מדריך | מדריך מקיף לארדואינו

[אלישי]

מדריך מקיף לארדואינו - מבוא והרחבה

ברוך הבא לעולם המיקרו-בקרים עם Arduino! מדריך זה נועד ללמד אותך כיצד לעבוד עם לוח ארדואינו, איך לחבר רכיבים אלקטרוניים, לכתוב קוד פשוט ולהבין את היכולות המגוונות שלו. נתחיל מהבסיס ונרחיב לכלים מתקדמים יותר. המדריך מותאם למי שלא מכיר כלל את העולם הזה.

---

פרק 1: מה זה Arduino?

Arduino הוא פלטפורמה בקוד פתוח הכוללת חומרה (לוח פיזי) ותוכנה (IDE) שפותחו כדי לפשט את העבודה עם מיקרו-בקרים – יחידות חישוב קטנות המיועדות להפעיל רכיבים אלקטרוניים כמו חיישנים, מנועים, ומסכים. הלוח הפופולרי ביותר הוא Arduino Uno.

תכונות עיקריות של Arduino:

• פשטות: קל להתחיל גם אם אין ידע מקדים באלקטרוניקה.
• קהילת מפתחים: קהילה גדולה שתומכת ומספקת כלים ודוגמאות.
• קוד פתוח: אפשר לשנות את הקוד ולעצב רכיבים לפי הצורך.

מיקרו-בקר vs מחשב:

מיקרו-בקר כמו Arduino מיועד להריץ קוד פשוט ומחזורי לביצוע משימות ספציפיות כמו הדלקת נורות, שליטת מנועים וכו'. זה שונה ממחשב שיכול להריץ מערכות הפעלה ותוכנות מורכבות.

---

פרק 2: רכיבים וחיבורים - הבנת החומרה

תכונות עיקריות של לוח Arduino Uno:

1. פינים דיגיטליים (Digital Pins): פינים שמאפשרים קריאה וכתיבה של ערכי ON/OFF (0 או 5V).
2. פינים אנלוגיים (Analog Pins): פינים שמודדים ערכים מתמשכים (טווח מ-0 עד 1023) כמו עוצמת אור או מתח משתנה.
3. מתח והזנה: חיבורי חשמל (5V, 3.3V, GND).
4. יציאת USB: לחיבור הבקר למחשב לצורך תכנות והזנת חשמל.
5. מיקרו-בקר ATmega328: "המוח" והמעבד של הלוח שמריץ את הקוד שלך.

דוגמה פשוטה לחיבור:

• חיבור נורת LED לפין דיגיטלי.
• קריאת חיישן אור (אנלוגי).

---

פרק 3: איך מתכנתים עם Arduino IDE?

תוכנת Arduino IDE היא כלי חינמי שמאפשר לכתוב ולהעלות קוד לארדואינו. הקוד בארדואינו מחולק ל-2 חלקים עיקריים:

1. setup(): פונקציה זו רצה פעם אחת בתחילת ההפעלה ומשמשת להגדרות ראשוניות (למשל, להגדיר פינים ככניסות או יציאות).
2. loop(): זו הפונקציה שרצה שוב ושוב במהלך העבודה של הבקר. כל הקוד המחזורי שנדרש יופיע כאן.

דוגמה לקוד פשוט:

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT); // הגדרת פין 13 כיציאה
}

void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH); // הדלקת הנורה
  delay(1000);            // לחכות שנייה
  digitalWrite(13, LOW);  // כיבוי הנורה
  delay(1000);            // לחכות שנייה
}

---

פרק 4: פינים דיגיטליים ואנלוגיים - השימושים השונים

פינים דיגיטליים:

• שימוש לדברים פשוטים כמו הדלקת נורות, כפתורים, והפעלת מנועים.
• קריאה של חיישני ON/OFF כמו חיישני מגע או מיקרו-מתגים.

פינים אנלוגיים:

• משמשים לקריאה של מידע "רציף" כמו עוצמת אור, טמפרטורה או מתח.
• מחוברים לחיישנים שמחזירים ערך משתנה בהתאם לתנאי הסביבה.

---

פרק 5: שילוב מסך LCD עם Arduino

כשמחברים מסך LCD, בדרך כלל עושים שימוש במודול I2C (פרוטוקול לתקשורת עם רכיבים אלקטרוניים) שמאפשר שימוש במספר פינים מצומצם.

• I2C שולח נתונים בטור (בפין אחד בלבד) למסך או לחיישן.
• כך ניתן לשלוט במספר רב של רכיבים עם מינימום חיבורים.

---

פרק 6: מיקרו-בקרים נוספים - ESP32 ו-ESP8266

ESP32:

• מיקרו-בקר מתקדם עם תמיכה ב-WiFi ו-Bluetooth, המאפשר יצירת פרויקטים בתחום ה-IoT.
• כולל עוצמת עיבוד גבוהה יותר ויותר זיכרון מארדואינו אונו.

ESP8266:

• גירסה פשוטה יותר של ESP32, עם WiFi בלבד.
• מתאים לפרויקטים קטנים בתחום ה-IoT עם דרישות עיבוד מינימליות.

---

פרק 7: שימוש ב-JavaScript ו-Firmata עם Arduino

Firmata:

• פרוטוקול שמאפשר לתקשר עם Arduino דרך מחשב ולשלוח פקודות בשפות אחרות כמו JavaScript.
• עם Firmata, אתה יכול להשתמש בספריות כמו Johnny-Five ולשלוט בארדואינו דרך Node.js מבלי לכתוב קוד ישירות ב-IDE.

---

פרק 8: דוגמאות לשימוש מעשי בפינים

פינים דיגיטליים:

• הדלקת נורת LED באמצעות פקודת digitalWrite.
• קריאה מכפתור לחיצה באמצעות digitalRead.

פינים אנלוגיים:

• קריאת ערך מחיישן טמפרטורה באמצעות analogRead.
• שליטה על עוצמת מנוע DC באמצעות אות PWM ופקודת analogWrite.

---

פרק 9: עבודה בתחום ה-IoT עם מיקרו-בקרים

IoT (Internet of Things) הוא תחום שבו מכשירים מחוברים לאינטרנט מתקשרים זה עם זה. ניתן להשתמש בארדואינו או ESP32 ליצירת פרויקטים מחוברים לאינטרנט כמו:

• בית חכם שמאפשר לשלוט באורות ומכשירים מרחוק.
• חיישנים שמדווחים על מזג האוויר ומעלים נתונים לענן.