Arduino est une plate-forme de prototypage électronique open source, et c'est l'une des plus populaires au monde, à l'exception peut-être du Raspberry Pi. Après avoir vendu plus de 3 millions d'unités (et bien d'autres sous la forme d'appareils clones tiers) :qu'est-ce qui le rend si bon et que pouvez-vous en faire ?
Arduino est basé sur un matériel et un logiciel faciles à utiliser et flexibles. Il est conçu pour les artistes, les designers, les ingénieurs, les amateurs et tous ceux qui s'intéressent le moins à l'électronique programmable.
Arduino détecte l'environnement en lisant les données de divers boutons, composants et capteurs. Ils peuvent avoir un impact sur l'environnement en contrôlant les LED, les moteurs, les servos, les relais et bien plus encore.
Les projets Arduino peuvent être autonomes ou communiquer avec un logiciel exécuté sur un ordinateur (le traitement est le logiciel le plus populaire pour cela). Ils peuvent parler à d'autres Arduinos, Raspberry Pis, NodeMCU ou presque n'importe quoi d'autre. Assurez-vous de lire notre comparaison des microcontrôleurs à 5 $ pour une comparaison approfondie des différences entre ces microcontrôleurs.
Vous vous demandez peut-être pourquoi choisir l'Arduino ? Arduino simplifie vraiment le processus de construction d'un projet d'électronique programmable, ce qui en fait une excellente plate-forme pour les débutants. Vous pouvez facilement commencer à travailler dessus sans aucune expérience préalable en électronique. Il existe des milliers de didacticiels disponibles, et ceux-ci varient en difficulté, vous pouvez donc être sûr de relever un défi une fois que vous maîtriserez les bases.
En plus de la simplicité d'Arduino, il est également peu coûteux, multiplateforme et open source. L'Arduino Uno (le modèle le plus populaire) est basé sur les microcontrôleurs ATMEGA 16U2 d'Atmel. Il existe de nombreux modèles différents produits, qui varient en taille, puissance et spécifications, alors jetez un œil à notre guide d'achat pour toutes les différences.
Les plans des cartes sont publiés sous une licence Creative Commons, de sorte que les amateurs expérimentés et les autres fabricants sont libres de créer leur propre version de l'Arduino, en l'étendant et en l'améliorant potentiellement (ou tout simplement en le copiant, ce qui entraîne la prolifération d'applications à faible coût). Cartes Arduino que nous trouvons aujourd'hui).
Un Arduino peut faire un nombre impressionnant de choses. Ils sont le cerveau de choix pour la majorité des imprimantes 3D. Leur faible coût et leur facilité d'utilisation signifient que des milliers de fabricants, concepteurs, hackers et créateurs ont réalisé des projets incroyables. Voici quelques-uns des projets Arduino que nous avons réalisés ici à MakeUseOf :
Bien qu'il existe de nombreux types de cartes Arduino disponibles, ce manuel se concentre sur Arduino Uno maquette. C'est la carte Arduino la plus populaire. Alors, qu'est-ce qui fait que cette chose fonctionne? Voici les spécifications :
Les spécifications peuvent sembler nulles par rapport à votre ordinateur de bureau, mais rappelez-vous que l'Arduino est un appareil intégré, avec beaucoup moins d'informations à traiter que votre ordinateur de bureau. Il est plus que capable pour la plupart des projets électroniques.
Une autre caractéristique merveilleuse de l'Arduino est la possibilité d'utiliser ce qu'on appelle des "boucliers", ou des cartes d'extension. Bien que les boucliers ne soient pas couverts dans ce manuel, ils constituent un moyen très efficace d'étendre les caractéristiques et les fonctionnalités de votre Arduino.
Vous trouverez ci-dessous une liste d'achats des composants dont vous aurez besoin pour ce guide du débutant. Tous ces composants devraient coûter moins de 50 $ au total. Cette liste devrait être suffisante pour vous donner une bonne compréhension de l'électronique de base et avoir suffisamment de composants pour construire des projets assez sympas en utilisant ce guide ou tout autre guide Arduino. Si vous ne souhaitez pas sélectionner tous les composants, vous pouvez envisager d'acheter un kit de démarrage à la place.
Si vous ne pouvez pas obtenir une valeur de résistance spécifique, quelque chose d'aussi proche que possible fonctionnera généralement bien.
Regardons ce que sont exactement tous ces composants, ce qu'ils font et à quoi ils ressemblent.
