Первый проект на Arduino пошагово: руководство из 4 шагов на телефоне

Если хочется собрать первый проект на Arduino пошагово, ещё ничего не зная, есть способ получать подсказки прямо на телефоне: открой страницу проекта в BlueGrays и нажми Собрать по шагам. Пошаговый режим Собираем вместе делит проект на четыре шага: Подготовь детали, Собери схему, Загрузи код и Запусти и проверь. На каждом шаге видно только то, что нужно прямо сейчас, экран телефона не гаснет, пока подключаешь провода, а если остановиться на полпути, кнопка на странице проекта покажет шаг, на котором всё прервалось. Нужны только Arduino Uno, несколько недорогих деталей и компьютер, чтобы загрузить код в плату.

В этой статье мы не просто описываем режим, а проходим с ним реальный проект от начала до конца: собираем бесплатный проект Светофор из приложения за четыре шага. Здесь есть таблица деталей, какой провод к какому пину идёт, выбор платы и порта в Arduino IDE, ожидаемый результат, куда смотреть, если что-то не получается, план на 45–60 минут и три небольших эксперимента после первого проекта. Если интересно, зачем нужен каждый раздел страницы проекта, мы разобрали это в руководстве по странице проекта; здесь речь только о том, как устроен пошаговый режим.

Что такое пошаговый режим и где его найти?

Когда открываешь проект, главная кнопка страницы, Собрать по шагам, находится под названием, рейтингом и кратким описанием; маленькая строка под ней перечисляет четыре остановки: Детали · Схема · Код · Тест. Нажми её, и вместо страницы проекта откроется простой экран, который показывает по одному шагу. Вверху видны пометка Экран не гаснет и счётчик Шаг 1 / 4, внизу — кнопки Назад и Следующий шаг. Текущий шаг и отмеченные детали сохраняются; если закрыть приложение и вернуться на следующий день, на кнопке будет что-то вроде Продолжить · Шаг 2 / 4, и можно продолжить с того же места. В бесплатных проектах открыт каждый шаг руководства; в проектах Premium руководство, как и сам проект, открывается с Premium.

Пример проекта: почему именно «Светофор»?

«Светофор» — один из бесплатных проектов уровня «Новичок» в BlueGrays: красный светодиод горит две секунды, жёлтый коротко вспыхивает, зелёный горит две секунды, затем через жёлтый всё возвращается к красному, и цикл не останавливается. Это хороший первый проект: он на шаг дальше мигания одним светодиодом, но не требует новых понятий — те же три команды (pinMode, digitalWrite, delay) повторяются для трёх пинов. Все знают, как выглядит светофор, поэтому сразу понятно, работает ли он, а детали есть в любом стартовом наборе. Если хочется начать ещё проще, проект Мигающий светодиод проходит те же четыре шага с одним светодиодом и двумя проводами. Версии с кнопкой для пешеходов, перекрёстком и millis() есть в статье о светофоре на Arduino; там используются другие пины, поэтому подключай всё так, как в проекте из приложения, о котором идёт речь здесь.

Шаг 1: Подготовь детали

На первом экране — заголовок 1. Подготовь детали и пометка «Отметь то, что есть. Если чего-то не хватает, лучше узнать сейчас». Ниже перечислены детали проекта с количеством; найди каждую на столе, нажми на неё в списке, чтобы отметить, и полоса вверху заполнится, например «Готово деталей: 3 / 5». Если у тебя Premium и детали сохранены в Мастерской, те, которых там достаточно, отмечены заранее с пометкой Есть в мастерской. Не торопись на этом шаге: обнаружить посреди сборки, что третьего резистора нет, куда неприятнее, чем заметить это до начала.

