تعلم ما هو الأردوينو للمبتدئين
مصطلح الأردوينو هو أحد المصطلحات التي قد تساءل عنها الكثيرين، كما قد تساءل هؤلاء الأشخاص أيضًا عن ما هو الأردوينو، فهذا المصطلح باختصار هو عبارة عن لوح مخصص للتطوير الإلكتروني المفتوح المصدر وهذا اللوح يتميز بأنه يمتلك شعبية كبيرة وشهرة واسعة عند الكثير من المطورين للبرامج والهواة، حيث كان في الفترة السابقة قد تم بيع الكثير من الوحدات من الأردوينو وهو ما تجاوز ملايين القطع على مستوى العالم، ولكن ما زال السؤال مطروح ما الذي يجعل من الأردوينو الشيء الفريد المميز، وكيف يتم للأشخاص تعلم الأردوينو من الصفر، وما هي تلك المشاريع التي يمكن للأشخاص إنجازها من خلال استعمال لوحات التطوير الخاصة بهم، وهو ما سوف نتعرف عليه سوياً بشئ من التفصيل والبساطة في السطور الآتية.
تعلم الاردوينو من الصفر
الأردوينو كما ذكرنا لكم أنه عبارة عن لوح مخصص للتطوير الإلكتروني والشئ الذي يميزه بأنه مفتوح المصدر، وهذا اللوح موجه للمطورين والمهندسين والهواة، وأيضًا لكل شخص يهتم بكل شئ في مجال البرمجة والإلكترونيات.
فيقوم الأردوينو باستقبال وقراءة البيانات من الوسط وكذلك من المحيط الخارجي له من خلال الأزرار، وكذلك من خلال الحساسات وباقي القطع المختلفة الأخرى التي يحتوي عليها لوح الأردوينو، وبعدها يعمل على معالجة جميع الإشارات التي تلقاها من خلال متحكم دقيق جداً قابل للبرمجة، وبعد ذلك يحدث التفاعل بين الأردوينو وبين المحيط الخارجي، ويصبح بإمكان الأردوينو التعامل مع الكثير من المخرجات المختلفة مثل الثنائيات الباعثة للضوء (LED)، وكذلك المحركات، وشاشات LCD، والريليهات (relays)، وغيرها من المخرجات المختلفة.
شرح برنامج الاردوينو
يتمكن برنامج الأردوينو من تنفيذ الكثير من المشاريع التي تقوم في بدء العمل من تلقاء نفسها، وذلك بمعنى أنه لا يتم استخدام في تلك المشاريع سوى فقط الأردوينو كما أنها تتمكن من التواصل مع تلك اللوحات المخصصة للتطوير مثل راسبيري باي (Raspberry Pi) أو من خلال استخدام قطع أردوينو أخرى، كما يكون بإمكانها أيضًا القيام بكل شئ تقريباً.
وترجع تلك الشهرة التي حصل عليها لوح التطوير الأردوينو في المقام الأول إلى سعره المنخفض، وكذلك نتيجة السهولة الكبيرة التي يوفرها الأردوينوعند القيام ببرمجته، وذلك بعكس المتحكمات الدقيقة.
ما هي مكونات الأردوينو؟
على الرغم من أنه هناك الكثير من ألواح الأردوينو الرسمية والتي تكون مختلفة، إلا أنه هناك مجموعة من المكونات المشتركة في الأردوينو أونو (Arduino UNO)، وذلك لكونه أكثر أنواع توفراً في الأسواق وهو أيضاً أكثر تلك الأنواع شهرة، وهو يتكون من:
- المعالج: هو عبارة عن ATmega16U2 وتصل سرعته إلى حوالي 16 ميغاهيرتز.
- ذاكرة فلاش:سعتها حوالي 32 كيلوبايت.
- أما بالنسبة للذاكرة الحية فهي عبارة عن (RAM عبارة عن 2 كيلوبايت).
- جهد التشغيل: سعتها هو 5 فولت
- أما جهد الدخل: يبدأ من 7 فولت حتى 12 فولت.
- عدد المدخلات التماثلية analog :هو 6
- كذلك عدد المخرجات والمدخلات (I/O) الرقمية: فهي عبارة عن 14 ومن بينها 6 مدخلات تماثلية، كما أنها تعمل وفق خاصية عرض النبضة (PWM).
وكافة تلك الخصائص السابقة قد تجعل الأردوينو يبدو مثل لعبة اطفال عند الاستخدام، وذلك في حالة إذا ما تمت مقارنته مع الحاسوب المكتبي أو الهاتف الذكي ولكن لابد على المستخدم ضروري معرفة جيداً أن تلك الخصائص تعد كافية جداً لمعظم المشاريع الإلكترونية، وذلك مهما بلغت من درجة تعقيد حيث أن في عالم الأنظمة المدمجة يتم التعامل مع معطيات أقل بمعدل أكثر من المعطيات التي تتعامل معها تلك الحواسيب والهواتف الذكية.
