CC BY
906
УДК: 62-526
КРАТКИЙ ОБЗОР И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO
Е.Я.Омелъченко, В.О.Танич, А.С. Маклаков, Е.А.Карякина
Магнитогорский государственный технический университет, Россия, г. Магнитогорск [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Аннотация
В статье рассматриваются возможности аппаратной вычислительной платформы Arduino применительно к мехатронным комплексам. Приводится функциональное описание и технические характеристики на примере платы Arduino UNO. Составлен сравнительный анализ аппаратной части наиболее актуальных плат. Определены перспективы применения микропроцессорной платформы Arduino для обучения и проектирования в области управления физическими процессами.
Ключевые слова: аппаратная вычислительная платформа Arduino, управления физическими процессами, функциональное описание, сравнительный анализ.
SUMMARY AND PROSPECTS OF APPLICATIONS OF MICROPROCESSOR PLATFORM ARDUINO
E.Ya. Omelchenko, V.O. Tanich, A.S. Maklakov, E.A. Karyakina
Nosov Magnitogorsk State Technical University Russia, Magnitogorsk [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Abstract
The article discusses the possibilities of the Arduino. The functional description and the specification are represented on the example of Arduino UNO. The comparative analysis of the most relevant boards Arduino is complied. The prospects for the use of microprocessor Arduino platform for learning and design in the field of physical computing are identified.
Key words: Arduino, physical computing, functional description, comparative analysis
Актуальность и цель работы
В настоящее время существует множество микроконтроллеров и платформ для осуществления управления физическими процессами применительно к микропроцессорным комплексам. Большинство этих устройств объединяют разрозненную информацию о программирова-нии и заключают ее в простую в использовании сборку. Фирма Arduino (Италия), в свою очередь, тоже упрощает процесс работы с микроконтроллерами, однако обеспечивает ряд преимуществ перед другими устройствами из-за простой и понятной среды программирования, низкой цены и множеством плат расширения. Для преподавателей, студентов и любителей платформа Arduino может стать основным элементом для исследования и решения задач в областях мехатроники и робототехники.
Целью статьи является анализ возможностей аппаратной вычислительной платформы Arduino, ознакомление с функциональным описанием и техническими характеристиками на примере платы Arduino UNO, составление сравнительной характеристики наиболее популярных плат Arduino и определение перспектив применения данного устройства.
Основные достоинства и описание платформы Arduino
Arduino - это инструмент для проектирования электронных устройств, более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Это платформа, предназначенная для управления физическими процессами с использованием ЭВМ с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения. Платы Arduino строятся на основе микроконтроллеров фирмы Atmel, а также элементов обвязки для программирования и интеграции с другими схемами (табл. 1). На платах присутствует линейный стабилизатор напряжения +5 В или +3,3 В. Тактирование осуществляется на частотах 8, 16 или 87 МГц кварцевым резонатором. В микроконтроллер предварительно прошивается загрузчик, поэтому внешний программатор не нужен. На концептуальном уровне все платы программируются через RS-232. Интегрированная среда разработки Arduino — это кроссплатформенное приложение на Java, включающее в себя редактор кода, компилятор и модуль передачи прошивки в плату. Среда разработки основана на языке программирования Processing и спроектирована для программирования новичками, не знакомыми близко с разработкой программного обеспечения. Строго говоря, это-язык C++, дополненный некоторыми библиотеками. Программы обра-
Таблица
Сравнительная характеристика плат Arduino
Arduino Процессор At m cl Флеш-память, SRAM Двоичные ШИМ Аналоговые Размеры,
Вид Тактовая частота, МГц КБ КБ входы/ выходы ВЫХОДЫ входы мм
Nano ATmegal68 or ATmega328 8 16/32 1 14 6 8 43 х 18
Diecimila ATmegal68 16 16 1 14 6 6 68,6 х 53.3
Uno ATmega328P 16 32 2 14 6 6 68,6 х 53.3
Leonardo Atmega32u4 16 32 2 14 6 12 68,6 х 53.3
Mega2560 ATmega2560 16 256 8 54 14 16 101,6 х 53.3
Due SAM3X8E ARM Cortex-M3 87 512 256 54 12 12 + 2ЦАП 101,6 X 53,3
батываются с помощью препроцессора, а затем компилируется с помощью AVR-GCC. Преимуществами плат семейства Arduino являются [1,2]:
1. Большое количество доступных вариантов в линейке Arduino с возможностью выбора наиболее подходящего готового контроллера из большого списка устройств, имеющих в широких пределах варьируемые параметры.
