מדריך למתחילים למיקרו -בקרים: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מה משותף לבקרים, לנתבים ולרובוטים מרחוק? בקרי מיקרו! בימים אלה, מיקרו-בקרי ידידותיים למתחילים נוחים לתכנות וקלים לתוכנם בעזרת מחשב נייד בלבד, כבל USB וכמה תוכנות קוד פתוח (בחינם). ווהו !! כל הפרויקטים, הנה אנחנו מגיעים!

המלכוד? ישנם 4324302* מיקרו -בקרים שונים וזה יכול להיות מרתיע להתחיל, במיוחד אם אתה רק נכנס לתחום האלקטרוניקה. מאיפה לעזאזל מתחילים ?!

ממש כאן, בייס, יש לי צ'ו. בין אם אתם מחפשים לבנות כמה פרויקטים אלקטרוניים מגניבים, ללמוד תכנות/טכנולוגיה או רוצים ללמד אחרים על אלקטרוניקה, הדרכה זו תעזור לכם להבין מהו מיקרו -בקר המתאים לצרכים, למטרות ולתקציבים שלכם. יש! בואו נתחיל!

זמן קריאה: ~ 20 דקות

*אוקי, אוקיי, אולי לא *כל כך הרבה *אבל בהחלט כמה עשרות!

שלב 1: המתן…. מהו מיקרו -בקר?

אולי ראית את המילה הזו והיית כמו "wtf" אבל לא הרגשת מספיק נוח לשאול*. בסדר גמור, הנה סקירה מהירה:

מיקרו -בקר הוא "מחשב פשוט" שמפעיל תוכנית אחת בלולאה. הם נועדו לבצע משימה אחת ספציפית.

במדריך זה נתמקד במיקרו -בקרי בעלי לוחות פריצה, או לוח המקל על החיבור ותכנת המיקרו -בקר.

על לוח פריצה, סיכות המיקרו -בקר מולחמות ללוח מעגלים מודפסים ("PCB"), כותרות או מחברים אחרים מתווספים ל- PCB, וקושחה בסיסית כלשהי, או תוכנה קבועה, נטענת כדי להכין את הבקר כדי לקבל אותות.

*שאלות תמיד טובות גם אם הן "מטומטמות" או "n00by", פשוט מצאו מקום בטוח - כמו Instructables!

שלב 2: מה ההבדל בין ה- Raspberry Pi לבין המיקרו -בקר?

ה- Raspberry Pi הוא לא רק קטן ומקסים, הוא גם מחשב מלא!: ד

למחשבים יש מיקרו -מעבדים ומיקרו -בקרים שעובדים יחד לביצוע משימות רבות בבת אחת.

המיקרו -מעבד הוא מה שעושה את "ההרמה הכבדה" במחשב. הוא מבצע את ההוראות והחישובים שגורמים למחשב לעבוד. המעבדים הם הרבה יותר מהירים מאשר בקרי מיקרו, אך הם זקוקים למשאבים חיצוניים כמו זיכרון RAM, יציאות קלט/יציאה וכו ', בעוד שבקרוב הוא בדרך כלל עצמאי.

מחשבים (שיש להם כניסות ויציאות, אחסון ועיבוד) יכולים להריץ מספר תוכניות בו זמנית - אתה יכול לגלוש באינטרנט, להיזכר בתמונות ישנות, לכתוב נייר ולפתוח כמו 1000 כרטיסיות בו זמנית! בקרי מיקרו … לא כל כך. אתה יכול לעשות אחד מהדברים האלה, אבל לא את כולם.

למידע נוסף על Raspberry Pi, עיין בחלק האחרון של מדריך זה!

שלב 3: Arduino (Uno)

סביבת מיקרו-בקר חזקה וקוד פתוח ותכנות המיועד למתחילים עם ידע כלשהו במעגלים.

גילאים מומלצים: 12+ (לילדים נוח עם תכנות ואלגברה)

קושי: בינוני

עלות ממוצעת: ~ 35 $

ישנם הרבה סוגים שונים של לוחות ארדואינו. זהו ה- Arduino Uno, המתאים ביותר למתחילים! ישנם לוחות גדולים יותר, קטנים יותר, לבישים ולמקרי שימוש מיוחדים כמו רובוטיקה.

