Ардуино 2. программирование робота. Управление движением

1.

программирования
Ардуино 2.
программирование
робота. Управление
движением

2.

Требуемое оборудование
1. Интернет с программой Tinkercad (желательно наличие аккаунта
Google для быстрой регистрации)
2. Ардуино – 1 шт.
3. USB-провод – 1 шт.
4. Светодиод – 1 шт.
5. Макетная плата – 1 шт.
6. Резистор 200 Ом – 1 шт.
7. Соединительные провода
8. Электродвигатель с редуктором – 1 шт.
9. Микросхема L293D – 1 шт.
Преподавателю необходимо заранее проверить подключение Ардуино к
компьютеру и наличие выхода в интернет на программу Tinkercad.

3.

Чему вы научитесь на этом
занятии?
1.
2.
3.
4.
Поймете, как заставить работать электродвигатели
Поймете, что такое микросхема
Узнаете, как работает микросхема-драйвер электродвигателя
Научитесь подключать электродвигатель к Ардуино и заставлять
его работать по вашему алгоритму

4.

Построение занятия
1. Проверка/разбор домашнего задания. Студенты отправляют
преподавателю ссылки на свой проект в Тинкеркад. Преподаватель
на своем компьютере через проектор его запускает и проверяет.
Вспоминаем теорию из книги. 20 минут Опрос – 1,5 балла
2. Небольшая теоретическая часть об управлении электродвигателями
5 минут
3. Работа на платформе TinkerCad по созданию Ардуино проекта с
подключением электродвигателей. Разбор схемы подключения и
кода преподавателем, студенты записывают в Ардуино IDE 20 минут
4. Студенты по вариантам выполняют задание по усложнению
исходного кода 28 минут - 1,5 балла
5. Выполнение проекта по подключению схемы в реальности.
Выбираем одного студента для подключения 10 минут
6. Подведение итогов 2 минуты
7. Постановка задачи на домашнюю работу 5 минут

5.

1. Проверка домашнего Задания
I. Выполнить домашнее задание по одному из вариантов:
1. Подключение 2-х светодиодов к Ардуино и мигание ими попеременно
2. Мигание одним светодиодом в угасающем режиме: сначала горит долго, потом
меньше, потом совсем немного, а затем гаснет
3. Подключение 3-х светодиодов и одновременное их включение
4. Подключение двух светодиодов через резисторы и одновременное их включение
II. Изучить главы 1-4 книги Мобильные роботы на базе Ардуино и быть готовым к
опросу по ним
III. Подготовить ответы на контрольные вопросы:
• Что такое Ардуино и зачем оно нужно?
• Опишите составные части микроконтроллера Ардуино и их назначение
• Что такое Arduino IDE и зачем она используется?
Выборочная проверка - 1,5 балла

6.

2. Электродвигатель. Как это
работает?
https://www.explainthatstuff.com/electricmotors.html

7.

3. Задачи
1. Преподаватель показывает схему подключения в Тинкеркад и
объясняет назначение элементов
2. Преподаватель вместе со студентами пишет код по управлению
электродвигателем и разбирает его элементы
3. Преподаватель запускает моделирование и убеждается в
работоспособности кода
4. Каждому студенту дается вариант задания по усложнению
исходного кода

8.

Тинкеркад

9.

Схема подключения

10.

Контакты
Подключение:
• Ардуино 10 – Микросхема «Включение 1 и 2» (Enable)
• Ардуино 8 – Микросхема «Вход 1» (input1)
• Ардуино 7 – Микросхема «Вход 2» (input2)
• Ардуино «Земля» - Микросхема «Земля» - Батарейка «Земля» (GND)
• Ардуино 5В – Микросхема «Питание 1» (Vss 3.3V)
• Батарейка + - Микросхема «Питание 2» (Vs 12v)
• Двигатель 1 «Плюс» - Микросхема Выход 2 (Output2)
• Двигатель 1 «Минус» - Микросхема Выход 1 (Output1)
• Ардуино Vin – Плюс Батарейки

11.

Код на Ардуино –
электродвигатель и l293D
Переписать код в программу
Tinkercad.
Собрать
цепь
подключения
датчика к Ардуино и проверить
работу кода.
#define E1 10 // вкл мотор 1
#define I1 8
// пин 1 мотор 1
#define I2 7
// пин 2 мотор 1
void setup() {
pinMode(E1, OUTPUT);
pinMode(I1, OUTPUT);
pinMode(I2, OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(E1, 255); // half speed
digitalWrite(I1, HIGH);
digitalWrite(I2, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(I1, LOW);
digitalWrite(I2, HIGH);
delay(1000);
}

12.

Варианты заданий
1. Подключение электродвигателя к Ардуино через микросхему и
вращение двигателем вперед, 2 секунды пауза, назад
2. Подключение электродвигателя к Ардуино через микросхему и
вращение двигателем вперед пять секунд, потом остановка вращения
на 2 секунды, потом опять вперед
3. Подключение светодиода и электродвигателя к Ардуино через
микросхему и одновременное вращение двигателя и горение
светодиода в течение 2 секунд. Потом пауза, светодиод в это время не
горит.
4. Подключение светодиода и электродвигателя к Ардуино через
микросхему. Во время вращения двигателя в течение 2 секунд
светодиод не горит. Потом пауза 2 секунды, светодиод в это время
горит, а двигатель не вращается.
Каждому в Ардуино IDE изменить исходный код для реализации задачи согласно варианту. Показать
выполненный код преподавателю – 1,5 балла

13.

4. Подключение Arduino в
реальности
1. Подключить компоненты к Ардуино так же, как в Tinkercad
2. Подключить Ардуино к компьютеру через USB-провод
3. Дождаться, когда Windows установит драйвера и «увидит» Ардуино
4. Зайти в Arduino IDE
5. Скопировать в него код из Tinkercad
6. В меню «Инструменты» выбрать порт для Ардуино
7. Нажать на кнопку «Проверить», а потом на кнопку
«Загрузка»
8. После компиляции при появлении надписи «Загрузка завершена» код
будет загружен в Ардуино, через 1-3 сек двигатель заработает

14.

5. Подведение итогов
1. Что из услышанного сегодня будет полезно в вашей работе и
почему?
2. Чего вам не хватило, что оказалось сложным для понимания?
3. Что из услышанного сегодня вы хотели бы попробовать сделать
на практике в первую очередь и почему?
4. Какая тема, инструмент или тезис показались вам наиболее
интересным или спорным и почему?

15.

6. Задание на следующее
– 1,5 балла
занятие
1. Отправить ссылку на Тинкеркад по выданному заданию по варианту на занятии
2. Для всех: Прочитать главы 5-7 книги
3. Подготовить ответы на контрольные вопросы:
• Зачем используется микросхема/драйвер управления электродвигателем?
• Какие типы электродвигателей бывают и в чем их конструктивное отличие?
• Какой блок кода отвечает непосредственно за вращение вала двигателя?
• Какие контакты есть на микросхеме L293D?
• Что такое драйвер L298N и из чего он состоит?
• Каким образом подключается драйвер двигателя к Ардуино и за что отвечает
каждый контакт?
• Каким образом реализуется питание элементов в схеме управления
электродвигателем?
4. Найти программный код взаимодействия платы через монитор
последовательного порта, взять его с собой и пояснить основные блоки