Если какой-то детали нет, обычно сдаваться не нужно. Вместо резисторов на 330 Ω можно взять 220 Ω: светодиод будет чуть ярче, и оба номинала безопасны. Если номинал резистора неизвестен, введи его цветные полосы в утилиту цветового кода резисторов: 330 Ω читается как оранжевый-оранжевый-коричневый, 220 Ω — красный-красный-коричневый, а четвёртая золотая полоса — это допуск. Для другого светодиода подходящий резистор подберёт калькулятор резистора для светодиода. Если цвета светодиодов другие (скажем, три красных), проект всё равно работает, просто пропадает вид светофора. Если платы пока нет, сначала попробуй схему в симуляции Tinkercad, а перед покупками загляни в руководство по стартовому набору Arduino.

Шаг 2: Собери схему

Если макетная плата в руках впервые, достаточно одного правила: пять отверстий в одном пронумерованном столбце (A–E или F–J) соединены внутри, а канавка посередине разделяет две половины. Длинные ряды по краям — шины питания: шина с красной линией для плюса, с синей — для минуса (GND), и они идут по всей длине, хотя на некоторых длинных макетных платах разделены посередине. На схеме «Светофора» обе ножки каждого светодиода стоят в двух соседних столбцах, резистор перепрыгивает через канавку и переносит одну ножку светодиода на нижнюю половину, а провод к пину Arduino вставляется в столбец, где стоит нижний конец резистора. Другие ножки светодиодов идут каждая своим проводом к синей шине, а синяя шина одним проводом соединяется с пином GND на Arduino. Подробнее — в статье что такое макетная плата.

Светодиод работает только в одну сторону и при обратном подключении не горит. Длинная ножка — анод (+), короткая — катод (-), а у корпуса со стороны короткой ножки слегка плоский край. В этом проекте длинная ножка идёт через резистор к пину Arduino, а короткая — к GND. Резистор ограничивает ток: пин даёт 5 V, на красном светодиоде падает около 2 V, и оставшиеся 3 V на 330 Ω дают примерно 9 mA (3 / 330). С 220 Ω ток вырастет примерно до 14 mA; оба значения комфортны и для светодиода, и для пина Arduino. Светодиод без резистора может быстро выйти из строя и перегружает пин. Если хочется копнуть глубже, об этом рассказывают статьи что такое светодиод и что такое резистор.

1. При отключённом USB-кабеле начни с GND: проведи провод от пина GND на Arduino к шине макетной платы с синей линией.
2. Поставь три светодиода на верхнюю половину макетной платы слева направо: зелёный, жёлтый, красный; две ножки каждого светодиода — в разных столбцах, а все длинные ножки — с одной стороны.
3. От столбца длинной ножки каждого светодиода поставь резистор 330 Ω, который переходит через канавку на нижнюю половину.
4. Проведи провод от столбца короткой ножки каждого светодиода к синей шине GND.
5. Проведи провода от столбцов с нижними концами резисторов к Arduino: резистор красного светодиода — к пину 2, жёлтого — к пину 3, зелёного — к пину 4.
6. В конце проследи пальцем каждый путь: пин, провод, резистор, длинная ножка, светодиод, короткая ножка, GND. Разрывов быть не должно, как и двух концов в одном столбце.
7. Нажми на схему в руководстве, чтобы увеличить её, и сравни со своей сборкой; если всё совпадает, подключи USB-кабель и переходи к «Следующему шагу».

Шаг 3: Загрузи код

На этом шаге показаны исходный код проекта, переключатель Показать блоками в проектах с блоками и раздел Разбор кода, который объясняет код шаг за шагом. Код в плату загружает компьютер, а не телефон, поэтому сначала нужно установить Arduino IDE. Коротко: скачай с официального сайта Arduino версию Arduino IDE 2 для своей операционной системы, установи её и соглашайся на запросы об установке драйверов; обычно это занимает около 10 минут. Подробная инструкция — в статье Установка Arduino IDE. Перенести код на компьютер можно двумя способами: нажать Копировать и отправить его себе сообщением или нажать Копировать ссылку и получить ссылку, которая откроет код на компьютере.

