لوحة أردوينو للتطوير كما تظهر في الصورة مكونة من المتحكم الدقيق ATmega328.
شركة أردوينو طوّرت نماذج مختلفة. نصب اهتمامنا في هذه الدروس على النموذج UNO.
تظل كل التجارب المرفقة صالحة الاستعمال في النماذج الأخرى مع اختلافات بسيطة.
ككل دارة كهربائية، تحتاج اللوحة إلى مصدر كهرباء لكي تشتغل و التي يتم إمدادها به عن طريق وصل USB من الحاسوب.
هذه طريقة جيدة عند برمجة اللوحة من طرف الحاسوب لكنها غير عملية خاصة عندما نريد تركيب مستقل.
تحتوي اللوحة على منفذ إمداد ثاني لمحول كهربائي (متناوب / مستمر AC/DC) بجهد مستمر بين 7 و 12 فولت أو مجموعة بطاريات ذات جهد 9 فولت (يكون القطب الموجب في المركز).
تقوم اللوحة بالتحول آليا إلى مأخذ التيار إذا كانت موصلة في نفس الوقت بالحاسوب.
لوحة أردويو توفر تيار مستمر بجهد 3,3 و 5 فولت لتغذية أجهزة موصلة بالمأخذ POWER كما هو موضح في أسفل الصورة و الذي يتكون من:
- GND ملقطين للقطب السالب (الخط الأرضي) للتيار. يجب أن يوصل بالقطب السالب لأي دارة تنشئها حتى يكون عندنا نفس المرجع للإشارة و هو 0 فولت.
- Vin ملقط لإدخال تيار مستمر من طرف بطارية 9 فولت مثلا و ذلك لإنشاء تركيب ذاتي.
- Reset يسمح بإعادة تعيين المتحكم الدقيق و إجباره على بدء برنامجه من البداية.
الإشارات
من بين الأهداف الناتجة عن إستغلال المتحكمات الدقيقة هو القيام بالقياسات المختلفة للمتغيرات الطبيعية كدرجة الحرارة، الرطوبة، شدة الصوت، شدة الضوء، الضغط ، قوة الأمواج إلخ…
و لإنجاز ذلك نستعين بمجسات استشعار (أو مُستشعر) و التي تقوم بتحويل المتغير الطبيعي إلى تيار أو جهد كهربائي يتغير (أو يكون ثابت) مع الزمن، يسهل على المتحكم الدقيق التعامل معه وبذلك قياسه و يسمى بالإشارة الكهربائية.
إذن الإشارة الكهربائية تتغير بشكل ينقل معلومة ما.
تُصنف الإشارة في فئتين أساسيتين:
الإشارات التماثلية
يتم تحويل المتغيرات إلى إشارة كهربائية على شكل توتر أو تيار كهربائي متغير مع الزمن وفق المتغير المقاس و متماثلة معه.
الإشارات الرقمية
تأخذ الاشارة وضعين فقط كما هو الحال في إشارة المرور الضوئية، إما مضاءة أو مطفأة.
للمتحكم الدقيق عدة مآخذ و مخارج بيانات رقمية لا تحمل الإشارة سوى حالتين:
- لحظة عدم مرور تيار كهربي فالتوتر هنا يكون قريب جدا من الصفر و نقول أن لدينا إشارة رقمية 0.
- لحظة مرور تيار كهربائـي و هنا يكون التيار مساويا تقريبا إلى توتر التغذية 5 فولت مثلا و نقول أن لدينا إشارة رقمية 1.
هذه الملقطات تستعمل في قراءة حالة مفتاح كهربائي بفتحه (إشارة رقمية 1) أو غلقه (إشارة رقمية 0)، و كذلك إضاءة صمام بإرسال إشارة رقمية 1 أو إطفائه بإرسال إشارة رقمية 0.
و بهذه الطريقة نقول أن المتحكم الدقيق يعمل على النظام الثنائي (0، 1) و الذي يدعمه الجبر المنطقي أو الجبر البوليني نسبة إلى العالم جورج بول.
يمكن للمتحكم الدقيق أن يحتوي على مآخذ و مخارج بيانات تماثلية بمستويات بين 0 و 255 مثلا أو بين 0 و 1023 مستوى كما هو الحال في لوحة الأردوينو.
يستعمل هذا النوع من المآخذ في قراءة إشارات مستشعر دراجات الحرارة أو الرطوبة عندما تكون مبرمجة كمدخل أو لإرسال إشارة صوتية لمكبر الصوت إذا كانت مبرمجة كمخرج. يوجد في أدنى الصورة المأخذ ANALOG IN الذي يقبل 6 مداخل تماثلية.