Arduino PC: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Alhoewel 'n mikrobeheerder 'n rekenaar op 'n skyfie met 'n geïntegreerde verwerker, geheue en I/O -randapparatuur is, voel dit vir 'n student skaars anders as ander DIP -geïntegreerde stroombane. Daarom het ons 'n projek "Arduino PC" ontwerp as 'n opdrag vir hoërskoolleerlinge wat die kursus "Digital Electronics" bywoon. Dit vereis dat hulle 'n elektroniese stroombaan in Tinkercad ontwerp en simuleer om aan die gegewe projekvereistes te voldoen (hieronder bespreek). Die doel is om die studente in staat te stel om mikrobeheerders as 'n volwaardige rekenaar te sien (hoewel beperk in vermoë) wat gebruik kan word met 'n pasgemaakte sleutelbord en 'n LCD (Liquid Crystal Display). Dit stel ons ook in staat om hul vaardigheid na te gaan in die gebruik van die konsepte wat in die klas geleer is.

Vir hierdie opdragprojek, beveel ons Tinkercad aan, sodat studente nie by die digitale elektroniese laboratorium hoef te bly vir die komponente nie en op hul eie gemak kan werk. Dit is ook maklik vir instrukteurs om die status van elke student se projek op Tinkercad op te spoor sodra dit deur hulle gedeel is.

Die projek vereis dat die studente:

1. Ontwerp 'n pasgemaakte sleutelbord met 15 invoertoetsen (10 sleutels vir syfer 0-9 en 5 vir instruksies +, -, x, / en =) en maksimum 4 verbindings (data) penne (afgesien van die 2 penne wat gebruik word vir die verskaffing van kragtoevoer) vir die stuur van insette na die Arduino Uno.
2. Koppel 'n LCD met die Arduino Uno.
3. Skryf 'n eenvoudige kode vir die Arduino Uno om die ingedrukte sleutel te interpreteer en dit op die LCD te vertoon.
4. Om die eenvoudige wiskundige bewerkings uit te voer (oor heelgetalle -insette) met die veronderstelling dat alle insette en resultate altyd heelgetalle binne die reeks -32, 768 tot 32, 767 is.

Hierdie projek help studente om te leer

1. Kodeer verskillende insette in binêre kodes.
2. Ontwerp 'n binêre encoder met behulp van 'n digitale stroombaan (dit is die kern van die ontwerp van die sleutelbordkring).
3. Identifiseer (dekodeer) die individuele insette van hul binêre koderinge.
4. Skryf Arduino kodes.

Voorrade

Die projek vereis:

1. Toegang tot 'n persoonlike rekenaar met 'n stabiele internetverbinding.
2. 'N Moderne blaaier wat Tinkercad kan ondersteun.
3. 'N Tinkercad -rekening.

Stap 1: Ontwerp die sleutelbordbaan

Die ontwerp van die sleutelbordbaan is een van die belangrikste komponente van die projek, wat vereis dat die studente elk van die 15 sleutelinsette in verskillende 4-bis-patrone kodeer. Alhoewel daar 16 verskillende 4-bis-patrone is, is 'n 4-bis-patroon egter uitsluitlik nodig om die standaardtoestand voor te stel, d.w.s. wanneer geen sleutel ingedruk word nie. Daarom het ons in ons implementering 0000 (d.w.s. 0b0000) toegewys om die standaardtoestand voor te stel. Dan het ons die desimale syfers 1-9 gekodeer deur hul werklike 4-bis binêre voorstelling (dws 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 en 1001 onderskeidelik) en die desimale syfer 0 by 1010 (dws, 0b1010). Die wiskundige bewerkings '+', '-', 'x', '/' en '=' is onderskeidelik as 1011, 1100, 1101, 1110 en 1111 gekodeer.

Nadat ons die koderings reggemaak het, het ons die stroombaan ontwerp soos in die figuur getoon, waar die sleutels voorgestel is deur skakelaars (drukknoppies).

Stap 2: Koppel die LCD

'N 16x2 LCD word gebruik om die uitset van die Arduino Uno te sien. Die stroombane om die LCD met die Arduino te koppel, is redelik standaard. In werklikheid bied Tinkercad 'n voorafgeboude Arduino Uno-stroombaan met 'n 16x2 LCD-skerm. Sommige van die Arduino Uno -penne wat met die LCD gekoppel is, kan egter verander word om ander randapparatuur beter te pas, soos die pasgemaakte sleutelbord wat ons ontwikkel het. In ons implementering het ons die stroombaan in die figuur gebruik.

Stap 3: Skryfkode vir die Arduino Uno

Om die invoer van die sleutelbord te interpreteer en om die resultaat op die LCD te vertoon, moet ons die instruksies in die Arduino Uno laai. Die skryf van kode vir die Arduino hang af van jou eie kreatiwiteit. Onthou dat die Atmega328p in die Arduino Uno 'n 8-bis mikrokontroleerder is. U moet dus improviseer sodat dit oorloop kan opspoor en vir groot getalle werk. Ons wil egter net verifieer dat die Arduino Uno die invoer kan dekodeer en kan onderskei tussen getalle (0-9) en wiskundige instruksies. Daarom beperk ons ons insette tot klein heelgetalle (-32, 768 tot 32, 767) terwyl ons verseker dat die uitset ook in dieselfde reeks val. Verder kan u probeer om ander probleme soos die ontknoping van knoppies na te gaan.

'N Eenvoudige kode wat ons gebruik het by die implementering van die projek, is aangeheg. Dit kan gekopieer en geplak word in die kode -redakteur in Tinkercad.

Stap 4: Alles saamvoeg

Uiteindelik het ons die kragtoevoerpenne van die sleutelbord met die van die Arduino verbind en die datapennetjies (wat die 4-bis-data bevat) met die digitale penne 10, 11, 12 en 13 verbind (in volgorde soos vermeld in die Arduino -kode). Ons het ook 'n LED (via 'n weerstand van 330 ohm) aan elk van die datapennetjies gekoppel om die binêre kodering van elke sleutel op die sleutelbord te sien. Uiteindelik druk ons op die knoppie "Begin simulasie" om die stelsel te toets.