Εγκατάσταση του Arduino IDE

Transcript

1 ΑΣΠΑΙΤΕ Συλλογή και Επεξεργασία Δεδομένων Εργαστήριο ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ: Πώς να κατεβάσετε και να εγκαταστήσετε το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης (IDE), για το προγραμματισμό του Arduino. Χρησιμοποιώντας το 123D Circuits, για τη Σχεδίαση και Προσομοίωση Προγραμματιζόμενων Κυκλωμάτων. Εγκατάσταση του Arduino IDE Η Λειτουργία του Προγράμματος στα Συστήματα Μετρήσεων Ο Arduino και γενικότερα, αναπτυξιακές πλακέτες σαν τον Arduino, είναι κεντρική μονάδα των συστημάτων μέτρησης είναι αυτή η συσκευή που ελέγχει το κύκλωμα / τη διάταξη της μέτρησης, αλλά μπορεί να ελέγχει / να μεταβάλει τη κατάσταση του εξωτερικού περιβάλλοντος, δημιουργώντας τάσεις που λειτουργούν διάφορους κινητήρες, αναβοσβήνουν LEDs, παράγουν ήχο. Αυτές οι λειτουργίες, τόσο ο έλεγχος μίας μέτρησης, όσο και ο έλεγχος του εξωτερικού περιβάλλοντος, βασίζονται σ ένα πρόγραμμα. Χρειάζεται δηλαδή να προγραμματίσουμε τον Arduino, για να ελέγχει μία μέτρηση, αλλά και να δημιουργεί τη τάση που χρειάζεται, για τη λειτουργία ενός κινητήρα. Η βασική γλώσσα προγραμματισμού του Arduino, είναι η C. Αλλά μπορούμε να προγραμματίζουμε τον Arduino σε πολλές άλλες γλώσσες προγραμματισμού, εκτός από τη C / C++, κυρίως στη Matlab και στο LabVIEW. Πριν ακόμα δούμε τις βασικές έννοιες του προγραμματισμού και τη συστηματική διαδικασία που ακολουθούμε, για να γράφουμε ένα πρόγραμμα, για τον Arduino, χρειάζεται να δούμε το προγραμματιστικό περιβάλλον που χρησιμοποιούμε, για να γράφουμε και να φορτώνουμε, να αποθηκεύουμε δηλαδή και να εκτελούμε προγράμματα, στον Arduino. Έτσι, σ αυτή την ενότητα εξετάζουμε το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης Προγράμματος (Integrated Development Environment), για τον Arduino. Τι είναι δηλαδή το Περιβάλλον Ανάπτυξης Προγράμματος (IDE), για τον Arduino και πως μπορούμε να κατεβάσουμε και να εγκαταστήσουμε αυτό το Περιβάλλον, στον υπολογιστή μας, για να ξεκινήσουμε να γράφουμε προγράμματα, για τον Arduino. Ο Arduino σαν Ενσωματωμένο Σύστημα Ο Arduino, γράφει ο Langbridge, στο Arduino Sketches, αποτελεί ένα «ιδανικό ενσωματωμένο σύστημα».

2 Εικόνα 1: Από το πρόγραμμα, στη πλακέτα. Αφού γράψουμε ένα πρόγραμμα στο Περιβάλλον Ανάπτυξης Προγράμματος (IDE) του Arduino, πρώτα, μεταγλωττίζουμε αυτό το πρόγραμμα και μετά φορτώνουμε αυτό το πρόγραμμα στη Flash Memory, στο μικροπεξεργαστή του Arduino. To πρόγραμμα που αποθηκεύεται στη Flash Memory, εκτελείται στη μονάδα επεξεργασίας (CPU) του μικροεπεξεργαστή στον Arduino και κατά την εκτέλεση του στη CPU, διαβάζει δεδομένα ή δημιουργεί τάσεις στις αναλογικές και ψηφιακές θύρες του Arduino.

