अरुडिनो पीसी: 4 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

यद्यपि एक माइक्रोकंट्रोलर एक चिप पर एक एकीकृत प्रोसेसर, मेमोरी और I/O बाह्य उपकरणों के साथ एक कंप्यूटर है, फिर भी एक छात्र के लिए, यह अन्य डीआईपी एकीकृत सर्किट से शायद ही अलग लगता है। इसलिए, हमने "डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स" पाठ्यक्रम में भाग लेने वाले हाई स्कूल के छात्रों के लिए एक प्रोजेक्ट "Arduino PC" को एक असाइनमेंट के रूप में डिज़ाइन किया है। इसके लिए उन्हें दी गई परियोजना आवश्यकताओं (नीचे चर्चा की गई) को प्राप्त करने के लिए टिंकरकाड में एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को डिजाइन और अनुकरण करने की आवश्यकता है। लक्ष्य छात्रों को माइक्रोकंट्रोलर को एक पूर्ण कंप्यूटर के रूप में देखने में सक्षम बनाना है (हालांकि क्षमता में प्रतिबंधित है) जिसका उपयोग कस्टम कीबोर्ड और एलसीडी (लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले) के साथ किया जा सकता है। यह हमें कक्षा में सीखी गई अवधारणाओं का उपयोग करने में उनके कौशल की जांच करने की भी अनुमति देता है।

इस असाइनमेंट प्रोजेक्ट के लिए, हम टिंकरकाड की अनुशंसा करते हैं ताकि छात्रों को घटकों के लिए डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स लैब के आसपास न रहना पड़े, और अपनी सुविधानुसार काम कर सकें। साथ ही, प्रशिक्षकों द्वारा साझा किए जाने के बाद टिंकरकाड पर प्रत्येक छात्र की परियोजना की स्थिति को ट्रैक करना आसान होता है।

परियोजना के लिए छात्रों की आवश्यकता है:

1. 15 इनपुट कुंजियों के साथ एक कस्टम कीबोर्ड डिज़ाइन करें (निर्देशों के लिए अंक 0-9 और 5 के लिए 10 कुंजियाँ +, -, x, / और =) और अधिकतम 4 कनेक्टिंग (डेटा) पिन (बिजली आपूर्ति प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले 2 पिन के अलावा) Arduino Uno को इनपुट भेजने के लिए।
2. Arduino Uno के साथ LCD इंटरफ़ेस करें।
3. Arduino Uno के लिए दबाए गए कुंजी की व्याख्या करने और इसे LCD पर प्रदर्शित करने के लिए सरल कोड लिखें।
4. सभी इनपुट और परिणाम को हमेशा -32, 768 से 32, 767 की सीमा के भीतर पूर्णांक मानते हुए सरल गणितीय संचालन (पूर्णांक इनपुट से अधिक) करने के लिए।

यह परियोजना छात्रों को सीखने में मदद करती है

1. बाइनरी कोड में विभिन्न इनपुट को एनकोड करें।
2. डिजिटल सर्किट का उपयोग करके एक बाइनरी एन्कोडर डिज़ाइन करें (यह कीबोर्ड सर्किट डिज़ाइन का दिल है)।
3. अलग-अलग इनपुट को उनके बाइनरी एनकोडिंग से पहचानें (डिकोड)।
4. Arduino कोड लिखें।

आपूर्ति

परियोजना की आवश्यकता है:

1. एक स्थिर इंटरनेट कनेक्शन के साथ एक पर्सनल कंप्यूटर तक पहुंच।
2. एक आधुनिक ब्राउज़र जो टिंकरकाड का समर्थन कर सकता है।
3. एक टिंकरकाड खाता।