היכרות עם לוחות ארדואינו ומפות תכנות היטב לפרויקטים וקריירות במדעי המחשב, הנדסה ועיצוב.

תכונות חומרה

• ל- Arduino Uno יש 14 סיכות קלט ויציאה דיגיטליות ("I/O"), 6 סיכות I/O אנלוגיות, 2 סיכות Power Out (3.3V ו- 5V) ו -3 סיכות (GND).
• קלט החשמל יכול להיות בכל מקום בין 5 ל -12 וולט וולט

• כותרות ICSP מאפשרות לך לחבר המון לוחות הרחבה שונים הנקראים "מגינים".

  לדוגמה, אתה יכול להוסיף מגן WiFi לחיבור הארדואינו שלך לרשת

שפת תכנות: חיווט (שילוב של C ++/עיבוד)

פרויקט לדוגמא: תנועה-ריאקטיבית לנער את משחק המבוך!

רכישה/למידע נוסף: אתר Arduino

שלב 4: מיקרו: ביט

מיקרו -בקר ידידותי לילד ואנשים שרק התחילו עם קידוד וחומרה.

גילאים מומלצים: 8+ (או ילדים נוחים עם מעגלים וכלים פשוטים)

קושי: מתחיל

עלות ממוצעת: $ 15

ה- Micro: Bit הוא כלי נהדר להתחיל ללמוד כיצד לקודד, ללמד אחרים, במיוחד תלמידי בית ספר יסודי, כיצד לקודד ולייצר אב טיפוס אלקטרוני פשוט ומהיר.

המיקרו: ביט הוא שיתוף פעולה בין מיקרוסופט ל- BBC כדי להביא מחשבים חינוכיים לכיתות לימוד ברחבי העולם.

תכונות חומרה:

• ל- Micro: Bit יש 3 סיכות קלט/פלט דיגיטליות ואנלוגיות, סיכת פלט אחת (3.3V) וסיכה אחת (GND)
• כניסת החשמל צריכה להיות 3-5 VDC באמצעות כבל מיקרו USB או מחבר סוללה.

• יש לו גם הרבה כניסות, יציאות וחיישנים משולבים!

  • מטריצת LED 5x5 (25)
  • שני כפתורי לחיצה (A, B)
  • משדר רדיו ומקלט
  • מד תאוצה
  • מצפן
  • חיישני אור וטמפרטורה
• לקבלת סיכות קלט/פלט נוספות, קח פריצת Micro: Bit!

שפת תכנות: מבוססת בלוק או Javascript (www. MakeCode.org); יכול גם להשתמש ב- CircuitPython

פרויקט לדוגמא: בובת שליח טקסט!

רכישה/למידע נוסף: אתר מיקרו: ביט

שלב 5: מעגל משחקים אקספרס

מיקרו -בקר רב תכליתי המיועד לילדים ואנשים שרק התחילו עם קידוד וחומרה.

הערה: יש גם את Circuit Playground Classic - החומרה כמעט זהה, אך לוח זה מתוכנת ב- Arduino IDE.

גילאים מומלצים: 8+ (או ילדים נוחים עם מעגלים וכלים פשוטים)

קושי: מתחיל

עלות ממוצעת: ~ 25 $

ה- Circuit Playground Express, או CPX, הוא כלי מועיל ללמוד כיצד לקודד, ללמד אחרים כיצד לקודד ולייצר אב טיפוס מהיר למתחילים ועד למומחים כאחד.

ה- Circuit Playground Express הוא מיקרו -בקר רב תכליתי שנוצר על ידי Adafruit Industries.

תכונות חומרה

• ל- CPX יש 7 טבעות קלט ופלט דיגיטליות/אנלוגיות ("I/O") שהן גם מגע קיבולי!

  • טבעת קלט/פלט אנלוגי אחת "אמיתית"
  • 2 טבעת כיבוי (3.3V)
  • 3 סיכות טחון (GND)
• כניסת החשמל צריכה להיות 3 - 5 VDC באמצעות כבל מיקרו USB או מחבר סוללה.

