آموزش صفر تا صد آردوینو با 8 درس رایگان (فیلم+PDF)

بعد از حدود ۱ هفته گشت و گذار در اینترنت و از بین هزاران ویدیو، یک مجموعه بی نقص و کامل ویدیویی را برای یادگیری سریع آردوینو گلچین کرده ایم. این مجموعه کامل برای شروع از صفر و برای همه سطوح مناسب می باشد. بعد از آن نیز بهترین جزوه PDF فارسی موجود در اینترنت را جهت تکمیل یادگیری می توانید دانلود کنید.

مفاهیم نکات و اصول مهم آردوینو (یادگیری همینها یعنی هشتاد درصد راه !!)

آردوینو (Arduino) یک بستر ساده برای ساخت پروژه‌های الکترونیکی و برنامه‌نویسی سخت‌افزار است. با آردوینو می‌توانید اطلاعات را از حسگرها دریافت کنید، آن‌ها را پردازش کنید و سپس وسایلی مانند چراغ، موتور، نمایشگر و رله را کنترل کنید.

برای مثال می‌توان پروژه‌ای ساخت که:

دما را اندازه بگیرد → اگر هوا گرم شد → فن را روشن کند.

یا:

فاصله را اندازه بگیرد → اگر جسم نزدیک شد → زنگ هشدار را فعال کند.

به همین دلیل آردوینو برای یادگیری الکترونیک، برنامه‌نویسی، رباتیک و اینترنت اشیا بسیار مناسب است.

مسیر اصلی یادگیری را می‌توان این‌گونه خلاصه کرد:

برد آردوینو → پایه‌ها → مدار ساده → برنامه‌نویسی → ورودی و خروجی → حسگر → موتور و رله → ارتباطات → پروژه واقعی

برد آردوینو چیست؟

آردوینو فقط یک نرم‌افزار نیست. مهم‌ترین بخش آن یک برد الکترونیکی قابل برنامه‌ریزی است.

مدل‌های مختلفی وجود دارند، اما برای شروع معمولاً بردی مانند:

Arduino Uno (آردوینو اونو)

انتخاب مناسبی است.

روی برد قطعه‌ای به نام:

Microcontroller یا میکروکنترلر

وجود دارد.

میکروکنترلر را می‌توان یک رایانه بسیار کوچک در نظر گرفت که برنامه شما را اجرا می‌کند.

البته توان آن با کامپیوتر شخصی قابل مقایسه نیست، اما برای کنترل حسگرها، موتور، چراغ و تجهیزات الکترونیکی بسیار مناسب است.

تفاوت آردوینو با کامپیوتر

وقتی برنامه‌ای را روی کامپیوتر اجرا می‌کنید، سیستم‌عامل، پردازنده قدرتمند، حافظه زیاد و فضای ذخیره‌سازی بزرگی دارید.

اما در آردوینو معمولاً با منابع بسیار محدودتری کار می‌کنید.

هدف آردوینو بیشتر این است:

یک برنامه مشخص را بارها و بارها اجرا کند و با محیط فیزیکی ارتباط داشته باشد.

مثلاً کنترل دمای گلخانه یا حرکت یک ربات.

Arduino IDE چیست؟

برای نوشتن برنامه معمولاً از:

Arduino IDE یا محیط برنامه‌نویسی آردوینو

استفاده می‌شود.

IDE مخفف Integrated Development Environment و به معنی «محیط یکپارچه برنامه‌نویسی» است.

در این محیط:

1. برنامه را می‌نویسید.
2. آن را بررسی می‌کنید.
3. برد را به رایانه وصل می‌کنید.
4. برنامه را روی برد می‌فرستید.

این فرایند ارسال برنامه به برد معمولاً:

Upload یا بارگذاری برنامه

نامیده می‌شود.

Sketch چیست؟

برنامه‌ای که برای آردوینو می‌نویسید معمولاً:

Sketch یا برنامه آردوینو

نامیده می‌شود.

یک برنامه بسیار ساده چنین ساختاری دارد:

void setup() {

}

void loop() {

}

این دو بخش پایه تقریباً در تمام پروژه‌های ابتدایی دیده می‌شوند.

تابع setup چیست؟

setup() فقط یک بار هنگام روشن‌شدن یا راه‌اندازی برد اجرا می‌شود.

مثلاً اگر بخواهیم پایه شماره 13 را به‌عنوان خروجی معرفی کنیم:

void setup() {
    pinMode(13, OUTPUT);
}

pinMode یعنی تعیین حالت پایه.

