Что такое Arduino | как программируют, руководство для начинающих, как пользоваться

Введение
Arduino — это популярная платформа для создания электронных устройств. Она подходит как для начинающих, так и для опытных разработчиков, сочетает в себе доступные, удобную среду программирования и крупное сообщество, которое активно разрабатывает новые проекты и свободно делится знаниями. Благодаря открытому исходному коду и обширной экосистеме плат расширения, платформа Arduino позволяет быстро создавать прототипы и автоматизировать различные процессы.
Что такое Arduino?
Arduino — это аппаратно-программная платформа для проектирования и программирования электронных устройств. В её основе заложены микроконтроллерные платы, к которым можно подключать различные датчики, модули и исполнительные устройства. Чаще всего, эти платы програмируются на языках C или C++ (эти языки являются родственными и похожи между собой) в среде разработки Arduino IDE, что делает процесс программирования простым и даже интуитивно понятным.

Благодаря своей универсальности, Arduino широко внедряется в умные дома, робототехнику, системы мониторинга окружающей среды и даже в искусство. Так что эта платформа открывает огромные возможности для творчества и технического развития.
На чем программируют Arduino
Как и было сказано ранее, программирование микроконтроллерных плат Arduino осуществляется с использованием специально упрощённой версии языка программирования, основанного на языках C и C++. Это значит, что код для платформы Arduino содержит команды, понятные как компьютеру, так и человеку, но в упрощённой форме, чтобы даже новички могли легко освоить его.

Код пишется в специальной программе — Arduino IDE (среда разработки), которая помогает писать, проверять и загружать программы в плату Arduino. Сама плата Arduino подключается к компьютеру через USB, и после загрузки программы она начинает выполнять запрограммированные действия. Например, можно написать программу, которая заставит светодиод мигать, или сервопривод (маленький моторчик) вращаться под определённым углом.

Всё довольно просто и прозрачно! Однако бывает, что программировать Arduino поначалу кажется чем-то сложным. Существуют альтернативные способы запрограммировать Arduino:

  • Scratch для Arduino — визуальный язык программирования, где все создаётся перетаскиванием блоков, а не написанием команд.
  • PlatformIO — более продвинутая среда для опытных пользователей.
  • Visuino — ещё один визуальная среда, которая позволяет создавать проекты, просто соединяя блоки, не применяя язык программирования.
Чтобы упростить работу с различными компонентами платформы Arduino (датчиками, дисплеями, моторами и т. д.), существуют библиотеки — специальные готовые наборы команд. Они позволяют легко подключать устройства и управлять ими, не погружаясь в сложные детали, в их числе:

  • Библиотека LiquidCrystal — помогает легко работать с ЖК-дисплеями, отображая на них текст.
  • Библиотека Servo — облегчает управление сервоприводами (моторчиками), позволяя вращать их под нужным углом всего одной командой.
Библиотеки очень сильно упрощают жизнь, если дело касается программирования отдельных функций платформы Arduino.

Таким образом, Arduino подходит для всех: как для новичков, которые только делают первые шаги, так и для опытных разработчиков, создающих сложные проекты.

Разновидности плат Arduino
На сегодня, существует множество плат Arduino, различающихся по функциональности:

  • Arduino Uno — самая популярная плата, идеально подходящая для начинающих.
  • Arduino Mega — мощная плата с большим количеством входов/выходов, подходящая для сложных проектов.
  • Arduino Nano — компактная версия для портативных проектов, удобна в условиях ограниченного пространства.
  • Arduino Due — высокопроизводительная плата на базе ARM-микроконтроллера, поддерживающая более сложные вычисления.
  • Arduino Leonardo — имеет встроенный USB-контроллер, позволяющий эмулировать клавиатуру и мышь.
Модули и компоненты для работы с Arduino
Платы расширения (шилды)

Шилды — это дополнительные модули, устройства, которые расширяют возможности платформы. Они подключаются к основной плате и позволяют добавить функциональность, такую как поддержка Wi-Fi, Bluetooth, управление моторами или работу с дисплеями.

Самые популярные шилды:

  • Ethernet Shield — позволяет подключить плату к интернету.
  • Motor Shield — управляет двигателями и сервоприводами.
  • LCD Shield — добавляет дисплей и кнопки для интерфейса пользователя.
  • Sensor Shield — облегчает подключение датчиков к плате.