• יש גם טונות של כניסות, יציאות וחיישנים משולבים!

  • 10 מיני Neopixels (יכול להיות בכל הצבעים)
  • 2 לחצנים (A, B)
  • מתג שקופיות אחד

  • משדר ומקלט אינפרא אדום

    יכול לקבל/להעביר קודי שלט רחוק, לשלוח הודעה בין CPXs ולשמש כחיישן מרחק

  • מד תאוצה
  • חיישן קול ורמקול מיני
  • חיישני אור וטמפרטורה

שפת תכנות: מבוססת בלוק או Javascript (www. MakeCode.org); יכול גם להשתמש ב- CircuitPython וחיווט (Arduino IDE)

פרויקט לדוגמא: בקר מחוות של Minecraft!

רכישה/למידע נוסף: תעשיות Adafruit

שלב 6: מייקי מייקי

מיקרו -מבוא אינטראקטיבי המיועד לילדים צעירים ולחברים חדשים בתחום האלקטרוניקה והקוד, במיוחד למי שרוצה לשחק עם טכנולוגיה מבלי לבנות מעגלים וקוד.

גילאים מומלצים: 5+ (או ילדים נוחים עם כלים פשוטים)

קושי: מתחיל

עלות ממוצעת: 50 $

מייקי מייקי הוא צעד ראשון נהדר אלקטרוניקה וטכנולוגיה - אין צורך בתכנות! חבר קליפי תנין לרפידות ולאחר מכן חבר כל חומר מוליך משהו, כמו ידיים, פירות או חפצי מתכת, כדי להפעיל מקשי מקלדת ועכבר מסוימים.

ה- Makey Makey הוא לוח תואם Arduino, כלומר ניתן לתכנת אותו מחדש באמצעות סביבת הפיתוח המשולבת של Arduino ("IDE").

תכונות חומרה

• ל- Makey Makey יש שש (6) משטחי מגע קיבוליים בחזית הלוח:

  • ארבעה שולטים במקשי החצים של המקלדת,
  • אחד שולט על מקש הרווח, ו-
  • אחד שולט בלחיצת העכבר השמאלית.

• בחלק האחורי של הלוח סיכות כותרת לבקרות נוספות (גם מגע קיבולי):

  • שישה (6) סיכות הממפות לאותיות,
  • ארבעה (4) סיכות הממפות לחצים,
  • שני (2) סיכות הממפות למפתחות עכבר ו-
  • סיכה אחת (1) הממפה למפתח מקש הרווח.
  • ישנם גם שלושה (3) סיכות קלט/פלט כלליות, סיכת חשמל 5V וסיכת הארקה.

שפת תכנות: לא מתאים למתחילים; יכול לכתוב תוכניות Scratch (מבוססות בלוקים); יכול לתכנת מחדש בחיווט (Arduino IDE)

פרויקטים לדוגמא

מתחיל: פסנתר רצפה

ביניים: משחק סקר אינטראקטיבי!

רכישה/למידע נוסף: אתר Makey Makey

שלב 7: לוחות נפוצים אחרים

יש הרבה יותר מדי מיקרו -בקרי מכסה במדריך אחד. אם יש לך צורך מיוחד במיוחד, כנראה שיש לזה מיקרו -בקר (בדיוק כמו אפליקציות!). כדי לקבל תחושה של חלק מהלוחות האחרים שלא מוזכרים במדריך זה, עיין במלאי של SparkFun תעשיות אלקטרוניקה ו Adafruit ו/או שאל אנשים בתחום!

להלן כמה מהאהובים עלי:

חלקיק פוטון

בדומה ל- Arduino Nano, הפוטון הוא מיקרו -בקר מחובר WiFi שניתן לתכנת אותו באופן אלחוטי. ההתקנה הקלה ביותר משתמשת באפליקציית סמארטפון (בחינם), אך ניתן לתכנת אותה ישירות גם באמצעות USB כמעט באותה שפה כמו Arduino*.

גילאים מומלצים: 12+ (או ילדים נוחים עם מעגלים וקידוד)

קושי: בינוני

עלות: 20 $

למידע נוסף ולקבלת ההתקנה של פוטון, בקר בחנות המקוונת של Particle כאן.