3 Για τον Langbridge, ένα ενσωματωμένο σύστημα είναι ένα σύστημα που προγραμματίζεται, για να εκτελεί μία συγκεκριμένη λειτουργία και που έχει ακριβώς το hardware που απαιτείται, για αυτή λειτουργία και τίποτα περισσότερο. Σε αντίθεση δηλαδή, μ έναν υπολογιστή που έχει τις μονάδες μικροεπεξεργαστή, RAM, σκληρό δίσκο, κάρτα γραφικών για να εκτελεί διαφορετικές λειτουργίες, όπως να μας επιτρέπει να μπαίνουμε στο διαδίκτυο, να μιλάμε μέσα από το Skype, να γράφουμε και να εκτελούμε προγράμματα, σε διάφορες γλώσσες προγραμματισμού, ένα ενσωματωμένο σύστημα προορίζεται / προγραμματίζεται, για μία συγκεκριμένη λειτουργία, για παράδειγμα, να παίρνει μετρήσεις από αισθητήρες ή να κινεί ένα ρομπότ. Από τη στιγμή που προγραμματίζεται για αυτή τη λειτουργία, χρησιμοποιείται α- ποκλειστικά και μόνον, γι αυτό το σκοπό. Σαν ενσωματωμένο σύστημα, ο Arduino προγραμματίζεται. Όμως, ο προγραμματισμός του Arduino, το πρόγραμμα δηλαδή που οδηγεί τον Arduino να εκτελεί μία λειτουργία, δεν γράφεται απευθείας στον επεξεργαστή του Arduino, αλλά σ έναν υπολογιστή (host computer) και μετά, φορτώνουμε αυτό το πρόγραμμα, στον Arduino (Εικόνα 1). Τι Είναι ένα Πρόγραμμα? Ένα πρόγραμμα είναι ένας συνδυασμός εντολών που προσδιορίζουν αριθμητικές και λογικές λειτουργίες στο μικροεπεξεργαστή που υπάρχει στον Arduino ή σ έναν υπολογιστή. Αυτές οι εντολές θα πρέπει να είναι κατανοητές, τόσο σ εμάς που τις γράφουμε, όσο και στο μικροεπεξεργαστή που θα πρέπει να τις εκτελέσει. Γι αυτό, πρώτα γράφουμε ένα πρόγραμμα τις εντολές αυτού του προγράμματος σε μία γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, όπως είναι οι C, C++, Java, Matlab και LabVIEW που καθεμία τους, μοιάζει με μία από τις γλώσσες που χρησιμοποιούμε, για να μιλάμε τα Αγγλικά. Μετά, το πρόγραμμα που γράφουμε σ αυτή τη γλώσσα προγραμματισμού, μεταγλωττίζεται / μετατρέπεται σε εντολές Assembly, δηλαδή σε μία γλώσσα / μορφή που μπορεί να αναγνωρίζεται και απευθείας, να εκτελείται από το μικροεπεξεργαστή στον Arduino ή στον υπολογιστή. Το πρόγραμμα που αρχικά, γράφουμε σε μία γλώσσα υψηλού επιπέδου (C, C++, Java, Matlab ή LabVIEW) ονομάζεται πηγαίο πρόγραμμα (source code). Το μεταγλωττισμένο πρόγραμμα στην Assembly που μπορεί να αναγνωρίζει και να εκτελεί ο μικροεπεξεργαστής, ονομάζεται αντικείμενο πρόγραμμα (object code) (Εικόνα 1). Η Έννοια και Λειτουργία του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης Προγράμματος (IDE) Επειδή το πηγαίο πρόγραμμα αποτελείται από εντολές στη μορφή κειμένου, για να γράψουμε αυτό το πρόγραμμα, χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε έναν συντάκτη, σαν το NotePad ή το WordPad. Όμως, αφού γράψουμε το πηγαίο πρόγραμμα, χρειαζόμαστε μετά, ένα μεταγλωττιστή που αυτόματα, να μετατρέπει το πηγαίο πρόγραμμα που γράφουμε, στο αντικείμενο πρόγραμμα (object code) που ο επεξεργαστής μπορεί να αναγνωρίζει και να εκτελεί.

