Архив Галактики

Азбука микроэлектроники. Урок 1. Светодиоды. Blink. Светофор

KosachenkoSV's blog / 23.08.2015

Предыдущий пост:
Азбука микроэлектроники. Введение

Занятие 1
в котором рассказывается о том, как собрать первую схему, написать первую программу и заставить их работать вместе

Что хотим
Подсоединенный к Ардуино диод мигает через одинаковые промежутки времени.

Что понадобится

Ардуино
Монтажная плата
Резистор 220 Ом
Светодиод http://cxem.net/beginner/beginner54.php
Проводники
Среда программирования Arduino IDE

Чтобы легче запомнить, считаем буквы: "анод" = "плюс", "катод" = "минус".

Чтобы светодиод не сгорел, его нужно включать через токоограничивающий резистор.

Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора:

R = Uгасящее / Iсветодиода
Uгасящее = Uпитания – Uсветодиода
Uпитания = 5 В
Uсветодиода = 3 В
Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А
R =(5-3)/0.02= 100 Ом = 0.1 кОм
То есть, надо взять резистор сопротивлением не менее 100 Ом. Мы выберем номинал резистора с "запасом" - 220 Ом.

Этапы работы

Собираем схему
Пишем программу
Подсоединяем плату к компьютеру и прошиваем
Наслаждаемся
Экспериментируем

Собираем схему

Пишем программу в среде Arduino IDE

Обращаем внимание на заглавные/строчные буквы – язык Arduino чувствителен к регистру.

Подсоединяем Arduino, настраиваем порт и выбираем плату. Прошиваем.
Для этого в меню Arduino IDE (это где вы писали программу) выбираем пункт Tools и далее в пункте Board выбираем плату и в пункте Serial Port выбираем порт (для системы Windows вероятнее всего это будет COM с максимальным номером, для Linux – /dev/ttyUSB0).

Нажимаем Ctrl+U или кнопочку UPLOAD для прошивки платы.

Через несколько секунд диод начинает мигать с секундным интервалом.

Радуемся

Экспериментируем

Измените частоту мигания – пусть диод мигает в два раза чаще или в два раза реже.
Заставьте диод делать короткие вспышки через секундный интервал.
А если закодировать сообщение SOS в азбуке Морзе? http://ru.wikipedia.org/wiki/Азбука_Морзе
Попробуйте собрать схему (см. ниже) и организовать бегущий огонек. Только, чур, без пауз – всё время один из диодов светится.
А если организовать светофор? Запомните, в какой последовательности диоды зажигаются у Вас, а потом посмотрите, как мигает настоящий светофор. После прогулки, может быть, потребуется корректировка программы.
Подумайте, как можно изменить расположение элементов на плате. Например, для того, что бы диоды располагались рядом.

А что еще можно сделать с помощью диодов, резисторов и тех операторов, которые мы рассмотрели на занятии?

КОНЕЦ ЗАНЯТИЯ. ИНТЕРЕСНЫХ НАХОДОК!

Заметки для учителя.

Это первое занятие по микроэлектронике, поэтому у ребят будет много вопросов. Я обычно после вопроса беру "театральную" паузу, стараюсь не сразу отвечать, чтобы у школьников было время поэкспериментировать и самостоятельно найти ответ, либо проконсультироваться у соседа. Иногда ответ на вопрос лучше громко озвучить, чтобы его услышали все.

Нужно сразу ввести (озвучить) некоторые неявные правила, облегчающие дальнейшую работу на занятиях.

1. Схему собирать и изменять при отключенном питании Arduino.
2. Перед включением питания еще раз проверить схему.
3. Черный провод - "масса" (GND) "-5 Вольт", красный провод - "+5 Вольт".
4. Видео и фото работающих схем обязательно записать/сфотографировать на телефон, чтобы показать друзьям и родственникам.
5. После работы аккуратно разобрать электрическую схему и сложить детали по отделам в кейсе для хранения.