باید یک دوره آموزش آردوینو پیشرفته را هم تهیه کنید. البته این مرحله نیازمند یک دوره آموزش برنامه نویسی کامل ++C هم هست.

اگر من جای شما بودم در این مرحله، اول دوره‌ی مقدماتی برنامه‌نویسی و آردوینو را مرور می‌کردم و بعد دوره پیشرفته را مطالعه می‌کردم.

مرحله ششم انجام پروژه‌های پیشرفته

در این مرحله دیگر شما یک مهندس آردوینو هستین و می‌توانید پروژه‌های حرفه‌ای را شروع کنید. هر چی به ذهنتون می‌رسه را سعی کنید با آردوینو بسازید. هر چی که به فکرتون می‌رسه احتمالا یکسری ماژول و قطعه آماده در بازار داره و یکسری کد نوشته شده رایگان در اینترنت با اتصال این‌ موارد بهم پروژه شما آماده می‌شه. خب ما یکسری لیست پروژه‌ براتون آماده کردیم تا ایده اولیه براتون باشه.

• یک سنسور رطوبت، دما، گاز و کلی سنسور دیگر را همزمان به آردویو وصل کنید
• چراغ‌های خونه را از اینترنت و یک وب‌سایت روشن و خاموش کنید.
• یک کنترلر استپ موتور صنعتی بسازید.
• سرعت یک موتور DC را با PID کنترل کنید.
• یک دیمر با آردوینو بسازید.
• یک SD کارت را به آردوینو متصل کنید و خروجی‌های دما را هر ۵ دقیقه یکبار در آن ذخیره کنید.
• یک پلیر موزیک یا MP3 Player با آردوینو بسازید.
• یک سروو موتور را به آردوینو وصل کنید.
• یک ترموستات با سنسور دما و کنترلر PID درست کنید.
• یک پروژه اتوماسیون حرفه‌ای گلخانه درست کنید.
• یک ترازو/باسکول حرفه‌ای با قابلیت اتصال به کامپیوتر و گوشی درست کنید.
• یک ربات با قابلیت کنترل با گوشی و بلوتوث درست کنید.

در ادامه هم از دیگر آموزش‌های فرادرس غافل نشوید و مسیر رشد خود را ادامه دهید. همچنین قسمت پروژه‌های آردوینو سایت را هم برای الهام گرفتن از پروژه‌های انجام شده ببینید. اگر سوالی داشتین در قسمت کامنت‌ها بپرسید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.