Arduino: 1. Giới thiệu về Arduino

PHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO

Arduino là gì?
- Arduino là một bo mạch vi điều khiển.
- Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận môi trường và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau. Nó có thể thực hiện nhiều ứng dụng khác nhau như đèn led, cảm biến, đo nhiệt độ, và nhiều đối tượng khác.
Tại sao chọn Arduino?
- Hiện tại ở Việt Nam và trên thế giới, có nhiều bo mạch vi điều khiển khác nhau. Tuy nhiên, Arduino có một số ưu điểm giúp nó trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi trên thế giới.Những ưu điểm đó là: rẻ, tương thích được với nhiều hệ điều hành, chương trình lập trình đơn giản, rõ ràng, dễ sử dụng, sử dụng mã nguồn mở và có thể kết hợp với nhiều module khác nhau.

PHẦN 2: PHẦN CỨNG CỦA ARDUINO UNO R3

Cáp USB:
- Đây là dây cáp thông thường được bán kèm theo bo mạch Arduino. Dây cáp này được sử dụng để kết nối bo mạch Arduino vào máy tính để nạp chương trình cho bo và cũng để cung cấp nguồn từ máy tính khi bo mạch hoạt động. Ngoài ra, cáp USB cũng được sử dụng để truyền dữ liệu từ bo Arduino đến máy tính. Dây cáp có hai đầu, đầu 1a được sử dụng để kết nối vào cổng USB trên bo Arduino, còn đầu 1b được kết nối vào cổng USB trên máy tính. Ngoài ra, có thể sử dụng cổng 1b để kết nối vào sạc dự phòng để cung cấp điện.
IC ATmega 16U2:
- Đây là chip chuyển đổi USB-to-Serial, giúp giao tiếp giữa Arduino và máy tính thông qua giao thức Serial (dùng cổng COM)
Cổng nguồn ngoài:
- Cổng nguồn ngoại vi của bo mạch Arduino Uno được sử dụng để cung cấp nguồn điện từ nguồn bên ngoài như pin, bình acquy hoặc các adapter phù hợp cho hoạt động của bo mạch Arduino. Nguồn điện cung cấp vào cổng này là nguồn DC có thể có điện áp từ 6V đến 20V. Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu suất ổn định nhất, thì điện áp lý tưởng được khuyến nghị là từ 7V đến 12V.
Cổng USB:
- Dùng để kết nối với cáp USB
Nút reset:
- Nút reset dược sử dụng để reset lại chương trình đang chạy. Đôi khi chương trình gặp lỗi, người dùng có thể reset lại chương trình
ICSP của ATtmega 16U2:
- ICSP là chữ viết tắt In-Circuit Serial Programming. Đây là các chân giao tiếp ISP của chíp ATmega 16U2. Các chân này thường ít được sử dụng trong các dự án vể Arduino
Chân xuất tín hiệu ra:
- Có tất cả 14 chân xuất tín hiệu ra trong Arduino Uno, những chân có dấu “~” là những chân có thể có băm xung (PWM), tức là có thể điều khiển tốc độ động cơ hoặc độ sáng của dền. Hình 2 thể hiện rất rõ những chân để băm xung này
IC Ầtmega 328:
- IC ATmega 328 là linh hồn của bo mạch Arduino Uno, IC này được sử dụng trong việc thu thập dữ liệu từ cảm biến, xử lí dữ liệu, xuất tín hiệu ra, …
Chân ICSP của Ầtmega 328:
- Các chân ICSP của ATmega 328 được sử dụng cho giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface). Các chân này thường được sử dụng trong các ứng dụng như sử dụng module RFID RC522 với Arduino hoặc Ethernet Shield với Arduino.
Chân xuất tín hiệu analog:
- Các chân này được sử dụng để lấy tín hiệu analog (tín hiệu liên tục) từ các cảm biến đến IC ATmega 328 xử lý. Có tất cả 6 chân lấy tín hiệu analog, từ A0 đến A5.
Chân cấp nguồn cho cảm biến:
- Các chân này được dùng để cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài như cảm biến, servo motor, và các thiết bị khác. Trên khu vực này cũng có sẵn các chân GND (chân nối đất), chân 5V, chân 3.3V, như được thể hiện trong hình 2. Các chân này thường được sử dụng khi cấp nguồn cho cảm biến, servo motor, và các thiết bị khác. Ngoài ra, trên khu vực này còn có chân Vin, chân Reset, và chân IOREF. Tuy nhiên, các chân này thường ít được sử dụng nên trong tài liệu này xin phép không đi sâu vào chi tiết.
Các linh kiện khác trên bo mạch:
- Bên cạnh các linh kiện trên bảng mạch, Arduino Uno còn có một số linh kiện khác. Trên bo mạch, có tổng cộng 4 đèn LED, bao gồm đèn nguồn (LED ON để biết bo đã được cấp nguồn), 2 đèn Tx và Rx, và 1 đèn L. Đèn Tx và Rx sáng nhấp nháy khi có dữ liệu truyền từ board lên máy tính hoặc ngược lại thông qua cổng USB. Đèn L được kết nối với chân số 13. Đèn này được gọi là đèn onboard (đèn trên bo mạch), giúp người dùng có thể thực hiện các bài đơn giản mà không cần dùng thêm đèn ngoài.
- Trong 14 chân của bo mạch, còn có 2 chân 0 và 1 có thể được sử dụng để truyền nhận tín hiệu TTL. Có một số ứng dụng sử dụng tính năng này, ví dụ như ứng dụng điều khiển mạch Arduino Uno qua điện thoại sử dụng Bluetooth HC05. Ngoài ra, chân 2 và 3 cũng được sử dụng cho các chức năng ngắt (interrupt), đồng thời còn 1 số chân khác có thể được sử dụng cho các chức năng khác, như được thể hiện trong hình 3. Bảng 1 thể hiện thêm các thông số cho bo mạch Arduino Uno R3.