Датчики и модули

Arduino также поддерживает различные датчики и модули, которые расширяют его функционал:

  • Для температуры и влажности (например, DHT11, DHT22) используются в системах климат-контроля. Например, встроены в набор “Умный полив” Enjoy Robotics.
  • Для освещенности (фоторезисторы) позволяют создавать автоматические системы освещения.
  • Модули RFID помогают в разработке систем контроля доступа.
  • Аналоговые и цифровые могут использоваться в различных проектах от сигнализации до умного сада.
Преимущества Arduino
  • Простота использования — минимальный порог входа даже для новичков, так что Arduino действительно прост в использовании.
  • Огромная база знаний — большое, дружелюбное сообщество, готовое помочь в любой момент.
  • Модульность — поддержка множества датчиков, плат и модулей.
  • Открытый исходный код — можно дорабатывать уже существующий и создавать свой, программируя платы на нужный лад.
  • Доступность — Arduino идеальный вариант для обучения и хобби, поскольку сами платы и комплектующие к ним можно приобрести по достаточно низкой цене.
  • Гибкость — проекты могут быть любой сложности.
Что обычно нужно для работы с Arduino
Как начать работать с Ардуино? Рассмотрим на примере “Набора новичка” от Enjoy Robotics. В наборе есть следующие составляющие, которые могут понадобиться для работы:

  • Провода для макетирования (соединительные провода, по которым передаются сигналы и питаются все устройства);
  • Макетная плата (для быстрой сборки электрических схем без паяльника);
  • Резистор (ограничивает электрический ток в цепи для защиты других компонентов от слишком сильного напряжения);
  • Плата Arduino Uno;
  • Датчики и прочие модули;
  • Кабель USB.
Пример простой программы для Arduino
Мигание лампочкой (светодиодом)

Программа выполняет весьма простую задачу — мигает светодиодом или лампочкой, с интервалом в одну секунду:

void setup()
{
  pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop()
{
  digitalWrite(13, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(13, LOW);
  delay(1000);
}

Давайте разберём его построчно, чтобы понять, как он работает. Любая программа для Arduino состоит из двух функций: setup() и loop(). Функция setup() выполняется 1 раз при запуске программы, а loop() выполняется бесконечно в цикле, пока включен Arduino, например, действие “движение вперед” у Квадропода v2.0.

Командой pinMode(13, OUTPUT) мы настраиваем 13-й пин для управления лампочкой, OUTPUT – значит, что пин работает на выход. После выполнения этой строки Arduino как бы “запоминает”, что 13-й пин теперь управляет лампочкой.

В функции loop() прописываем команду digitalWrite(13, HIGH), опять же указывая номер пина и HIGH – подачу высокого уровня сигнала, чтобы включить лампочку. После этой команды он загорается. Затем с помощью delay(1000) делаем паузу в 1 секунду и выключаем лампочку командой digitalWrite(13, LOW). Снова делаем паузу - delay(1000).

Таким образом, лампочка работает циклично, то включаясь, то выключаясь.
Почему Arduino отлично подходит для детей
Платформа Arduino действительно отличный подходит для обучения детей основам программирования, электроники и робототехники. Благодаря визуальным средам программирования даже самые младшие школьники могут создавать свои первые проекты, что сильно развивает логическое мышление, инженерные навыки и креативность.

Можно выбрать самые первые проекты для детей, например:

  • Мигающий светодиод — знакомство с основами программирования.
  • Термометр на базе датчика температуры — практическое применение физических законов.
  • Робот на колесах — обучение управлению двигателями и сенсорами.

Подарите ребёнку профессию будущего!

Обучение перспективной IT-профессии — легко и увлекательно! Онлайн-курсы программирования для детей и подростков.
Заключение
Arduino — это мощная и доступная платформа для создания электронных устройств. Она позволяет изучать программирование, автоматизировать процессы и разрабатывать собственные проекты. Благодаря простоте и гибкости, Arduino идеально подходит как для новичков, так и для опытных разработчиков, а также для обучения детей основам электроники и робототехники. Используя широкие возможности экосистемы Arduino, можно воплотить в жизнь самые смелые идеи и создать по-настоящему умные устройства.


ENJOY ROBOTICS

Уникальные роботы для
изучения программирования

ОТЗЫВЫ КЛИЕНТОВ

Тим Козлов
Боевой робот— это сила!
Коля и Стёпа
Дом – как из будущего! Всё видит и делает сам
Григорий Соколов
папа Льва
Разобрались с сыном, отлично работает. Легко пользоваться программой
Мария Миронова
мама Олега
Классная развивающая игрушка для мальчиков и пап
Жанна Быкова
Интересно, когда делаешь сам и работает, как ты хочешь
Данил Артибашев
преподаватель
Комплекты чёткие и хорошо продуманные. Жду новых выпусков
Дима Никитин
Собрал своего Отто, он крутой!
София Муратова
Увлекательно понимать, как всё это устроено