Breadboard
Utilisés pour prototyper des circuits électroniques, ils fournissent un moyen temporaire de connecter des composants entre eux. Les planches à pain sont des blocs de plastique percés de trous, dans lesquels des fils peuvent être insérés. Les trous sont disposés en rangées, par groupes de cinq. Lorsque vous souhaitez réorganiser un circuit, tirez le fil ou la pièce hors du trou et déplacez-le. De nombreuses planches à pain contiennent deux ou quatre groupes de trous sur toute la longueur de la planche, le long des côtés, et sont tous connectés :ils sont généralement destinés à la distribution d'alimentation et peuvent être étiquetés avec une ligne rouge et bleue.
Les planches à pain sont excellentes pour produire rapidement un circuit. Ils peuvent devenir très salissants pour un grand circuit, et les modèles moins chers peuvent être notoirement peu fiables, il vaut donc la peine de dépenser un peu plus d'argent pour un bon.
DEL
LED signifie diode électroluminescente . Ils sont une source de lumière très bon marché et peuvent être très brillants, surtout lorsqu'ils sont regroupés. Ils peuvent être achetés dans une variété de couleurs, ne deviennent pas particulièrement chauds et durent longtemps. Vous pouvez avoir des LED sur votre téléviseur, votre tableau de bord de voiture ou vos ampoules Philips Hue.
Votre microcontrôleur Arduino dispose également d'une LED intégrée sur la broche 13 qui est fréquemment utilisée pour indiquer une action ou un événement, ou simplement pour tester.
Photorésistance
Une photorésistance (p hotocellule ou résistance dépendante de la lumière ) permet à votre Arduino de mesurer les changements de lumière. Vous pouvez l'utiliser pour allumer votre ordinateur lorsqu'il fait jour, par exemple.
Interrupteur tactile
Un interrupteur tactile est essentiellement un bouton. Appuyez dessus pour terminer le circuit et (généralement) passer de 0V à + 5V. Arduinos peut détecter ce changement et réagir en conséquence. Ceux-ci sont souvent momentanés - ce qui signifie qu'ils ne sont "pressés" que lorsque votre doigt les maintient enfoncés. Une fois que vous les lâchez, ils reviendront à leur état par défaut ("non pressé" ou désactivé).
Un haut-parleur piézo est un tout petit haut-parleur qui produit du son à partir de signaux électriques. Ils sont souvent durs et nasillards et ne ressemblent en rien à un vrai haut-parleur. Cela dit, ils sont très bon marché et faciles à programmer. Notre jeu Buzz Wire en utilise un pour jouer la chanson thème "Flying Circus" des Monty Python.
Résistance
Une résistance limite le flux d'électricité. Ce sont des composants très bon marché et un incontournable des circuits électroniques amateurs et professionnels. Ils sont presque toujours nécessaires pour protéger les composants contre les surcharges. Ils sont également nécessaires pour éviter un court-circuit si l'Arduino +5 V se connecte directement à la terre. Bref :très pratique et absolument indispensable.
Câbles de raccordement
Les fils de connexion sont utilisés pour créer des connexions temporaires entre les composants de votre maquette.
Avant de commencer un projet, vous devez faire parler votre Arduino à votre ordinateur. Cela vous permet d'écrire et de compiler du code à exécuter par l'Arduino, ainsi que de permettre à votre Arduino de fonctionner avec votre ordinateur.
Rendez-vous sur le site Web Arduino et téléchargez une version du logiciel Arduino adaptée à votre version de Windows. Une fois téléchargé, suivez les instructions pour installer l'environnement de développement intégré Arduino (IDE).
L'installation comprend des pilotes, donc en théorie, vous devriez être prêt à commencer tout de suite. Si cela échoue pour une raison quelconque, essayez ces étapes pour installer les pilotes manuellement :
Windows terminera l'installation du pilote à partir de là.
Téléchargez le logiciel Arduino pour Mac à partir du site Web Arduino. Extraire le contenu du .zip fichier et exécutez l'application. Vous pouvez le copier dans votre dossier d'applications, mais il fonctionnera parfaitement depuis votre bureau ou téléchargements Dossiers. Vous n'avez pas besoin d'installer de pilotes supplémentaires pour l'Arduino UNO.
Installez gcc-avr et avr-libc :
sudo apt-get install gcc-avr avr-libc Si vous n'avez pas encore openjdk-6-jre, installez-le et configurez-le également :
sudo apt-get install openjdk-6-jre
sudo update-alternatives --config java Sélectionnez le bon JRE si vous en avez plusieurs installés.
Accédez au site Web Arduino et téléchargez le logiciel Arduino pour Linux. Vous pouvez décompresser et exécutez-le avec la commande suivante :
tar xzvf arduino-x.x.x-linux64.tgz
cd arduino-1.0.1
./arduino Quel que soit le système d'exploitation que vous utilisez, les instructions ci-dessus supposent que vous disposez d'une carte Arduino Uno d'origine. Si vous avez acheté un clone, vous aurez presque certainement besoin de pilotes tiers avant que la carte ne soit reconnue via USB.