2. Наличие плат расширения, предназначенных для увеличения функционала и выполнения конкретизированных технических задач без необходимости самостоятельного проектирования дополнительной периферии (платы для управления двигателями, датчиковые платы, беспроводные интерфейсы, дисплеи, устройства ввода) - несколько десятков видов, более 300 вариантов исполнения.
3. Полностью адаптированная для конечного пользователя среда программирования, подходящая для всей линейки плат Arduino и их клонов, включая ПО для программирования контроллеров для ОС Android.
4. Свободная бесплатная лицензия на устройства и ПО.
5. Существует полный русский перевод языка Arduino, предназначенный для преодоления языкового барьера при распространении платформы по России.
Функциональное описание и технические характеристики на примере платы Arduino UNO
Arduino Uno - этот контроллер построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи. На рис. 1 представлен общий вид платы и упрощённая принципиальная схема. В табл. 2 приведены технические характеристики [3].
Перспективы использования Arduino
Платформа Arduino по техническому оснащению идеально подходит для образовательного процесса по проектированию различных мехатронных систем и роботов [4], благодаря понятной среде программирования и возможности наблюдения физических процессов в реальном времени. Более мощные платы Arduino (Due) применимы для решения сложных технических задач, связанных с разработкой больших проектов и их комплексной автоматизации.
_J_I_|_
ЗУЗ 5У VIN
Рис. 1. Общий вид иупрощеннаясхемаподключения платы ЛМпто
иыо
Таблица 2
Технические характеристики платы ЛгЖлто иЫО
Микроконтроллер ATmega328
Рабочее напряжение 5 В
Входное напряжение (рекомендуемое) 7-12 В
Входное напряжение (предельное) 6-20 В
Цифровые Входы/Выходы 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
Аналоговые входы 6
Постоянный ток через вход/выход 40 мА
Флеш-память 32 Кб, из которых 0,5 Кб используются для загрузчика
ОЗУ 2 Кб
ББРЯОМ 1 Кб
Тактовая частота 16 МГц
Список литературы
1. Arduino.ru: Официальный сайт АМшпо в России [Электронный ресурс].- Режим доступа:Шр://аМшпо.ги/, свободный. - Загл. с экрана.
2. Wikipedia: сайт Wikipedia [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino, свободный. - Загл. с экрана.
3. Atmel.com: официальный сайт аШе! [Электронный ресурс].-
Режим доступа: http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf, свободный. - Загл. с экрана.
4. Радионов A.A. Электрооборудование и электроавтоматика — М.: Магнитогорск, 2011. — 126 с.
УДК 621.771.25-83
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СТАНА ISF5 НА КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ
И.Р. Сафин, С.И. Лукьянов, Е.Э. Бодрое
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», институт ЭиАС, кафедра ЭиМЭ [email protected], [email protected]
Аннотация
В данной статье рассмотрено влияние параметров настройки электроприводов стана ISF5 на качество профиля проката для армирования железобетонных конструкций. Определена значимость влияния факторов на глубину профиля по критерию Фишера. Выявлена необходимость построения системы управления размоточным аппаратом для повышения точности глубины профиля.
Ключевые слова: арматурный прокат, дисперсионный анализ, глубина профиля
INVESTIGATION OF SETTINGS ELECTRIC OF DRIVE ISF5 MILL INFLUENCE ON PRODUCT QUALITY I.R. Safin, S.I. Lukiyanov, E.E. Bodrov
Nosov Magnitogorsk State Technical University Institute of Power Engineering and Automated Systems, Chair of Electronics and Microelectronics [email protected], [email protected]
Abstract
In this article the influence of the electric drive mill ISF5 settings on the quality of profile of the steel which is used for reinforced concrete structures is considered. The significance of the factors influencing on the profile's depth by Fisher' method is determined. And identified the necessity to build a control system for unwinding apparatus for improving the accuracy of the profile's depth.
