Arduino の勉強会平成 23 年 1 月 5 日於 : 鳥取大学

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あつみねはかまや
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1 Arduino の勉強会平成 23 年 1 月 5 日於 : 鳥取大学

2 内容 1 Arduino とはインストールと動作チェック LED の点滅回路液晶 (LCD) の表示電圧計測アナログ出力サーボの動作例題 : ボリュームに応じて LED の明るさを変化させましょう例題 : モータの回転数を変化させましょうこの実習で必要な物品今回使用した型式備考 Arduino 1 個 Arduino Duemilanove 今購入するのなら Arduino uno USB ケーブル 1 本ブレッドボード 1 個 LCD 基板 1

1 Arduino とは Arduino はイタリアで開発されたシステムで Arduio 基板 ( 以後 :Arduino) と Arduino 開発環境 ( 以後 IDE) から構成されたシステムであるこのシステムはオープンハードウエアオープンソフトウエアのであるので

などにもある Arduino の心臓部は Atamel 社の組込み用コンピュータ AVR(ATmega8, ATmega168, ATmega328P, ATMega644P, ATmega1280) でありブレッドボード上に互換機を作成することも安易である IDE は Processing

( コード ) の事をスケッチと呼びますまた拡張ユニットの事をシールドと呼びますシールドには Ethernet や TV に出力するものモータのドライバなど様々な種類が存在します 2 インストールと動作チェック Arduino のホームページ http://www.arduino.

3 1 Arduino とは Arduino はイタリアで開発されたシステムで Arduio 基板 ( 以後 :Arduino) と Arduino 開発環境 ( 以後 IDE) から構成されたシステムであるこのシステムはオープンハードウエアオープンソフトウエアのであるので多くの互換機が存在するただし Arduino を名乗れるのはプロジェクトで承諾されてものだけである ( プロジェクト開発されたものに限定されています ) 購入は日本国内ではスイッチサイエンスや千石電商など様々なところで売られており簡単にできるまた互換機は学研の大人の科学などにもある Arduino の心臓部は Atamel 社の組込み用コンピュータ AVR(ATmega8, ATmega168, ATmega328P, ATMega644P, ATmega1280) でありブレッドボード上に互換機を作成することも安易である IDE は Processing の開発環境で言語は Writing(C 言語 [avr-gcc] を基に関数を増やした感じのもの ) であるしたがって C 言語が判れば簡単に開発することができる他にも様々な開発環境が存在します豊富なサンプルプログラムが存在するので勉強するには最適です Arduino はプログラム ( コード ) の事をスケッチと呼びますまた拡張ユニットの事をシールドと呼びますシールドには Ethernet や TV に出力するものモータのドライバなど様々な種類が存在します 2 インストールと動作チェック Arduino のホームページから Arduino Software をダウンロードして解凍を行います解凍できると右のような内容のフォルダが作成されます Arduino と PC を接続します Duemilanove の場合は自動的に Driver が入ります Uno の場合は Drivers 内のファイルでインストールする必要があります 2

4 フォルダ内の arduino をダブルクリックして IDE を立ち上げますメニューバー内の Tools の Board と Serial Port を合わせます Serial Port が判らない場合はデバイスマネージャで確認してくださいサンプルプログラムを読みますメニューバーの File Examples Basic Blink を読み込みますコンパイルして Arduino に転送し実行しますを押しますこれで一連の動作を行ってくれますアップロード後は自動的にプログラムが動作します基板上の L のランプが点滅します 3

3 LED の点滅回路 Example の Blink は LED を点滅するプログラムでしたプログラムを下に示します /* Blink Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly. This example code is in the public domain.

5 3 LED の点滅回路 Example の Blink は LED を点滅するプログラムでしたプログラムを下に示します /* Blink Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly. This example code is in the public domain. */ void setup() { // initialize the digital pin as an output. // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards: pinmode(13, OUTPUT); void loop() { digitalwrite(13, HIGH); delay(1000); digitalwrite(13, LOW); delay(1000); // set the LED on // wait for a second // set the LED off // wait for a second C 言語と同じく /* */ や // は注釈行を示します setup 関数と loop 関数が定義されていることがわかりますこのように Arduino では setup 関数で初期化し loop 関数を実行しますつまりこの 2 つの関数を定義することで Arduino は動作しますこの blink は Setup 関数で pinmode(13, OUTPUT); と宣言し Disital の 13 番を出力モードにし loop 関数で Digital の 13 番の信号を 1 秒間隔で On-off し LED を点滅させていることがわかります 13 番は 1kΩの抵抗が直列に入っているので下記のようなに直接 LED を刺す事が出来ますが余所では抵抗が入っていないのでしてはいけません 4

6 Digital の 4 に変更してみましょう配線図は次のようになります抵抗は 1kΩ ですプログラムは各自考えてみましょう電子回路に使用する LED は通常 20mA 程度の電流まで流せますまたマイコン (Arduino や PIC など ) も 1 ポートあたり 20-25mA 程度まで可能ですそれ以上の電流が必要な場合は別途回路が必要となります 5

4 液晶 (LCD) の表示サンプルを例に説明しますメニューバーの File --> Example --> LiquidCrystal Display を呼び出します LCD に合わせてピンの配置を変更するためスケッチ中の LiquidCrystal(rs, rw, enable, d4, d5, d6, d7) を変更します #include <LiquidCrystal.