Maintenant que le logiciel est installé et que votre Arduino est configuré, vérifions que tout fonctionne. Pour ce faire, le moyen le plus simple consiste à utiliser l'exemple d'application "Blink".
Ouvrez le logiciel Arduino en double-cliquant sur l'application Arduino (./arduino sous Linux ). Assurez-vous que la carte est connectée à votre ordinateur, puis ouvrez le clignotement LED exemple de croquis :Fichier> Exemples> 1.Bases> Clignote . Vous devriez voir le code de l'application s'ouvrir :
Afin de télécharger ce code sur votre Arduino, sélectionnez l'entrée dans les Outils> Conseil menu qui correspond à votre modèle -- Arduino Uno dans ce cas.
Sélectionnez le périphérique série de votre carte dans les Outils> Port série menu. Sous Windows, il s'agit probablement de COM3 ou plus. Sur Mac ou Linux, cela devrait être quelque chose avec /dev/tty.usbmodem dedans.
Enfin, cliquez sur Télécharger bouton en haut à gauche de votre environnement. Attendez quelques secondes, et vous devriez voir le RX et TX Les LED de l'Arduino clignotent. Si le téléchargement est réussi, le message "Téléchargement terminé" apparaîtra dans la barre d'état.
Quelques secondes après la fin du téléchargement, vous devriez voir la broche 13 La LED sur la carte commence à clignoter. Toutes nos félicitations! Votre Arduino est opérationnel.
Maintenant que vous connaissez les bases, examinons quelques projets pour débutants.
Vous avez précédemment utilisé l'exemple de code Arduino pour faire clignoter la LED intégrée. Ce projet fera clignoter une LED externe à l'aide d'une planche à pain. Voici le circuit :
Connectez la branche longue de la LED (branche positive, appelée anode ) à une résistance de 220 Ohm puis à la broche 7 numérique . Connectez la jambe courte (jambe négative, appelée cathode ) directement au sol (l'un des ports Arduino avec GND dessus, votre choix). C'est un circuit simple. L'Arduino peut contrôler numériquement cette broche. Allumer la broche allumera la LED, l'éteindre éteindra la LED. La résistance est nécessaire pour protéger la LED contre trop de courant -- elle s'éteindra sans elle.
Voici le code dont vous avez besoin :
void setup() {
// placez votre code d'installation ici, à exécuter une fois :
pinMode(7, SORTIE); // configure la broche comme sortie
}
boucle vide() {
// placez votre code principal ici, pour qu'il s'exécute à plusieurs reprises :
digitalWrite(7, ÉLEVÉ); // allume la LED
retard(1000); // attend 1 seconde
digitalWrite(7, BAS); // éteint la LED
retard(1000); // attends une seconde
} Ce code fait plusieurs choses :
annuler la configuration() : Ceci est exécuté par l'Arduino une fois à chaque démarrage. C'est ici que vous pouvez configurer les variables et tout ce dont votre Arduino a besoin pour fonctionner.
pinMode(7, SORTIE) : Cela indique à l'Arduino d'utiliser cette broche comme sortie, sans cette ligne, l'Arduino ne saurait pas quoi faire avec chaque broche. Cela ne doit être configuré qu'une seule fois par broche, et vous n'avez qu'à configurer les broches que vous avez l'intention d'utiliser.
boucle vide() : Tout code à l'intérieur de cette boucle est exécuté à plusieurs reprises, jusqu'à ce que l'Arduino soit éteint. Cela peut rendre les projets plus importants plus complexes, mais cela fonctionne étonnamment bien pour les projets simples.
digitalWrite(7, ÉLEVÉ) : Ceci est utilisé pour définir la broche HIGH ou BAS -- ACTIVÉ ou OFF . Tout comme un interrupteur d'éclairage, lorsque la broche est HIGH, la LED sera allumée. Lorsque la broche est LOW, la LED sera éteinte. À l'intérieur des crochets, vous devez spécifier des informations supplémentaires pour que cela fonctionne correctement. Les informations supplémentaires sont appelées paramètres ou arguments.
Le premier (7) est le numéro de broche. Si vous avez connecté votre LED à une broche différente, par exemple, vous changeriez cela de sept à un autre nombre. Le deuxième paramètre doit être HIGH ou BAS , qui spécifie si la LED doit être allumée ou éteinte.
délai (1000) : Le indique à l'Arduino d'attendre un laps de temps spécifié en millisecondes. 1000 millisecondes est égal à une seconde, donc cela fera attendre l'Arduino une seconde.