در اینجا گفته‌ایم:

پایه 13 یک خروجی است.

تابع loop چیست؟

loop() بعد از اجرای setup دائماً تکرار می‌شود.

مثلاً:

void loop() {
    digitalWrite(13, HIGH);
}

یعنی خروجی پایه 13 را فعال کن.

وقتی برنامه به انتهای loop() برسد، دوباره از ابتدا اجرا می‌شود.

پس می‌توان گفت:

setup = یک بار

loop = تکرار دائمی

این یکی از مهم‌ترین مفاهیم آردوینو است.

Pin یا پایه چیست؟

روی برد آردوینو تعدادی اتصال وجود دارد که:

Pin یا پایه

نامیده می‌شوند.

از طریق این پایه‌ها، آردوینو با قطعات خارجی ارتباط برقرار می‌کند.

مثلاً:

• کلید
• LED
• حسگر دما
• موتور
• نمایشگر

به پایه‌های برد متصل می‌شوند.

پایه‌ها انواع مختلفی دارند.

پایه دیجیتال چیست؟

Digital Pin یا پایه دیجیتال معمولاً با دو حالت اصلی کار می‌کند:

HIGH

و:

LOW

به‌صورت ساده می‌توان گفت:

HIGH = فعال

LOW = غیرفعال

مثلاً برای روشن‌کردن یک LED:

digitalWrite(13, HIGH);

و برای خاموش‌کردن:

digitalWrite(13, LOW);

INPUT و OUTPUT

هر پایه دیجیتال می‌تواند در حالت‌های مختلف قرار گیرد.

INPUT یعنی ورودی

برای دریافت اطلاعات.

OUTPUT یعنی خروجی

برای ارسال فرمان.

مثلاً اگر LED به پایه 8 وصل باشد:

pinMode(8, OUTPUT);

اگر کلید به پایه 2 وصل باشد:

pinMode(2, INPUT);

یعنی پایه 2 اطلاعات را از کلید دریافت می‌کند.

digitalRead چیست؟

برای خواندن وضعیت یک پایه دیجیتال از:

digitalRead()

استفاده می‌شود.

مثلاً:

int buttonState = digitalRead(2);

وضعیت پایه 2 خوانده می‌شود و داخل متغیر buttonState ذخیره می‌شود.

می‌توان سپس تصمیم گرفت:

if (buttonState == HIGH) {
    digitalWrite(8, HIGH);
}

یعنی:

اگر کلید فعال شد، LED را روشن کن.

اینجا اولین ارتباط واقعی بین برنامه‌نویسی و سخت‌افزار شکل می‌گیرد.

ورودی آنالوگ چیست؟

بعضی اطلاعات فقط روشن یا خاموش نیستند.

مثلاً دما، نور یا مقدار یک ولوم می‌تواند مقدارهای مختلفی داشته باشد.

برای چنین کاربردهایی از:

Analog Input یا ورودی آنالوگ

استفاده می‌کنیم.

مثلاً:

int value = analogRead(A0);

آردوینو مقدار ورودی پایه A0 را اندازه‌گیری می‌کند.

در بردهای رایج مبتدی مانند Uno، نتیجه خواندن ورودی آنالوگ معمولاً عددی بین:

0 تا 1023

است.

این عدد نماینده مقدار ولتاژ اندازه‌گیری‌شده نسبت به مرجع مبدل آنالوگ به دیجیتال است.

PWM چیست؟

گاهی می‌خواهیم خروجی فقط روشن یا خاموش نباشد.

مثلاً:

• نور LED را کم و زیاد کنیم.
• سرعت موتور را کنترل کنیم.

در برخی پایه‌ها قابلیتی به نام:

PWM یا مدولاسیون پهنای پالس

وجود دارد.

با دستور:

analogWrite(9, 128);

می‌توان روی پایه مناسب یک سیگنال PWM ایجاد کرد.

در بردهای کلاسیک مانند Uno مقدار معمول analogWrite بین:

0 تا 255

است.

مثلاً:

0 تقریباً خاموش

و:

255 حداکثر خروجی PWM

است.

نکته مهم این است که PWM الزاماً یک ولتاژ آنالوگ واقعی نیست؛ بلکه با خاموش و روشن‌کردن سریع خروجی، اثر متوسطی ایجاد می‌کند.

LED و مقاومت

یکی از اولین پروژه‌های آردوینو روشن‌کردن:

LED یا دیود نورافشان

است.