שפת תכנות: חיווט (פחות או יותר)

פרויקט לדוגמא

סולם תעשייתי של IoT

*החיווט הוא מסגרת הקוד, כך שרוב קוד הארדואינו יעבוד ללא שינויים. יכול גם לכתוב בהרכבת C/C ++ או ARM

Adafruit HUZZAH ESP8266 פריצה

בקר מיקרו סופר קטן, סופר זול (וכרגע מאוד פופולרי בקהילת IoT*). תזדקק לכבל FTDI או קונסולה. אתה יכול להשתמש ב- Arduino IDE לתכנת לוח זה או מתורגמן Lua של NodeMCU.

גילאים מומלצים: 14+ (או ילדים נוחים עם חומרה ותוכנה)

קושי: ביניים ++

עלות: 10 $

למידע נוסף, בקר בדף המוצר של HUZZAH Adafruit.

(ל- SparkFun יש גם לוח דומה, "ESP8266 Thing", אותו תוכלו למצוא כאן במחיר של כ -15 $.)

שפת תכנות: לואה (בערך כמו פייתון) או חיווט (Arduino IDE)

*IoT מייצג "אינטרנט של דברים", שהוא המונח המתייחס לחיבור ושליטה של התקני חומרה שונים, כמו חיישנים ואלקטרוניקה ביתית, לאינטרנט.

Adafruit תכשיט M0

מיקרו-בקר זעיר אך רב עוצמה שמטשטש את הקווים בין מחשב למיקרו-בקר (יש לו מעבד ATSAMD21E18 32-bit Cortex M0). ניתן לתכנת אותו עם מעגל פייתון או ב- Arudino IDE.

גילאים מומלצים: 14+ (או ילדים נוחים עם חומרה ותוכנה)

קושי: בינוני

עלות: 9 $

למידע נוסף, בקר בדף המוצר של Adafruit עבור ה- Trinket M0.

שפת תכנות: CircuitPython או חיווט (Arduino IDE)

ישנם טון של לוחות M0 אחרים, דומים בהיקפם לבקרי המיקרו המחוברים Arduino Zero. אם זה לא מתאים לצרכים שלך או למעניינים שלך, חפש באתרי Adafruit ו- SparkFun!

שלב 8: בקרי מיקרו לבישים

יש גם קומץ מיקרו -בקרים המיועדים לפרויקטים לבישים!

מה שהופך את אלה למיוחדים הוא שניתן לכבס אותם, כך שלא תצטרך לקרוע אותם מהפרויקט המדהים שעשית (אבל הסר את הסוללה!).

לבקרים מיקרו לבישים יש גם סיכות קלט/פלט מיוחדות שמקלות על התפירה לתוך בגדים ותפרים במעגלים עם חוט מוליך. להלן כמה מהאהובים עלי:

Adafruit FLORA

מיקרו בקר מתפר עגול עם 14 כניסות ויציאות. ניתן לכבס (אך הסר את הסוללה).

גילאים מומלצים: 12+ (או ילדים נוחים עם מעגלים וקידוד)

קושי: בינוני

עלות: 15 $

שפת תכנות: חיווט (Arduino IDE)

למידע נוסף, בקר בדף המוצר של Adafruit FLORA.

ארדואינו ג'מה

מיקרו -בקר תפירה זעיר עם 3 כניסות ויציאות. מושלם להסתרה, חיבור לחפצים קטנים ויצירת תכשיטים.

גילאים מומלצים: 12+

קושי: בינוני

עלות: $ 5

שפת תכנות: חיווט (Arduino IDE)

למידע נוסף, בקר בדף המוצר של Arduino Gemma.

Arduino Lilypad

מיקרו בקר מתפר עגול עם 14 כניסות ויציאות זמינות.

גילאים מומלצים: 12+

קושי: בינוני

עלות: $ 25

שפת תכנות: חיווט (Arduino IDE)

למידע נוסף, בקר בדף המוצר של SparkFun עבור ה- Lilypad.