Une fois que la LED a été allumée pendant une seconde, l'Arduino exécute alors le même code, seulement il procède à l'extinction de la LED et attend une autre seconde. Une fois ce processus terminé, la boucle recommence et la LED s'allume à nouveau.
Défi : Essayez de régler le délai entre l'allumage et l'extinction de la LED. Qu'observez-vous ? Que se passe-t-il si vous réglez le délai sur un très petit nombre tel qu'un ou deux ? Pouvez-vous modifier le code et le circuit pour faire clignoter deux LED ?
Maintenant que vous avez une LED qui fonctionne, ajoutons un bouton à votre circuit :
Connectez le bouton de sorte qu'il relie le canal au milieu de la planche à pain. Connectez le en haut à droite jambe à la broche 4 . Connectez le bas droit jambe à un 10k Ohm résistance puis à la masse . Connectez le bas gauche jambe à 5V .
Vous vous demandez peut-être pourquoi un simple bouton a besoin d'une résistance. Cela sert deux objectifs. C'est un déroulant résistance - il relie la broche à la terre. Cela garantit qu'aucune valeur erronée n'est détectée et empêche l'Arduino de penser vous avez appuyé sur le bouton alors que vous ne l'avez pas fait. Le deuxième objectif de cette résistance est de limiter le courant. Sans cela, 5V irait directement dans le sol, la fumée magique serait libéré et votre Arduino mourrait. C'est ce qu'on appelle un court-circuit, donc l'utilisation d'une résistance empêche que cela se produise.
Lorsque le bouton n'est pas enfoncé, l'Arduino détecte la masse (broche 4> résistance> sol ). Lorsque vous appuyez sur le bouton, 5V est connecté à la masse. La broche 4 d'Arduino peut détecter ce changement, car la broche 4 est maintenant passée de la masse à 5 V ;
Voici le code :
bouton booléenOn =false ; // stocke l'état du bouton
void setup() {
// placez votre code d'installation ici, à exécuter une fois :
pinMode(7, SORTIE); // configure la LED en sortie
pinMode(4, ENTRÉE); // configure le bouton en entrée
}
boucle vide() {
// placez votre code principal ici, pour qu'il s'exécute à plusieurs reprises :
si(numériqueLecture(4)) {
retard(25);
si(numériqueLecture(4)) {
// si le bouton a été pressé (et n'était pas un faux signal)
si (bouton activé)
// bascule l'état du bouton
boutonOn =faux ;
autre
boutonOn =vrai ;
retard (500); // attend 0.5s -- n'exécute pas le code plusieurs fois
}
}
si (bouton activé)
digitalWrite(7, BAS); // éteint la LED
autre
digitalWrite(7, ÉLEVÉ); // allume la LED
} Ce code s'appuie sur ce que vous avez appris dans la section précédente. Le bouton matériel que vous avez utilisé est momentané action. Cela signifie qu'il ne fonctionnera que si vous le maintenez enfoncé. L'alternative est un verrouillage action. C'est comme vos interrupteurs d'éclairage ou de prise, appuyez une fois pour allumer, appuyez à nouveau pour éteindre. Heureusement, un comportement de verrouillage peut être implémenté dans le code. Voici ce que fait le code supplémentaire :
bouton booléenOn =faux : Cette variable est utilisée pour stocker l'état du bouton -- ON ou OFF, HIGH ou LOW. Sa valeur par défaut est false.
pinMode(4, INPUT) : Tout comme le code utilisé pour la LED, cette ligne indique à l'Arduino que vous avez connecté une entrée (votre bouton) à la broche 4.
if(digitalRead(4)) : De la même manière que digitalWrite() , digitalRead() est utilisé pour lire l'état d'une broche. Vous devez lui fournir un code PIN (4, pour votre bouton).
Une fois que vous avez appuyé sur le bouton, l'Arduino attend 25 ms et vérifie à nouveau le bouton. C'est ce qu'on appelle un anti-rebond logiciel . Cela garantit que ce que l'Arduino pense être une pression sur un bouton, vraiment était une pression sur un bouton, et non du bruit. Vous n'êtes pas obligé de le faire, et dans la plupart des cas, les choses fonctionneront bien sans cela. Il s'agit plutôt d'une bonne pratique.
Si l'Arduino est certain que vous avez vraiment appuyé sur le bouton, il change alors la valeur du buttonOn variable. Cela bascule l'état :
ButtonOn est vrai : Définir sur faux.
ButtonOn est faux : Définir sur vrai.