4 Εικόνα 2: Το κλασσικό Περιβάλλον Ανάπτυξης Προγράμματος (Integrated Development Environment) του Arduino. Στην Εικόνα, παριστάνονται τα βασικά μέρη / λειτουργίες του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης. H Γραμμή Εντολών, στο επάνω μέρος του Περιβάλλοντος, περιέχει τις εντολές αυτού του Περιβάλλοντος και τα εικονίδια βασικών εντολών, για τη Μεταγλώττιση και Φόρτωση ενός προγράμματος, στον Arduino. Κάτω από τη Γραμμή εντολών, είναι το παράθυρο, όπου γράφουμε ένα πρόγραμμα, ενώ στο κάτω μέρος του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης, είναι η Γραμμή Κατάστασης με πληροφορίες, για το τύπο του Arduino, τη σειριακή θύρα που είναι συνδεμένος, τα συντακτικά λάθη στο πρόγραμμα και το χώρο που αυτό καταλαμβάνει στη Flash Memory του Arduino.

5 Έτσι, ο συντάκτης που χρησιμοποιούμε για να γράφουμε ένα πρόγραμμα, σε μία γλώσσα υψηλού επιπέδου, δεν μπορεί να είναι απλά το NotePad ή το WordPad. Αλλά, θα πρέπει να έχει μία επιπλέον δυνατότητα: να μεταγλωττίζει το πηγαίο πρόγραμμα που γραφούμε στη C ή σε μία άλλη γλώσσα υ- ψηλού επιπέδου, στις εντολές του αντικείμενου προγράμματος που μπορεί να αναγνωρίζει και απευθείας, να εκτελεί ο μικροεπεξεργαστής (Εικόνα 1). Αυτός ο συντάκτης με την επιπλέον δυνατότητα, αυτόματα, να μεταγλωττίζει ένα πρόγραμμα που γράφουμε σε μία γλώσσα υψηλού επιπέδου, στη μορφή / στις εντολές που μπορεί να αναγνωρίζει και να εκτελεί ο επεξεργαστής, στον Arduino ή στον υπολογιστή, ονομάζεται Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης (Integrated Development Environment ή IDE) (Εικόνα 2). Tο περιβάλλον ανάπτυξης του Arduino, δεν λειτουργεί μόνον σαν συντάκτης και μεταγλωττιστής. Λειτουργεί ακόμα ώστε να φορτώνει το μεταγλωττισμένο πρόγραμμα, στον μικροεπεξεργαστή στον Arduino. Δηλαδή, μέσα από το Περιβάλλον Ανάπτυξης (IDE) του Arduino, αποθηκεύουμε το μεταγλωττισμένο πρόγραμμα στη μνήμη Flash του Arduino και ξεκινάμε την εκτέλεση αυτού του προγράμματος, στον Arduino. Επιπλέον, το Περιβάλλον Ανάπτυξης (IDE) του Arduino διαθέτει μία σειριακή οθόνη, όπου εμφανίζονται / εκτυπώνονται δεδομένα και μετρήσεις που στέλνει ο Arduino στον υπολογιστή, αλλά και που μπορούμε να χρησιμοποιούμε, για να στέλνουμε μηνύματα, από τον υπολογιστή στον Arduino. Εγκαθιστώντας το ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης του Arduino, εγκαθιστούμε στον υπολογιστή μας, ένα πρόγραμμα που μας επιτρέπει όλες τις παραπάνω λειτουργίες, σύνταξη ενός προγράμματος, για τον Arduino, μεταγλώττιση και διόρθωση αυτού του προγράμματος, φόρτωση του μεταγλωττισμένου προγράμματος στον Arduino και μία σειριακή οθόνη, για να στέλνουμε μηνύματα και να παίρνουμε δεδομένα από τον Arduino. Όλες αυτές οι λειτουργίες περιέχονται σ ένα πακέτο που αποτελεί το Ο- λοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης (IDE) του Arduino (Εικόνα 2). Τα προγράμματα που γράφουμε στο Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης, για τον Arduino, αναφέρονται / λέγονται sketches που είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για θεατρικά μονόπρακτα και μικρά μουσικά κομμάτια. Όπως, ένα θεατρικό μονόπρακτο περιγράφει μία ιστορία ή μία δράση που παίζεται σε μία πράξη, έτσι και ένα πρόγραμμα, για τον Arduino, περιγράφει μία λειτουργία που θα πρέπει να εκτελέσει ο Arduino. Εγκαθιστώντας το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης για τον Arduino Μπορούμε να κατεβάσουμε το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης του Arduino, από την ιστοσελίδα του Arduino, Arduino - Software (Εικόνα 3). Σε Windows, μπορούμε να κατεβάσουμε και να εγκαταστήσουμε το Περιβάλλον Ανάπτυξης του Arduino με έναν από δύο τρόπους: Ο πιο απλός τρόπος, για να εγκαταστήσουμε το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης του Arduino, είναι, επιλέγοντας να κατεβάσουμε τον εγκαταστάτη (installer). Δηλαδή, πρώτα κατεβάζουμε τον εγκαταστάτη και μόλις ολοκληρωθεί το κατέβασμα του, κάνουμε διπλό