بالاضافة إلى ذلك أنه بإمكاننا أن نجعل الأردوينو واحد من الأشياء الأكثر قوة من خلال إضافة إليها المزيد من الخصائص، وذلك من خلال استخدام ما يسمى بإسم الأغطية (Shields).
ما هي أغطية الأردوينو؟
في حالة رغبة المستخدم بإضافة المزيد من تلك الخصائص المعينة إلى الأردوينو الخاص به، فهنا لابد له أن يقوم باستخدام غطاء، وتعتبر أغطية الأردوينو عبارة عن بعض الألواح التي يتم تركيبها فوق ألواح الأردوينو، وذلك بهدف الحصول على المزيد من الوظائف والمميزات الإضافية للأردوينو.
ويوجد المئات من أغطية الأردوينو والتي تكون قادرة على إضافة المزيد من الخصائص إلى الأردوينو، مثل إضافة خاصية الواي فاي (Wi-Fi) وكذلك إضافة خاصية البلوتوث (Bluetooth) ويمكنها إضافة نظام تحديد المواقع (GPS) وغيرها الكثير من المميزات والخصائص التي لا تعد ولا تحصى ويمكن اضافتها لألواح التطوير "الأردوينو ".
أبرز الأدوات التي تحتاجها عند الرغبة في عمل مشاريع بإستخدام الأردوينو؟
في البداية لابد العلم أن كافة تلك الأدوات الخاصة بالأردوينو تعد متوفرة داخل الأسواق كما أنها تعتبر رخيصة في السعر، بل إن معظم تلك القطع يكون متوفر داخل كل منزل به شخص يعمل في مجال الإلكترونيات، ومن أبرز تلك الأدوات المطلوبة ما يلي:
- لوح التجارب (Breadboard):هذا اللوح يتم استعماله بهدف إجراء نماذج بشكل أولي لتلك الدوائر الإلكترونية، كما أنه يعد أحد الوسائل المثالية التي تساعد في توصيل العناصر الإلكترونية بشكل مؤقت مع بعضها البعض. كما أن لوح التجارب (Breadboard) يعد وسيلة سريعة، ويتم استخدامه بهدف إجراء الإختبار لدائرة كهربائية ما، ولكن هذه الألواح لا تكون فعالة في حالة قد تم التعامل مع الدوائر الكهربائية الكبيرة، بالإضافة إلى أنها تعتبر رخيصة.
- الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs):في البداية يعتبر الاسم الخاص بتلك الثنائيات الباعثة للضوء هي اختصار للعبارة الإنجليزية Light Emitting Diode، وهي عبارة عن أحد المصادر الضوئية التي تعتبر ذات سعر زهيد، ولكن على الرغم من ذلك إلا أن بإمكانها أن توفر إضاءة قوية وكذلك تتميز بأنها تستهلك قدر بسيط من تلك الطاقة الكهربائية. وتوجد تلك الثنائيات الباعثة للضوء بالعديد من الألوان المختلفة، كما أنها لا تتعرض التسخين مثل الذي يحدث مع المصابيح الأخرى، وذلك بفضل أنها لا تستهلك سوى قدر ضئيل من الطاقة الكهربائية، كما أنها تبقى لفترة طويلة دون أن تتعطل، وهي تتمثل في المصابيح الليد التي توجد حولنا وداخل شاشات التلفزيون، وتستخدم في أضواء السيارة الكاشفة، وغيرها الكثير من الأشياء الأخرى التي توجد بها.
- أزرار الضغط: هي تلك الأزرار التي تكون عبارة عن زر ولكن عند القيام بالضغط عليه سوف تكتمل الدائرة، وهو الأمر الذي سوف يسمح بمرور التيار الكهربائي، وعندها تغير الفولطية في الغالب تتغير من 0 فولط نتيجة لعدم مرور تيار حتى 5 فولت، وبعدها يكتشف لوح الأردوينو هذا التغير فيستجيب له بناءاً على ذلك.
- الطنان الكهربائي (buzzer):يعتبر هذا الطنان الكهربائي عبارة عن أحد الأجهزة أو مكبر صوت ذات حجم صغير، وهو يقوم بإصدار الأصوات بداية من الإشارات الكهربائية، ولكن تلك الأصوات التي يتم إصدارها بعيدة كل البعد عن جودة ونوع تلك الأصوات التي تصدرها مكبرات الصوت الحقيقية.
- المقاومات الكهربائية: تعمل المقاومة الكهربائية على الحد من مرور التيار داخل الدائرة الكهربائية، وتعتبر المقاومات الكهربائية واحدة من أكثر العناصر الكهربائية في الاستعمال، فهي عبارة عن بعض من العناصر العملية جداً والتي تعد ضرورية وحتمية لكل شخص يفضل العمل في مجال للالكترونيات.
- أسلاك التوصيل:يتمثل دور أسلاك التوصيل في توصيل جميع القطع مع بعضها البعض، وذلك فوق لوح التجارب.