Enfin, la LED s'éteint en fonction de l'état stocké dans buttonOn .
Passons à un projet avancé. Ce projet utilisera une résistance dépendante de la lumière (LDR) pour mesurer la quantité de lumière disponible. L'Arduino indiquera alors à votre ordinateur des messages utiles sur le niveau de lumière actuel.
Voici le circuit :
Comme les LDR sont un type de résistance, peu importe dans quel sens elles sont placées :elles n'ont pas de polarité. Connectez 5 V d'un côté de la LDR. Connectez l'autre côté à la terre via un 1k Ohm résistance. Connectez également ce côté à l'entrée analogique 0 .
Cette résistance agit comme une résistance pulldown, comme dans les projets précédents. Une broche analogique est nécessaire, car les LDR sont des appareils analogiques, et ces broches contiennent des circuits spéciaux pour lire avec précision le matériel analogique.
Voici le code :
int clair =0 ; // stocke la valeur actuelle de la lumière
void setup() {
// placez votre code d'installation ici, à exécuter une fois :
Série.begin(9600); // configurer série pour parler à l'ordinateur
}
boucle vide() {
// placez votre code principal ici, pour qu'il s'exécute à plusieurs reprises :
lumière =analogRead(A0); // lit et enregistre la valeur de LDR
// indique à l'ordinateur le niveau de lumière
si(lumière <100) {
Serial.println("C'est assez léger !");
}
sinon si(lumière> 100 &&lumière <400) {
Serial.println("C'est une lumière moyenne !");
}
autre {
Serial.println("Il fait assez sombre !");
}
retard (500); // ne spammez pas l'ordinateur !
}
Ce code fait quelques nouveautés :
Serial.begin(9600) : Cela indique à l'Arduino que vous souhaitez communiquer en série à un taux de 9600. L'Arduino préparera tout le nécessaire pour cela. Le débit n'est pas si important, mais votre Arduino et votre ordinateur doivent utiliser le même.
analogiqueLecture(A0) : Ceci est utilisé pour lire la valeur provenant du LDR. Une valeur inférieure signifie qu'il y a plus de lumière disponible.
Serial.println() : Ceci est utilisé pour écrire du texte sur l'interface série.
Le simple si envoie différentes chaînes (texte) à votre ordinateur en fonction de la lumière disponible.
Téléchargez ce code et laissez le câble USB connecté (c'est ainsi que l'Arduino communiquera et d'où vient l'alimentation). Ouvrez le moniteur série (En haut à droite> Moniteur série ), vous devriez voir vos messages arriver toutes les 0,5 seconde.
Qu'observez-vous ? Que se passe-t-il si vous couvrez le LDR ou allumez une lumière vive dessus ? Pouvez-vous modifier le code pour imprimer la valeur du LDR sur série ?
Ce projet utilise le haut-parleur Piezo pour produire des sons. Voici le circuit :
Remarquez quelque chose de familier ? Ce circuit est presque exactement le même que le projet LED. Les piézos sont des composants très simples - ils émettent un son lorsqu'ils reçoivent un signal électrique. Connectez le positif jambe à la broche 9 numérique via un 220 Ohm résistance. Connectez le négatif jambe au sol .
Voici le code, c'est très simple pour ce projet :
void setup() {
// placez votre code d'installation ici, à exécuter une fois :
pinMode(9, SORTIE); // configure piezo comme sortie
}
boucle vide() {
// placez votre code principal ici, pour qu'il s'exécute à plusieurs reprises :
ton(9, 1000); // faire du piezo buzz
retard(1000); // attend 1s
pas de ton(9); // arrête le son
retard(1000); // attend 1s
}
Il n'y a que quelques nouvelles fonctionnalités de code ici :
ton(9, 1000) : Cela fait que le piézo génère un son. Il faut deux arguments. Le premier est la broche à utiliser et le second est la fréquence de la tonalité.
pas de tonalité(9) : Cela arrête de produire tout son sur la broche fournie.
Essayez de changer ce code pour produire une fréquence différente. Changez le délai à 1 ms :que remarquez-vous ?
Comme vous pouvez le voir, l'Arduino est un moyen facile d'entrer dans l'électronique et les logiciels. C'est l'un des meilleurs microcontrôleurs pour les débutants. J'espère que vous avez vu qu'il est facile de construire des projets électroniques simples avec Arduino. Vous pouvez créer des projets beaucoup plus complexes une fois que vous avez compris les principes de base :
Quel Arduino possédez-vous ? Y a-t-il des projets amusants que vous aimez faire? Pour en savoir plus, découvrez comment améliorer votre codage Arduino avec VS Code et PlatformIO.