6 Εικόνα 3: Η ιστοσελίδα του Arduino (Arduino - Software), απ όπου κατεβάζουμε το Περιβάλλον Ανάπτυξης Προγράμματος, για τον Arduino. Πηγαίνοντας σ αυτή τη σελίδα, μπορούμε να δούμε τις διαφορετικές επιλογές (κάτω), για να κατεβάσουμε το Περιβάλλον Ανάπτυξης, ανάλογα με το λειτουργικό σύστημα, στον υπολογιστή μας και ανάλογα με τη διαδικασία / μέθοδο (installer ή archive) που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε, για την εγκατάσταση.

7 κλικ σ αυτόν, για να αρχίσει η εγκατάσταση και ακολουθούμε τα βήματα αυτής της διαδικασίας, κρατώντας σε κάθε βήμα, τις προεπιλεγμένες ρυθμίσεις (Εικόνα 3, κάτω). Εναλλακτικά, αντί για τον εγκαταστάτη, μπορούμε να κατεβάσουμε ένα συμπιεσμένο αρχείο που περιέχει όλα τα αρχεία που χρειάζονται, για την εγκατάσταση του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης. Μόλις ολοκληρωθεί το κατέβασμα αυτού του συμπιεσμένου αρχείου, το αποσυμπιέζουμε, χρησιμοποιώντας, για παράδειγμα το WinRAR και ξεκινάμε την εγκατάσταση του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης, κάνοντας διπλό κλικ στο εκτελέσιμο αρχείο που είναι το αρχείο με το εικονίδιο του Arduino, μέσα στον αποσυμπιεσμένο φάκελο των αρχείων εγκατάστασης (Εικόνα 3, κάτω). Εάν έχετε Mac ή Linux, κατεβάστε το συμπιεσμένο αρχείο. Απλά, απόσυμπιέζουμε το συμπιεσμένο αρχείο. Ξεκινάμε την εγκατάσταση του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης, κάνοντας διπλό κλικ στο εκτελέσιμο αρχείο, δηλαδή, στο αρχείο με το εικονίδιο του Arduino, στο φάκελο με τα αποσυμπιεσμένα αρχεία. Όλα τα αρχεία που χρειάζονται για την εγκατάσταση, είναι μέσα, σ αυτό το φάκελο. Ανοίγοντας το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης Αφού ολοκληρώσουμε την εγκατάσταση του Ολοκληρωμένου Περιβάλλοντος Α- νάπτυξης, μπορούμε να ανοίγουμε και να χρησιμοποιούμε αυτό το περιβάλλον, για να γράφουμε προγράμματα, για τον Arduino. Για να