चरण 1: कीबोर्ड सर्किट डिजाइन करना

कीबोर्ड सर्किट को डिजाइन करना परियोजना के प्रमुख घटकों में से एक है, जिसके लिए छात्रों को 15 प्रमुख इनपुटों में से प्रत्येक को अलग-अलग 4-बिट पैटर्न में एन्कोड करने की आवश्यकता होती है। हालांकि 16 अलग-अलग 4-बिट पैटर्न हैं, हालांकि, डिफ़ॉल्ट स्थिति का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक 4-बिट पैटर्न की विशेष रूप से आवश्यकता होती है, जब कोई कुंजी नहीं दबाई जाती है। इसलिए हमारे कार्यान्वयन में, हमने डिफ़ॉल्ट स्थिति का प्रतिनिधित्व करने के लिए 0000 (यानी, 0b0000) असाइन किया है। फिर, हमने दशमलव अंक 1-9 को उनके वास्तविक 4-बिट बाइनरी प्रतिनिधित्व (यानी, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 और 1001) द्वारा एन्कोड किया, और दशमलव अंक 0 से 1010 (यानी, 0b1010)। गणितीय संक्रियाओं '+', '-', 'x', '/' और '=' को क्रमशः १०११, ११००, ११०१, १११० और ११११ के रूप में एन्कोड किया गया था।

एन्कोडिंग को ठीक करने के बाद, हमने चित्र में दिखाए अनुसार सर्किट को डिज़ाइन किया, जहाँ कुंजियों को स्विच (पुश बटन) द्वारा दर्शाया गया है।

चरण 2: एलसीडी को इंटरफेस करना

Arduino Uno के आउटपुट को देखने के लिए 16x2 LCD का उपयोग किया जाता है। एलसीडी को Arduino के साथ इंटरफेस करने के लिए सर्किटरी काफी मानक है। वास्तव में, टिंकरकाड एक पूर्व-निर्मित Arduino Uno सर्किट प्रदान करता है जो 16x2 LCD के साथ इंटरफेस करता है। हालाँकि, हमारे द्वारा विकसित किए गए कस्टम कीबोर्ड जैसे अन्य बाह्य उपकरणों को बेहतर ढंग से समायोजित करने के लिए एलसीडी के साथ जुड़े कुछ Arduino Uno पिन को बदल सकते हैं। हमारे कार्यान्वयन में, हमने चित्र में दिखाए गए सर्किट का उपयोग किया।

चरण 3: Arduino Uno. के लिए कोड लिखना

कीबोर्ड से आने वाले इनपुट की व्याख्या करने के लिए, और एलसीडी पर परिणाम प्रदर्शित करने के लिए, हमें निर्देशों को Arduino Uno में लोड करना होगा। Arduino के लिए कोड लिखना किसी की अपनी रचनात्मकता पर निर्भर करता है। याद रखें कि Arduino Uno में Atmega328p एक 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर है। इसलिए इसे अतिप्रवाह का पता लगाने और बड़ी संख्या में काम करने के लिए सुधार करने की आवश्यकता है। हालाँकि, हम केवल यह सत्यापित करना चाहते हैं कि Arduino Uno इनपुट को डिकोड कर सकता है और संख्याओं (0-9) और गणितीय निर्देशों के बीच अंतर कर सकता है। इसलिए, हम अपने इनपुट को छोटे पूर्णांक (-32, 768 से 32, 767) तक सीमित रखते हैं, जबकि यह सुनिश्चित करते हैं कि आउटपुट भी उसी सीमा में आता है। इसके अलावा, बटन डिबगिंग जैसे अन्य मुद्दों की जांच के लिए कोई भी काम कर सकता है।

एक सरल कोड जिसका उपयोग हमने परियोजना के कार्यान्वयन में किया था, संलग्न है। इसे टिंकरकाड में कोड संपादक में कॉपी और पेस्ट किया जा सकता है।

चरण 4: सब कुछ एक साथ रखना

अंत में, हमने Arduino के साथ कीबोर्ड की बिजली आपूर्ति पिन को इंटरफेर किया और डेटा पिन (जो 4-बिट डेटा ले जाता है) को डिजिटल पिन 10, 11, 12 और 13 से जोड़ा (क्रम में जैसा कि उल्लेख किया गया है) Arduino कोड)। हमने कीबोर्ड पर प्रत्येक कुंजी के बाइनरी एन्कोडिंग को देखने के लिए प्रत्येक डेटा पिन में एक एलईडी (330-ओम प्रतिरोधी के माध्यम से) भी जोड़ा। अंत में, हम सिस्टम का परीक्षण करने के लिए "सिमुलेशन प्रारंभ करें" बटन दबाते हैं।