اما LED را نباید بدون توجه به جریان مستقیماً به منبع تغذیه متصل کرد.

معمولاً یک:

Resistor یا مقاومت

به‌صورت سری استفاده می‌شود تا جریان محدود شود.

برای تمرین‌های معمول، مقاومت‌هایی مانند 220 یا 330 اهم زیاد دیده می‌شوند، اما مقدار مناسب به LED، ولتاژ و مدار بستگی دارد.

این نکته مهم است:

آردوینو ابزار آموزشی است، ولی قوانین برق همچنان برقرار هستند.

اتصال اشتباه می‌تواند قطعات یا حتی برد را خراب کند.

بردبورد چیست؟

Breadboard یا بردبورد صفحه‌ای برای ساخت مدارهای آزمایشی بدون لحیم‌کاری است.

می‌توانید:

• مقاومت
• LED
• کلید
• حسگر

را روی آن قرار دهید و با سیم به آردوینو وصل کنید.

برای فرد مبتدی، داشتن یک Breadboard و تعدادی:

Jumper Wire یا سیم رابط

بسیار مفید است.

GND چیست؟

روی برد پایه‌هایی با نام:

GND

وجود دارند.

GND یا Ground را می‌توان زمین یا مرجع صفر ولتاژ مدار در نظر گرفت.

وقتی چند مدار یا ماژول به یکدیگر متصل می‌شوند، در بسیاری از موارد باید مرجع زمین مشترک داشته باشند.

نبودن زمین مشترک یا Common Ground یکی از دلایل رایج رفتار عجیب مدارهای مبتدی است.

ولتاژ 5V و 3.3V

روی بعضی بردهای آردوینو پایه‌هایی برای:

5V

و:

3.3V

وجود دارد.

همه قطعات با یک ولتاژ کار نمی‌کنند.

بعضی حسگرها 5 ولت و بعضی 3.3 ولت هستند.

اتصال ولتاژ بیشتر از مقدار مجاز به یک قطعه می‌تواند آن را خراب کند.

بنابراین قبل از اتصال هر حسگر یا ماژول، مشخصات آن را بررسی کنید.

همچنین پایه‌های ورودی و خروجی آردوینو برای تأمین جریان زیاد طراحی نشده‌اند.

مثلاً موتور را نباید مستقیماً از پایه دیجیتال تغذیه کرد.

Sensor چیست؟

Sensor یا حسگر وسیله‌ای است که اطلاعات محیط را اندازه‌گیری می‌کند.

مثلاً:

• حسگر دما
• حسگر نور
• حسگر رطوبت
• حسگر فاصله
• حسگر حرکت

منطق پروژه معمولاً چنین است:

محیط → حسگر → آردوینو → پردازش → تصمیم

مثلاً حسگر نور می‌گوید محیط تاریک است و آردوینو چراغ را روشن می‌کند.

Actuator چیست؟

در مقابل حسگر، وسیله‌ای که فرمان آردوینو را به یک عمل فیزیکی تبدیل می‌کند:

Actuator یا عملگر

نامیده می‌شود.

مثلاً:

• موتور
• سرووموتور
• رله
• بیزر
• شیر برقی

بنابراین:

Sensor = دریافت اطلاعات

Actuator = انجام عمل

Relay چیست؟

Relay یا رله نوعی کلید الکتریکی قابل کنترل است.

با رله می‌توان مدار دیگری را روشن یا خاموش کرد.

مثلاً ممکن است با یک فرمان آردوینو، چراغ یا پمپ روشن شود.

اما کار با برق شهری خطرناک است و پروژه‌های مبتدی بهتر است ابتدا فقط با ولتاژهای پایین و ایمن انجام شوند. برای مدارهای برق شهر باید اصول ایمنی، عایق‌بندی و تجهیزات مناسب رعایت شود.

Servo Motor چیست؟

Servo Motor یا سرووموتور موتوری است که معمولاً می‌توان زاویه آن را کنترل کرد.

مثلاً:

0 درجه
90 درجه
180 درجه

در پروژه‌هایی مانند:

• بازوی رباتیک
• در هوشمند
• مکانیزم فرمان

کاربرد دارد.

در آردوینو معمولاً برای استفاده راحت‌تر از سرووموتور از کتابخانه آماده استفاده می‌شود.

Library چیست؟

Library یا کتابخانه مجموعه‌ای از کدهای آماده است که کار با قطعات مختلف را ساده می‌کند.

مثلاً به‌جای اینکه از صفر نحوه کنترل یک نمایشگر را بنویسید، کتابخانه مربوط به آن را نصب می‌کنید.