ανοίγουμε το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης του Arduino, πατάμε στο εικονίδιο έ- ναρξης των Windows και το επιλέγουμε, από το κατάλογο όλων των προγραμμάτων ή κάνουμε διπλό κλικ στο εικονίδιο του προγράμματος, στην επιφάνεια εργασίας. Μόλις ανοίξουμε το Περιβάλλον Ανάπτυξης, μπορούμε να ξεκινήσουμε να γράφουμε ένα πρόγραμμα (sketch), για τον Arduino. Ο κενός χώρος / κενό παράθυρο, σ αυτό το Περιβάλλον, είναι ο χώρος που γράφουμε το πρόγραμμα. Στο κάτω μέρος του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης, είναι η Γραμμή Κατάστασης (Εικόνα 2), όπου το Περιβάλλον εμφανίζει όποια συντακτικά σφάλματα μπορεί να υπάρχουν στο πρόγραμμα που έχουμε γράψει και πληροφορίες, σχετικά με τη μεταγλώττιση και τη φόρτωση του προγράμματος, στον Arduino, αν δηλαδή, αυτή η φόρτωση ολοκληρώθηκε και πόσο χώρο καταλαμβάνει το πρόγραμμα, στη μνήμη flash του Arduino. Ο συντάκτης στο Περιβάλλον Ανάπτυξης λειτουργεί ώστε να χρωματίζει και να μορφοποιεί τις εντολές που πληκτρολογούμε (Εικόνα 2). Τα σχόλια που γράφουμε, εμφανίζονται μ ένα γκρίζο χρώμα. Οι τύποι των μεταβλητών εκτυπώνονται μ ένα διαφορετικό χρώμα, ώστε να είναι ευκολότερο να διαβάζουμε και να γράφουμε ένα πρόγραμμα. Χρησιμοποιώντας Άλλα Περιβάλλοντα Ανάπτυξης Εκτός από το κλασσικό Περιβάλλον Ανάπτυξης που κατεβάσαμε, υπάρχουν και μπορούμε να χρησιμοποιούμε και άλλα Περιβάλλοντα Ανάπτυξης, για να προγραμματίζουμε τον Arduino. Ένα άλλο Περιβάλλον Ανάπτυξης που μπορούμε να χρησιμοποιούμε, αντί του κλασσικού περιβάλλοντος του Arduino, είναι το Codebender.

8 Εικόνα 4: Εκτός από το κλασσικό Περιβάλλον Ανάπτυξης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και άλλα Περιβάλλοντα, για να προγραμματίζουμε τον Arduino. Άλλα Περιβάλλοντα που μπορούμε να χρησιμοποιούμε, για τον Arduino, είναι το Cobender (επάνω) που έχει δημιουργηθεί από Έλληνες και το Codeblocks (κάτω).