1. Открой Arduino IDE, создай новый скетч через меню «Файл» (File), удали всё, что в нём есть, и вставь код проекта.
2. Подключи Arduino Uno к компьютеру USB-кабелем; на плате должен загореться индикатор ON.
3. В меню «Инструменты › Плата» (Tools › Board) выбери Arduino Uno в группе Arduino AVR Boards.
4. В меню «Инструменты › Порт» (Tools › Port) выбери порт, к которому подключена плата: в Windows это что-то вроде COM3, в macOS имя, начинающееся с /dev/cu.usbmodem или /dev/cu.usbserial, в Linux что-то вроде /dev/ttyACM0.
5. Сначала скомпилируй код значком галочки слева («Проверить», Verify); если ошибок нет, нажми значок стрелки рядом («Загрузка», Upload).
6. Во время загрузки на плате мигают маленькие индикаторы TX и RX; когда панель вывода внизу сообщит, что загрузка завершена, переходи в руководстве к «Следующему шагу».

1// Trafik Lambası / Traffic Light
2void setup() {
3  pinMode(2, OUTPUT);   // Kırmızı LED / Red LED
4  pinMode(3, OUTPUT);   // Sarı LED / Yellow LED
5  pinMode(4, OUTPUT);   // Yeşil LED / Green LED
6}
7
8void loop() {
9  // Kırmızı yanar, 2 sn / Red on, 2 s
10  digitalWrite(2, HIGH);
11  digitalWrite(3, LOW);
12  digitalWrite(4, LOW);
13  delay(2000);
14  // Sarı yanar, 0,3 sn / Yellow on, 0.3 s
15  digitalWrite(2, LOW);
16  digitalWrite(3, HIGH);
17  digitalWrite(4, LOW);
18  delay(300);
19  // Yeşil yanar, 2 sn / Green on, 2 s
20  digitalWrite(2, LOW);
21  digitalWrite(3, LOW);
22  digitalWrite(4, HIGH);
23  delay(2000);
24  // Sarı yanar, sonra başa döner / Yellow on, then back to red
25  digitalWrite(2, LOW);
26  digitalWrite(3, HIGH);
27  digitalWrite(4, LOW);
28  delay(300);
29}
30

Шаг 4: Запусти и проверь

На последнем шаге руководство пишет «Должно работать вот так:» и показывает видео проекта. Схема начинает работать сразу после загрузки кода: красный горит 2 секунды, жёлтый коротко вспыхивает на 0,3 секунды, зелёный горит 2 секунды, затем снова короткий жёлтый и опять красный. Полный цикл длится около 4,6 секунды, и два светодиода никогда не горят одновременно. Очень короткий жёлтый — не ошибка, это результат строки delay(300) в коде; если он всё время ускользает, последи за жёлтым светодиодом несколько циклов. Сравни свою схему с видео по трём вопросам: цвета идут в правильном порядке, длительности близки к видео, каждый светодиод достаточно яркий? Если на все три ответ «да», проект работает.

Тогда нажми Работает! — проект отмечается как готовый, и после короткого праздничного эффекта открывается экран Работает, поздравляем!. Там можно поставить проекту от 1 до 5 звёзд (Оцени проект), перейти дальше через карточку ЧТО СОБРАТЬ ДАЛЬШЕ или вернуться кнопкой К проекту. Если у тебя Premium, а детали проекта не сохранены в «Мастерской», приложение сначала спросит Добавить детали в мастерскую?; выбери Добавить и завершить, и недостающие детали добавятся, а проект будет завершён, так что в следующий раз «Мастерская» правильно покажет, какие проекты можно собрать.