7 4 液晶 (LCD) の表示サンプルを例に説明しますメニューバーの File --> Example --> LiquidCrystal Display を呼び出します LCD に合わせてピンの配置を変更するためスケッチ中の LiquidCrystal(rs, rw, enable, d4, d5, d6, d7) を変更します #include <LiquidCrystal.h> // initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(7,8,6,2,3,4,5); void setup() { // set up the LCD's number of columns and rows: lcd.begin(16, 2); // Print a message to the LCD. lcd.print("hello, world!"); void loop() { // Turn off the display: lcd.nodisplay(); delay(500); // Turn on the display: lcd.display(); delay(500); リファレンスの見方を覚えましょう接続は下記のようになります Arduino : LCD 5V : VD Gnd : GND Digital2 : 4 Digital3 : 5 Digital4 : 6 Digital5 : 7 Digital6 : E Digital7 : RS Digital8 : RW 2 行目に表示をしたい時には setcursor() 関数を使用します 6

8 5 電圧計測 4. の液晶 (LCD) の表示のプログラムを変更して作成します #include <LiquidCrystal.h> // initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(7,8,6,2,3,4,5); void setup() { // set up the LCD's number of columns and rows: lcd.begin(16, 2); lcd.print("tottori Univ!"); void loop() { int analogdata; float Volt; analogdata=analogread(0); Volt= 5.0*(float)analogData/1023; lcd.setcursor(0,1); lcd.print("volt="); lcd.print(volt); lcd.print("v"); delay(10); analogread でまでのデータを読むことができます最後の Delay はあまり早すぎて LCD の表示が見えなくなるのを防ぐためです Arduino からは 5V の出力が 1 箇所なのでブレッドボードを使用して液晶とボリュームに分岐させます Arduino のサンプルには USB を使用した仮想シリアルポートへの出力もあります File Exsamples Analog AnalogInOutSerial でスケッチを読み込み書き込みを行います仮想シリアルのデータはを押すことでモニタすることが可能です 7

9 6 アナログ出力 Arduino にはアナログ出力がありませんが PWM を使用して信号の強弱をつけることができますここではサンプルを利用して説明します File examples Basic Fade でスケッチを読み込みます 1.LED の時を例に Digital9 に LED を接続します int brightness = 0; int fadeamount = 5; void setup() { // declare pin 9 to be an output: pinmode(9, OUTPUT); void loop() { // set the brightness of pin 9: analogwrite(9, brightness); // how bright the LED is // how many points to fade the LED by // change the brightness for next time through the loop: brightness = brightness + fadeamount; // reverse the direction of the fading at the ends of the fade: if (brightness == 0 brightness == 255) { fadeamount = -fadeamount ; // wait for 30 milliseconds to see the dimming effect delay(30); analogwrite 関数で出力していますこのように簡単に LED の明るさを変えたりすることが可能です使える出力は PWM と書かれているところだけです 8

10 7 サーボの動作サーボはラジコンとかで使用されるもので角度を調整できますタイプには JR 型や F タイプなどあります今回使用するのは JR タイプです正確に使用するためには信号発生を接続しパルス幅と角度の関係を見ておく必要がありますが今回は動くことだけを確認します #include <Servo.h> Servo myservo; int pos = 0; // create servo object to control a servo // a maximum of eight servo objects can be created // variable to store the servo position void setup() { myservo.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object void loop() { for(pos = 0; pos < 180; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees { // in steps of 1 degree myservo.write(pos); // tell servo to go to position in variable 'pos' delay(15); // waits 15ms for the servo to reach the position for(pos = 180; pos>=1; pos-=1) // goes from 180 degrees to 0 degrees { myservo.write(pos); // tell servo to go to position in variable 'pos' delay(15); // waits 15ms for the servo to reach the position 正確に動作させるには setup() 関数内の attach メソッドを変更します詳しくはリファレンスマニュアルを参照してください接続はブレッドボードを介して制御線 ( 橙色 ) を Digital9 に電源 ( 赤色 ) を 5V に Gnd( 茶色 ) を Gnd に接続します 9

11 8 例題 : ボリュームに応じて LED の明るさを変化させましょうヒント analogread はまで値をとれますが AnalogWrite はまでですこの変換は map 関数を使用すると簡単に出来ます 9 例題 : モータの回転数を変化させましょうモータの回転数を制御するのも PWM です FET スイッチを使用して行います可聴周波数で制御をおこなうと音が耳触りな場合がありますその時は PWM 周波数を変化させる必要があります必要以上に速くすると電子回路を良く考える必要が出てきます 10

Arduinoで組込み制御

Arduinoで組込み制御 Arduino で組込み制御 Arduino で組込み制御目次 1 Arduino とは? 2 Arduino をダウンロードしよう 3 Arduino のサンプルを使ってみよう 4 フルカラー LED を点灯させるプログラムを書いてみよう 5 LCD ディスプレイで文字を表示してみよう 6 小型 DC モータを制御してみよう 7 マトリクス LED で文字を点灯させよう Arduino とは?1

Arduino の勉強会 平成 23 年 1 月 5 日於 : 鳥取大学

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