9 Το Codebender (Εικόνα 4) είναι ένα περιβάλλον που έχει δημιουργηθεί από Έλληνες και λειτουργεί διαφορετικά, από το κλασσικό περιβάλλον του Arduino. Δεν κατεβάζουμε το Codebender στον υ- πολογιστή μας. Μπορούμε μόνον να το χρησιμοποιούμε online. Χρειάζεται να κάνουμε εγγραφή στην ιστοσελίδα του Codebender είναι μία απλή διαδικασία, όπου ορίζουμε ένα όνομα χρήστη και ένα κωδικό, για να δημιουργήσουμε ένα καινούργιο λογαριασμό. Χρησιμοποιώντας το λογαριασμό που δημιουργήσαμε, μπορούμε να μπαίνουμε στην σελίδα του Codebender, κάθε φορά που θέλουμε να γράψουμε ένα καινούργιο πρόγραμμα ή να τροποποιήσουμε ένα πρόγραμμα που έχουμε γράψει, για τον Arduino. Εκτός από το κλασσικό περιβάλλον και το Codebender, υπάρχουν και μπορούμε να χρησιμοποιούμε και άλλα ακόμα περιβάλλοντα, όπως το Eclipse και το Code:: Blocks (Εικόνα 4) που χρησιμοποιούνται και υποστηρίζουν και άλλες γλώσσες προγραμματισμού, εκτός από τη C και τη C++ του Arduino. Αν και στο εργαστήριο, θα χρησιμοποιούμε περισσότερο το κλασσικό περιβάλλον του Arduino, μπορείτε να χρησιμοποιείτε ο- ποιοδήποτε από τα παραπάνω περιβάλλοντα, για τις εργασίες, στο σπίτι. Σχεδιάζοντας Κυκλώματα στο 123D Circuits Μία διαφορετική ιδέα, είναι 123D Circuits της Autodesk. To 123D Circuits δεν είναι μόνον ένα Περιβάλλον Ανάπτυξης. Περισσότερο από Περιβάλλον Ανάπτυξης Προγράμματος, το 123D Circuits, είναι ένα εικονικό, σχεδιαστικό / αναπτυξιακό περιβάλλον που εκτός από ένα πρόγραμμα, μας επιτρέπει να δημιουργούμε και ένα αναλογικό κύκλωμα, από βασικά ε- ξαρτήματα: αντιστάσεις, πυκνωτές, πηνία, διόδους, αλλά και αισθητήρες, DC κινητήρες και σερβοκινητήρες (Εικόνα 5). Τα περισσότερα ή πολλά από τα αναλογικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούμε στη σχεδίαση ενός πραγματικού συστήματος. Η βασική λειτουργία του 123D Circuits, είναι να μας επιτρέπει να δημιουργούμε ένα κύκλωμα από αναλογικά στοιχεία, να εισάγουμε το πρόγραμμα στον Arduino θα ελέγχει / θα ρυθμίζει τη λειτουργία αυτού του κυκλώματος και να προσομοιώνουμε τη λειτουργία του προγράμματος κυκλώματος (Εικόνα 5). Φυσικά κάθε κύκλωμα που δημιουργούμε στο 123D Circuits είναι φτιαγμένο από εικονικά στοιχεία που τοποθετούμε επάνω σ ένα εικονικό breadboard και συνδέουμε σ έναν εικονικό Arduino (Εικόνα 5). Όμως, αν και όλα τα στοιχεία τα αναλογικά ε- ξαρτήματα, το breadboard και ο Arduino σ ένα κύκλωμα, στο 123D Circuits, είναι εικονικά, τόσο η σύνδεση των στοιχείων στο κύκλωμα, όσο και η λειτουργία του προγράμματος κυκλώματος, είναι όπως ακριβώς στο πραγματικό σύστημα. Α- φού φορτώσουμε το πρόγραμμα στον συντάκτη του 123D Circuits, μπορούμε να προσομοιώσουμε τη λειτουργία του προγράμματος κυκλώματος και να πάρουμε ακριβώς τα αποτελέσματα που θα παίρναμε, αν χρησιμοποιούσαμε πραγματικά εξαρτήματα και ένα πραγματικό Arduino. Χρησιμοποιώντας το 123D Circuits Στην Εικόνα 5, παριστάνεται το απλό κύκλωμα ο- δήγησης ενός DC κινητήρα, στο 123D Circuits.

10 Εικόνα 5: Το κύκλωμα του DC κινητήρα, στο 123D Circuits.