Когда что-то не выходит: «Не получается», «Разбор кода» и форум

• Не получается: эта кнопка рядом с «Работает!» на шаге 4 открывает готовые проверки проекта на том же экране. У «Светофора» 10 проверок: питание, порт, номера пинов, макетная плата, GND, направление светодиода и номинал резистора. В проектах без готовых подсказок она сообщает, что можно написать нам через «Профиль › Поддержка».
• Разбор кода: под кодом на шаге 3. Он начинается с краткого ответа на вопрос «Что делает этот код?», объясняет код шаг за шагом и заканчивается небольшим заданием «Твоя очередь». Если код работает, но непонятно почему, продолжай здесь; как им пользоваться, описано в руководстве по «Разбору кода».
• Форум: в разделе «Обучение › Форум» создай новую тему в категории «Вопрос», приложи чёткое фото схемы (до 5 изображений) и загруженный код через Добавить код. Если в трёх предложениях написать, какой это проект, что ожидалось и что происходит на деле, ответить будет проще. На форуме на вопросы отвечает и Ohmi, талисман BlueGrays.
• Прежде чем просить помощи: отключи USB-кабель, в последний раз сверь схему с рисунком и загрузи код заново. Большинство проблем в первых проектах — это один перевёрнутый светодиод или единственный провод не в том столбце.

План по времени для первого проекта на Arduino

Если начинать с полного нуля, «Светофор» занимает 45–60 минут вместе с настройкой компьютера. Спешить некуда; дольше всего длятся сборка и проверка схемы. Во втором проекте Arduino IDE, выбор платы и порта уже настроены, поэтому тот же путь сокращается до 25–30 минут.

Порядок первых 5 проектов

После «Светофора» спокойнее всего учиться, добавляя по одному новому понятию на проект. Все пять проектов ниже бесплатны в BlueGrays: схема, список деталей, код, блоки и «Разбор кода» открыты. Каждый собирается в пошаговом режиме за те же четыре шага, и каждый добавляет к уже имеющимся деталям не больше одной-двух новых.

Если хочется свернуть с этого пути, Подбор проекта в приложении при ответе Это будет мой первый проект на вопрос «Какой у тебя опыт?» предложит подходящие проекты, а также бесплатный проект для разминки с теми же деталями. Если хочется по дням спланировать, что будет после этих пяти, план изучения Arduino на 30 дней доведёт до второй и третьей недели.

После первого проекта: 3 небольших эксперимента

1. Измени длительности. Замени delay(2000) у красного на delay(5000), обе строки delay(300) у жёлтого — на delay(1000) и загрузи код снова. Цикл вырастет с 4,6 до 9 секунд и станет больше похож на настоящий светофор. Этот эксперимент показывает, что число в коде напрямую задаёт поведение схемы.
2. Добавь второй зелёный светодиод для пешеходов. Возьми ещё один светодиод, резистор 330 Ω и два провода, собери такое же подключение на свободном пине 5 и добавь pinMode(5, OUTPUT) в setup(). Напиши digitalWrite(5, HIGH) в части, где горит красный, и digitalWrite(5, LOW) в трёх остальных. Пешеходы видят зелёный, пока машины ждут на красный; когда видно, какие строки меняются ради одного светодиода, понимание пинов и выходов закрепляется.
3. Сделай жёлтый мигающим. Замени часть с жёлтым после зелёного тремя повторами, в которых жёлтый горит 300 мс и гаснет на 300 мс. Сначала скопируй строки трижды вручную, затем сделай то же самое циклом for (int i = 0; i < 3; i++). Это естественный переход к главной идее следующего проекта — Полицейская мигалка на светодиодах.

Главная польза первого проекта на Arduino — не три горящих светодиода, а сам процесс из четырёх шагов: узнать детали, собрать схему по рисунку, загрузить код и сравнить результат с ожидаемым поведением. Этот процесс одинаков и для «Светофора», и для проекта с датчиками, до которого дело дойдёт через несколько месяцев. Открой BlueGrays на телефоне, нажми «Собрать по шагам» в «Светофоре», и все шаги из этой статьи будут ждать тебя на экране.