فیلم آموزش تایمر در آردوینو – جلسۀ 8 آردوینو

فیلم آموزش تایمر در آردوینو، جلسۀ هشتم فیلم آموزش آردوینو مقدماتی یوبرد است. از مهمترین واحدهای داخلی میکروکنترلرها و بردهای آردوینو، تایمرها هستند و در کاربردهای ایجاد تأخیرهای زمانی، اندازه گیری زمان، ساخت شکل موج PWM و شمارش پالس های سیگنال، مورد استفاده قرار می گیرند. تایمرها با کاربردهای مذکور، در طیف وسیعی از پروژه ها استفاده می شوند. ایجاد تأخیر و Delay با تایمر، مدیریت زمان با استفاده از ایجاد وقفه های زمانی منظم، اندازه گیری فرکانس و Duty cycle سیگنال PWM، اندازه گیری زمان های بین وقایع مثل تغییر وضعیت خروجی ماژول فاصله سنج آلتراسونیک، کنترل نور LED با PWM، کنترل دور موتور، راه اندازی سروو موتور، راه اندازی موتورهای براشلس و … از کاربردهای تایمرها در میکروکنترلر هستند.

ویدئوی 1 – معرفی آموزش تایمر در آردوینو

در پروژه های میکروکنترلری، معمولاً همیشه تایمرها به کار گرفته می شوند، مگر این که پروژه بسیار ساده باشد و نیاز به استفاده از تایمرها نداشته باشد. در بسیاری از پروژه ها استفاده از تایمرها و به کار گرفتن قابلیت های آنها الزامی است و بدون راه اندازی تایمرها، نمی توان پروژه را انجام داد. این جلسه و جلسۀ نهم فیلم آموزش آردوینو یوبرد را به تایمرهای آردوینو اختصاص داده ایم و در آنها به تشریح و راه اندازی تایمر کانتر در آردوینو، در بردهای آردوینو مبتنی بر میکروکنترلرهای AVR و برد ARM STM32 مورد استفاده در این آموزش، یعنی Nucleo-F103RB می پردازیم. مقدمه، تئوری و عملکرد تایمرهای آردوینو، ساخت وقفه های زمانی منظم با تایمر آردوینو، تولید موج PWM با آردوینو، مدیریت زمان با تایمر آردوینو و … از موضوعات مورد بحث این جلسه هستند. سرفصل های فیلم آموزش تایمر در Arduino را در ادامه بررسی می کنیم. در جلسۀ آینده نیز که فیلم آموزش تایمر پیشرفته در آردوینو است، به پروژه های پیشرفتۀ تایمر آردوینو می پردازیم. که برخی از این پروژه ها عبارتند از: کنترل دور موتور DC با آردوینو، ساخت موج SPWM با تایمر در آردوینو، ساخت فرکانس متر با تایمر در آردوینو، اندازه گیری دورۀ تناوب و Duty cycle با تایمر، کنترل سروو موتور با آردوینو و … .

راه اندازی STM32 با آردوینو

راه اندازی آردوینو، شروع کار با Arduino

برنامه نویسی میکروکنترلرها با ویژوال استودیو

تصویر 1 – پکیج آموزش آردوینو، ساخت شکل موج PWM با تایمر 1 در آردوینو Nano

سرفصل های فیلم آموزش تایمر در آردوینو

در فیلم آموزش تایمر آردوینو به مباحث زیر می پردازیم:

• مقدمه، تعریف و عملکرد تایمر: در این بخش از جلسۀ هشتم فیلم آموزش تایمر در آردوینو، به تعریف تایمر و تشریح عملکرد آن می پردازیم. مباحث این بخش شامل تئوری تایمر، تئوری و موضوعات حول تایمر در میکروکنترلرها، نحوۀ عملکرد تایمر، اشاره ای به ویژگی ها و امکانات و کاربردهای تایمر است.
• بررسی عبارات و اصطلاحات و مباحث مربوط به تایمر: عبارات و اصطلاحات و مباحثی مثل منبع کلاک، تقسیم فرکانسی، انواع شمارش صعودی و نزولی و هر دو با هم، تایمر/کانتر و تفاوت تایمر و کانتر، رجیستر شمارنده، رجیستر مقایسه، دورۀ تناوب تایمر، خروجی های تایمر (سرریز و مقایسه)، ورودی های تایمر (کپچر)، وقفه های تایمر، Duty cycle، موج PWM، مدهای تایمر، امکانات دیگر تایمرها و … را در این بخش از فیلم آموزش تایمر آردوینو بررسی می کنیم.
• کاربردهای تایمر: که در این قسمت از فیلم آموزش Timer در آردوینو، این کاربردها را به چهار دستۀ «ایجاد وقفه های زمانی دقیق»، «تولید شکل موج PWM»، «زمان سنجی» و «شمارش» تقسیم می کنیم و هر یک را توضیح می دهیم.
• بررسی ویژگی های تایمرهای آردوینو UNO و Nano و Mega: در این بخش از فیلم آموزش Arduino، ویژگی ها و مشخصات تایمرهای میکروکنترلر ATmega328 (میکروکنترلر روی Arduino UNO و Arduino Nano) و میکرو کنترلر ATmega2560 (میکروکنترلر روی برد آردوینو Mega) را بررسی می کنیم. ویژگی هایی مثل رزولوشن تایمر، وجود یا عدم وجود قابلیت کانتر، خروجی های سیگنال، ورودی Capture، وجود یا عدم وجود عملکرد آسنکرون، پایه های ورودی و خروجی و وقفه های تایمرهای این میکروکنترلرها. میکروکنترلر ATmega328 دو تایمر 8 بیتی و یک تایمر 16 بیتی و میکروکنترلر ATmega2560 دو تایمر 8 بیتی و چهار تایمر 16 بیتی دارد که ویژگی های آنها را در این قسمت از فیلم آموزش تایمر در Arduino بیان می کنیم. در این بخش به مدهای عملیاتی تایمرهای میکروکنترلرهای AVR نیز اشاره می کنیم.
• انواع تایمر در میکروکنترلرهای STM32F1: این میکروکنترلرها سه نوع تایمر دارند که در این بخش از فیلم آموزش Arduino، ویژگی ها و مشخصات و امکانات این تایمرهای میکروکنترلرهای STM32 سری F1 را توضیح می دهیم.
• تایمرهای برد توسعۀ Nucleo-F103RB: بررسی ویژگی ها و امکانات تایمرهای میکروکنترلر ARM STM32F103RB (میکروکنترلر روی برد Nucleo-F103RB)، موضوع این بخش فیلم آموزش تایمر در آردوینو است.
• عملکرد تایمرهای آردوینو: در پلتفرم آردوینو می توان از برخی از امکانات تایمرها استفاده کرد و در حال حاضر (خرداد 1401)، با کتابخانه های موجود، امکان استفاده از همۀ امکانات تایمرها میسر نیست. عملکرد تایمرها در پلتفرم آردوینو ساده شده و در این بخش از جلسۀ هشتم فیلم آموزش آردوینو به عملکرد تایمر در بردهای آردوینو مبتنی بر AVR و عملکرد تایمرهای برد Nucleo-F103RB می پردازیم.
• مدهای تایمرهای ATmega328 و ATmega2560: در تایمرهای میکروکنترلرهای AVR، تعدادی مد عملیاتی وجود دارند که تعیین کنندۀ نحوۀ شمارش، دورۀ تناوب تایمر، نوع و مشخصات شکل موج های خروجی و به طور کلی نوع عملکرد تایمر هستند. موضوع این بخش از فیلم آموزش آردوینو، مدهای عملیاتی تایمرهای میکروکنترلرهای بردهای Arduino UNO/Nano/Mega است.
• بلوک دیاگرام و عملکرد تایمرهای میکروکنترلر ARM STM32F103RB: تایمرهای این میکروکنترلر ویژگی ها و امکانات و نکات مهمی دارند. در این بخش از فیلم آموزش Arduino، حین بررسی بلوک دیاگرام تایمرهای این میکروکنترلر، ویژگی ها، امکانات و نکات مربوط را نیز بیان می کنیم.

تصویر 2 – بخشی از بلوک دیاگرام تایمرهای General purpose میکروکنترلر ARM STM32F103RB

• پایه های مربوط به تایمر در بردهای Arduino UNO/Nano/Mega و Nucleo-F103RB: تایمرهای بردهای مذکور دارای تعدادی پایۀ ورودی/خروجی هستند که در این قسمت از جلسۀ تایمر فیلم آموزش آردوینو، آنها را معرفی و بررسی می کنیم.
• توابع تایمر در آردوینو: از مهمترین بخش های فیلم آموزش تایمر در آردوینو، بخش توابع آن است که در این بخش به تشریح توابع تایمر در آردوینو می پردازیم. توابعی که از تایمرها استفاده می کنند (مثل توابع tone و analogWrite و توابع زمانی در آردوینو، یعنی millis و micros)، توابع راه اندازی تایمرهای آردوینو و توابع راه اندازی تایمرهای برد Nucleo-F103RB، توابعی هستند که در این بخش از فیلم آموزش آردوینو آنها را تشریح می کنیم.
• پروژه های تایمر در آردوینو: پروژه های مورد بحث این جلسۀ فیلم آموزش Arduino، به طور کلی موضوعات برنامه نویسی تایمر آردوینو و راه اندازی تایمر در آردوینو، راه اندازی تایمر STM32 در آردوینو، وقفه تایمر در آردوینو، اندازه گیری زمان در آردوینو، ساخت PWM با آردوینو، مدیریت زمان با تایمر در آردوینو و برنامه Real time با تایمر در آردوینو، کنترل نور LED با PWM در آردوینو، ایجاد تأخیر برای نمایش در سون سگمنت، تولید پالس مربعی با آردوینو و … را دربرمی گیرند. در این بخش شش پروژه را می آوریم و نتیجۀ آنها را در شبیه سازی و به صورت عملی نیز مشاهده می کنیم. (راه اندازی سون سگمنت با آردوینو)

تشریح مباحث در فیلم آموزش تایمر در آردوینو به گونه ای است که دانش پذیر علاوه بر این که تا حد زیادی با مباحث تایمرهای میکروکنترلرها آشنا می شود، می تواند تایمرهای آردوینو را به راحتی راه اندازی کند و آنها را در پروژه ها به کار گیرد. همچنین می تواند تایمرهای میکروکنترلرهای STM32 را در پلتفرم آردوینو، راه اندازی و استفاده کند.

نوشته های مرتبط در وبلاگ یوبرد:

ساخت PWM با AVR

PWM فرکانس متغیر با AVR

ساخت تأخیر با تایمر در میکروکنترلرها

تولید موج سینوسی با AVR و DAC0800

کنترل دور موتور DC با AVR

تایمرهای میکروکنترلرهای AVR

پیش نمایش – ساخت PWM با تایمرهای آردوینو