11 Εικόνα 6: Ο συντάκτης (Editor), στο 123D Circuits, όπου μπορούμε να γράφουμε ένα πρόγραμμα, για τον Arduino και να προσομοιώνουμε τη λειτουργία αυτού του προγράμματος, στο κύκλωμα που έχουμε σχεδιάσει.

12 Στο κύκλωμα της Εικόνας 5, ο κινητήρας τροφοδοτείται από μία μπαταρία 9 V. Όμως, μπορούμε να ρυθμίζουμε τις στροφές του κινητήρα ή να τον σταματάμε, μέσα από τη ψηφιακή θύρα 9 του Arduino και το τρανζίστορ. Στο κύκλωμα της Εικόνας 5, ο κινητήρας συνδέεται σε σειρά με το τρανζίστορ. Έτσι, σ αυτό το κύκλωμα, το τρανζίστορ μπορεί να λειτουργεί σαν διακόπτης που επιτρέπει ή διακόπτει το ρεύμα στο κινητήρα, ανάλογα με τη τάση που δημιουργούμε στη βάση του τρανζίστορ, από τη ψηφιακή θύρα 9 του Arduino. Αν δηλαδή, στη βάση του τρανζίστορ, ε- φαρμόσουμε τάση 5 V, από τη ψηφιακή θύρα 9 του Arduino, τότε το τρανζίστορ επιτρέπει τη ροή του ρεύματος, από τη μπαταρία, στο κύκλωμα. Αν αντίθετα, δημιουργήσουμε τάση 0 V, στη ψηφιακή θύρα 9 και στη βάση του τρανζίστορ, τότε το τρανζίστορ διακόπτει το ρεύμα στο κύκλωμα του κινητήρα και επομένως, σταματάει τη λειτουργία του κινητήρα. Εκτός από το να ξεκινάμε ή να σταματάμε το κινητήρα, μπορούμε να ρυθμίζουμε αυξάνουμε ή μειώνουμε τις στροφές του ανά λεπτό, διαμορφώνοντας το εύρος του παλμού τάσης, δηλαδή τη περίοδο του παλμού τάσης, στη βάση του τρανζίστορ. Αλλάζοντας δηλαδή τη τάση στη βάση του τρανζίστορ, από 0 V σε 5V και το αντίθετο, πιο γρήγορα (μικρότερη περίοδος παλμού) ή πιο αργά (μεγαλύτερη περίοδος παλμού), μπορούμε να κλείνουμε και να ανοίγουμε το κύκλωμα με διαφορετικό ρυθμό και αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα, να αλλάζει τη ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα. Σε εργαστηριακές ασκήσεις, θα εξετάσουμε πιο α- ναλυτικά, τη λειτουργία του κυκλώματος, στην Εικόνα 5. Προς το παρών, αυτό το κύκλωμα χρησιμεύει, για να δούμε πως μπορούμε να δημιουργούμε ένα κύκλωμα, όπως αυτό της οδήγησης ενός DC κινητήρα, από εικονικά στοιχεία, στο περιβάλλον του 123D Circuits. Έτσι, για να σχεδιάσουμε / δημιουργήσουμε αυτό το κύκλωμα, στο 123D Circuits, επιλέγουμε κάθε ένα από τα εξαρτήματα του κυκλώματος το τρανζίστορ, το πυκνωτή, την αντίσταση, τη δίοδο, το κινητήρα, κ.ο.κ από τη βιβλιοθήκη των εικονικών ε- ξαρτημάτων και το σύρουμε επάνω στο breadboard. Μετά, συνδέουμε τα εικονικά εξαρτήματα, επάνω στο breadboard, ακολουθώντας το σχηματικό διάγραμμα του κυκλώματος, όπως θα συνδέαμε και πραγματικά εξαρτήματα, σ ένα πραγματικό breadboard. Αφού δημιουργήσουμε το κύκλωμα της Εικόνας 5, στο 123D Circuits, γράφουμε ή αν προηγούμενα έχουμε γράψει το πρόγραμμα για τον Arduino που θα οδηγεί το κινητήρα, κάνουμε αντιγραφή - επικόλληση αυτού του προγράμματος στον Program Editor (Εικόνα 6), στο περιβάλλον του 123D Circuits. Αφού γράψουμε ή κάνουμε αντιγραφή επικόλληση του προγράμματος, για τον Arduino που θα ρυθμίζει τον κινητήρα, στον Editor του 123D Circuits, μπορούμε να προσομοιώσουμε πρόγραμμα και κύκλωμα, στο περιβάλλον του 123D Circuits. Θα δούμε τότε το πρόγραμμα να λειτουργεί τον εικονικό κινητήρα, στο 123D Circuits, όπως ακριβώς αυτό το πρόγραμμα θα λειτουργούσε το πραγματικό κινητήρα, στην πραγματική υλοποίηση του αναλογικού κυκλώματος. Πριν δούμε αναλυτικότερα το 123D Circuits, χρειάζεται να δούμε πως μπορούμε να ξεκινήσουμε να χρησιμοποιούμε αυτό το περιβάλλον.