بعد می‌توانید از دستورهای آماده استفاده کنید.

استفاده از Library بسیار مفید است، ولی بهتر است حداقل بدانید کتابخانه چه کاری انجام می‌دهد.

متغیر در آردوینو

برای نگهداری اطلاعات از Variable یا متغیر استفاده می‌کنیم.

مثلاً:

int temperature = 25;

int یعنی عدد صحیح.

انواع رایج دیگر:

float    عدد اعشاری
bool     درست یا غلط
char     یک نویسه
long     عدد صحیح بزرگ‌تر

انتخاب نوع داده اهمیت دارد، زیرا حافظه میکروکنترلر محدود است.

شرط if

برای تصمیم‌گیری از:

if

استفاده می‌شود.

مثلاً:

if (temperature > 30) {
    digitalWrite(8, HIGH);
}

یعنی:

اگر دما بیشتر از 30 بود، خروجی پایه 8 را فعال کن.

بسیاری از پروژه‌های آردوینو در اصل از همین منطق ساخته می‌شوند:

اگر اتفاقی افتاد → کاری انجام بده.

حلقه for

برای تکرار از حلقه استفاده می‌شود.

مثلاً:

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    digitalWrite(8, HIGH);
    delay(200);
    digitalWrite(8, LOW);
    delay(200);
}

در این مثال LED چند بار چشمک می‌زند.

delay چیست؟

دستور:

delay(1000);

برنامه را برای 1000 میلی‌ثانیه، یعنی یک ثانیه، متوقف می‌کند.

برای پروژه‌های ساده مناسب است.

اما یک مشکل دارد:

در طول delay پردازنده عملاً منتظر می‌ماند و نمی‌تواند بعضی کارهای دیگر را طبق منطق برنامه انجام دهد.

در پروژه‌های پیشرفته‌تر بهتر است مفهوم:

millis()

را یاد بگیرید.

millis چیست؟

millis() تعداد میلی‌ثانیه‌هایی را که از شروع برنامه گذشته است برمی‌گرداند.

با آن می‌توان زمان‌بندی انجام داد بدون اینکه کل برنامه متوقف شود.

این موضوع برای پروژه‌هایی که باید هم‌زمان:

• کلید بخوانند
• LED کنترل کنند
• حسگر بررسی کنند

بسیار مهم است.

برای مبتدی ابتدا delay را یاد بگیرید و بعد به millis بروید.

Serial Monitor چیست؟

یکی از بهترین ابزارهای یادگیری و عیب‌یابی:

Serial Monitor یا نمایشگر ارتباط سریال

است.

مثلاً:

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

و سپس:

Serial.println("Hello");

می‌توانید مقدارها را روی رایانه مشاهده کنید.

مثلاً مقدار حسگر:

int value = analogRead(A0);
Serial.println(value);

این ابزار کمک می‌کند بفهمید برنامه واقعاً چه اطلاعاتی دریافت می‌کند.

Baud Rate چیست؟

در:

Serial.begin(9600);

عدد 9600:

Baud Rate یا نرخ انتقال اطلاعات

است.

باید سرعت تنظیم‌شده در Serial Monitor با برنامه هماهنگ باشد، وگرنه ممکن است متن‌های نامفهوم مشاهده کنید.

ارتباط I2C، SPI و UART

برای ارتباط با ماژول‌ها روش‌های مختلفی وجود دارد.

سه مورد مهم عبارت‌اند از:

UART یا ارتباط سریال

I2C یا ارتباط دو سیمه

SPI یا رابط سریال سریع

برای شروع لازم نیست جزئیات آن‌ها را حفظ کنید.

فقط بدانید بسیاری از:

• نمایشگرها
• حسگرها
• حافظه‌ها
• ماژول‌ها

از یکی از این روش‌ها برای ارتباط با آردوینو استفاده می‌کنند.

برق‌رسانی به موتور

یکی از اشتباهات مهم مبتدیان اتصال مستقیم موتور به پایه آردوینو است.

موتور ممکن است جریان بسیار بیشتری از توان پایه میکروکنترلر بخواهد.

برای کنترل موتور معمولاً از:

Motor Driver یا راه‌انداز موتور

یا مدارهای ترانزیستوری مناسب استفاده می‌شود.

گاهی موتور نیز منبع تغذیه جداگانه دارد.

این اصل را به خاطر بسپارید:

پایه آردوینو برای ارسال فرمان مناسب است، نه تأمین توان وسایل پرمصرف.