שלב 9: פטל פטל 3

ה- Raspberry Pi, או בקיצור Pi, הוא מחשב בגודל כרטיס אשראי* שמריץ גרסה מיוחדת של לינוקס וניתן לתכנת אותו לשליטה בחומרה.

גילאים מומלצים: 12 ומעלה ילדים נוחים עם קידוד ואלגברה

קושי: בינוני (קל כמו מחשב)

עלות ממוצעת: ~ 35 $

מחשב ה- Raspberry Pi, או בקיצור Pi, יכול לשמש כמחשב "סטנדרטי" או כבקר לכל מיני פרויקטים של חומרה. זהו מחשב ראשון נהדר לילדים לשימוש וללמוד קוד בו, והוא נמצא בשימוש נרחב על ידי מומחי חומרה לבניית כל מיני פרויקטים אלקטרוניים, החל מרובוטים ועד מדפסות תלת מימד וכלה במערכות אוטומציה ביתיות!

ה- Raspberry Pi שינה את הדרך בה אנו בונים אלקטרוניקה! יש כמה גרסאות שונות, האחרונה היא Raspberry Pi 3 ו- Pi Zero, גרסה מיניאטורית של Pi 3 במחיר של 10 $ בלבד.

סקירת חומרה

• מערכת ההפעלה המומלצת ("OS") היא גרסה מיוחדת של לינוקס בשם Raspbian.

• ל- Pi יש 40 סיכות קלט ויציאה למטרה כללית ("GPIO").

  • 26 סיכות קלט/פלט דיגיטליות (ללא קלט/פלט אנלוגי)
  • 4 סיכות יציאה (שני 3.3V ושני 5V)
  • 8 סיכות טחון (GND)
  • 2 סיכות מיוחדות (I2C ID EEPROM, שימוש מתקדם בלבד)

• ל- Pi יש גם את רוב תכונות המחשב הסטנדרטיות:

  • 4 יציאות USB
  • יציאת אתרנט אחת
  • יציאת HDMI אחת
  • 1 שקע שמע
  • 1 יציאת מודול מצלמה

שפת תכנות (לסיכות GPIO): פייתון או C ++

מכיוון שמדובר במחשב מלא, אתה יכול לתכנת בכל שפה שתרצה, כולל תכנות מיקרו -בקרים אחרים!

פרויקטים לדוגמא

צג חיות מחמד IoT!

מוניטור כוח השפעה

רכישה/מידע נוסף: קרן פטל פי

*ניתן להשתמש ב- Pi בדומה למיקרו -בקר סטנדרטי והוא יכול גם לשלוט בבקרי מיקרו! ביסודו של דבר, הפי הוא סופר מדהים ואני * חייב * לכלול אותו אפילו שזה טכני מחשב:)

שלב 10: מחשבות אחרונות

אם אתה רק מתחיל ורוצה לבנות כל מיני פרויקטים, הייתי ממליץ על Circuit Playground Express. זה מאוד קל להתחיל ולפעול ויש לו המון גאדג'טים משולבים.

אם אתה מתעניין במיוחד ברשת מחשבים, AI, או בחיבור דברים לאינטרנט (למשל יצירת "בית חכם"), הייתי מציע את ה- Raspberry Pi.

אם אתה רוצה לוח יציב, יציב ואמין לבניית מגוון רחב של פרויקטים, לך עם ארדואינו.

אם עדיין אין לך מושג מאיפה להתחיל ולהפחיד לגמרי, התחל עם המיקרו: ביט - זה רק 15 $ ויש בו הרבה דברים מגניבים לשחק איתם. בנוסף, אם אתה מקבל אחד לחבר שלך, אתה יכול לשלוח הודעות ליל הלוך ושוב:)

העצה הטובה ביותר שאני יכול לתת לך היא למצוא פרויקט שאתה מתלהב ממנו ולבנות אותו! יש המון הדרכות מקוונות, אז חפש מישהו שבנה את אותו פרויקט או דומה. בנה מהממצאים שלך והתאם כרצונך!

וכמובן, השאירו שאלות הקשורות בתגובות ואעשה כמיטב יכולתי לעזור!

פריצה שמח!