13 Κάνοντας Εγγραφή στη Σελίδα του 123D Circuits Το είναι 123D Circuits είναι ένα εργαλείο / περιβάλλον σχεδίασης και προσομοίωσης που μπορούμε να χρησιμοποιούμε μόνον online, μέσα από την ιστοσελίδα της Autodesk. Χρειάζεται έτσι, να πάμε στην ιστοσελίδα της Autodesk, 123D Circuits - Autodesk 123D, για το 123D Circuits (Εικόνα 7). Αυτόματα, το πρόγραμμα στη πλευρά του server της σελίδας, θα μας κάνει login, στη σελίδα του 123D Circuits και θα μας μεταφέρει στην αρχική σελίδα, απ όπου τώρα, μπορούμε να ξεκινήσουμε να σχεδιάζουμε κυκλώματα, πατώντας στο κουμπί, Launch 123D Circuits (Εικόνα 10) και μετά επιλέγοντας το New Breadborad Circuit (Εικόνα 10). Πριν ξεκινήσουμε να χρησιμοποιούμε το 123D Circuits, χρειάζεται να κάνουμε εγγραφή στη σελίδα, αυτού του περιβάλλοντος. Η διαδικασία είναι πολύ απλή και περιλαμβάνει μερικά απλά βήματα που περιγράφονται παρακάτω (Εικόνες 7-10): Στην αρχική σελίδα του 123D Circuits, πατάμε στη επιλογή SIGN IN, στην επάνω δεξιά πλευρά της σελίδας (Εικόνα 7). Τότε, ανοίγει το παράθυρο που παριστάνεται στην Εικόνα 8. Σ αυτό το παράθυρο, πατάμε στην επιλογή: New User? Sign Up? Πατώντας στην επιλογή New User? Sign Up?, ανοίγει ένα νέο παράθυρο (Εικόνα 9). Σ αυτό το παράθυρο, πολύ απλά, χρειάζεται να πληκτρολογήσουμε τη διεύθυνση μας, ένα password (κωδικό πρόσβασης) και να πατήσουμε στο κουμπί Create Account (Εικόνα 9). Ολοκληρώνοντας τη παραπάνω διαδικασία, θα έχουμε δημιουργήσει ένα νέο λογαριασμό, στη σελίδα του 123D Circuits.

14 Εικόνα 7: Πηγαίνουμε στη σελίδα του 123D Circuits, πληκτρολογώντας 123D circuits στο Google και επιλέγοντας το σύνδεσμο 123D Circuits - Autodesk 123D. Πριν όμως, ξεκινήσουμε να σχεδιάζουμε κυκλώματα στο 123D Circuits, χρειάζεται να δημιουργήσουμε λογαριασμό, κάνοντας εγγραφή.

15 Εικόνες 8 και 9: Τα βήματα της εγγραφής στη σελίδα του 123D Circuits.