نمونه آموزش

دانلود آموزش

 دانلود فیلم های این پکیج

 دانلود جزوه PDF

 حجم: ۱۵۰ مگابایت

 سطح: از صفر تا صد

 نسخه آموزش داده شده: مناسب برای همه نسخه های برنامه

به دنبال یادگیری سریع تر، حرفه ای تر، کامل تر و با کیفیت فول اچ دی هستید؟ بهترین پکیج آموزش آردوینو موجود در ایران را ببینید!

با دانلود دروس بالا نیازی به مورد دیگری در زمینه این برنامه ندارید و از این به بعد فقط بایستی به صورت پروژه ای کار کنید و تجربه کسب نمایید. همه دستورات را بلدید!

حتما بخوانید: ۵ تا از نکات برنامه نویسی آردوینو

خطاهای رایج مبتدیان

چند مشکل بسیار متداول:

• انتخاب اشتباه Board در نرم‌افزار
• انتخاب اشتباه Port یا درگاه
• سیم‌کشی نادرست
• وصل‌کردن LED بدون مقاومت
• فراموش‌کردن GND مشترک
• استفاده از ولتاژ نامناسب
• اتصال مستقیم موتور به پایه
• اشتباه در شماره پایه
• استفاده بیش از حد از delay
• کپی‌کردن پروژه بدون فهم مدار
• بی‌توجهی به پیام خطای کامپایل
• تغییر هم‌زمان مدار و برنامه هنگام عیب‌یابی

بهتر است وقتی پروژه کار نمی‌کند، مرحله‌به‌مرحله بررسی کنید:

برق → سیم‌کشی → پایه‌ها → برنامه → حسگر → خروجی

پروژه‌های مناسب برای شروع

ترتیب مناسبی برای تمرین:

پروژه اول
چشمک‌زدن LED.

پروژه دوم
روشن‌کردن LED با کلید.

پروژه سوم
کم و زیاد کردن نور LED با PWM.

پروژه چهارم
خواندن یک ولوم با ورودی آنالوگ.

پروژه پنجم
اندازه‌گیری دما یا نور.

پروژه ششم
کنترل سرووموتور.

پروژه هفتم
نمایش اطلاعات حسگر روی نمایشگر.

بعد از این مراحل می‌توانید وارد رباتیک، اینترنت اشیا و اتوماسیون شوید.

مسیر پیشنهادی یادگیری آردوینو

به این ترتیب جلو بروید:

مبانی برق و ولتاژ

↓

برد Arduino و پایه‌ها

↓

setup و loop

↓

ورودی و خروجی دیجیتال

↓

ورودی آنالوگ و PWM

↓

متغیر، شرط و حلقه

↓

Serial Monitor

↓

حسگرها

↓

رله، سروو و موتور

↓

کتابخانه‌ها

↓

I2C، SPI و UART

↓

millis و برنامه‌های هم‌زمان‌تر

↓

پروژه‌های واقعی

جمع‌بندی

برای یادگیری آردوینو لازم نیست در ابتدا ده‌ها حسگر و ماژول بخرید.

ابتدا این منطق را کاملاً بفهمید:

ورودی → پردازش → خروجی

مثلاً:

کلید → آردوینو → LED

یا:

حسگر دما → آردوینو → فن

یا:

حسگر فاصله → آردوینو → زنگ هشدار

اگر بتوانید یک ورودی را بخوانید، براساس آن با if تصمیم بگیرید و یک خروجی را کنترل کنید، هسته اصلی برنامه‌نویسی آردوینو را فهمیده‌اید.

بعد از آن باید به‌تدریج برق و الکترونیک پایه، حسگرها، موتور، ارتباطات و طراحی پروژه را یاد بگیرید.

مهم‌ترین نکته این است که آردوینو ترکیبی از دو مهارت است:

برنامه‌نویسی + الکترونیک

اگر فقط کد بلد باشید ولی مدار را نفهمید، یا فقط مدار ببندید ولی منطق برنامه را ندانید، در پروژه‌های جدی به مشکل خواهید خورد.

بهترین روش یادگیری آردوینو این است که هر مفهوم را با یک مدار کوچک واقعی آزمایش کنید و قبل از رفتن به پروژه بعدی، دقیقاً بفهمید چرا پروژه فعلی کار می‌کند.

کلید های میانبر صفحه کلید 

هر گونه سوالی در زمینه این مطلب دارید در بخش نظرات مطرح کنید تا به آن پاسخ دهیم.