โปรเจกต์ Shield สำหรับการทดลองและการเรียนรู้สำหรับ Arduino UNO

ผมออกแบบ Experimental Shield สำหรับ UNO ตัวนี้ขึ้นมาเพื่อให้ผู้เริ่มต้นได้ใช้ทั้งในสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ที่มีประโยชน์ และเป็นแพลตฟอร์มที่เอนกประสงค์สำหรับการทดลองและโปรเจกต์ต่างๆ หากนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมของห้องเรียน นักเรียนทุกคนสามารถมีวงจร Interface ที่เหมือนกันและทำงานได้ครบถ้วนสำหรับ UNO ของพวกเขา ช่วยประหยัดเวลาได้มากเนื่องจากไม่จำเป็นต้องเสียบสายไฟและอุปกรณ์ลงบน Breadboard (และยังช่วยลดปัญหาการแก้ไขจุดผิดพลาดจากการต่อสายไฟอีกด้วย) Shield นี้ประกอบไปด้วย LED สีเขียวและสีแดง, 7-segment display พร้อมจุดทศนิยม, 8-bit shift register สำหรับหน้าจอ, push-button switches 3 ตัว, toggle switch, variable resistor และสัญญาณ Timing 60Hz ที่แม่นยำ อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดได้รับการเชื่อมต่อวงจรไว้ล่วงหน้าและพร้อมใช้งานทันที นักเรียนสามารถมุ่งเน้นไปที่การพัฒนา Sketches และการเรียนรู้พื้นฐานรวมถึงหลักการเขียนโปรแกรมได้ ความเอนกประสงค์ของการออกแบบ Shield นี้ยังช่วยให้สร้างโปรเจกต์และการสาธิตที่น่าสนใจได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ solderless breadboard

ผมตั้งใจให้ Experimental Shield นี้มีตัวเลือกมากมายสำหรับผู้ทำการทดลองและ/หรือนักเรียน UNO มือใหม่ Sketches ระดับเริ่มต้นที่เพียงแค่สั่งให้ LED กระพริบนั้นถูกตั้งค่าไว้บน Output 13 เช่นเดียวกับบน Board UNO เอง ในทำนองเดียวกัน Sketches ที่ท้าทายยิ่งขึ้นสามารถรวมการใช้งาน Interrupt, ทำ PWM dimming และแสดงค่าตัวเลขหรือแม้แต่ข้อความอย่างเช่น “HELLO” ได้

ความรู้เกี่ยวกับวิธีการจัดการกับ Shift register นั้นมีประโยชน์มาก ผมได้รวม 8-bit shift register ไว้บน Board เพื่อใช้เป็น Interface กับแต่ละ Segment ของ 7-segment display ทั้ง 7 ส่วนรวมถึงจุดทศนิยม ส่วนต่างๆ ของหน้าจอสามารถทำให้สว่างขึ้นในรูปแบบใดก็ได้เพื่อแสดงตัวเลข ตัวอักษร หรือสิ่งอื่นใด ดังนั้น หน้าจอจึงสามารถนำไปใช้ในเชิงสร้างสรรค์เพื่อแสดงข้อมูล Digital, ข้อความ หรือแสดงรูปแบบที่น่าสนใจต่างๆ ได้ โปรดดู Worksheet ที่รวมอยู่ในไฟล์ Technical Information

นอกจากนี้ยังมี LED สองดวง สีแดงหนึ่งดวงและสีเขียวหนึ่งดวง ที่สามารถสั่งเปิดและปิดได้ในฐานะส่วนหนึ่งของ “first sketch” พื้นฐาน ทั้งยังสามารถใช้สาธิตการหรี่ไฟโดยการใช้ PWM (Pulse Width Modulation) บน Output ที่เกี่ยวข้อง (Pins 13 และ 3) มี Momentary push buttons 3 ตัว และ Toggle switch แบบ 2 ตำแหน่ง 1 ตัว เตรียมไว้ให้สำหรับเป็น Input devices โดยสถานะเปิดหรือปิด (สถานะ HIGH หรือ LOW) ของอุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้ในการตัดสินใจและเปลี่ยนการทำงานของ Sketch ได้ Variable resistor จะให้สัญญาณ Analog ที่สามารถปรับขึ้นและลงได้โดยการหมุนปุ่ม ซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อปรับค่า PWM หรือเปลี่ยนฟังก์ชันบางอย่างในช่วงตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 1023 แทนที่จะเป็นแค่สถานะ Binary แบบ Digital 0 หรือ 1 ผมได้รวมสัญญาณ Timing 60Hz ที่มีความแม่นยำสูงซึ่งดึงมาจาก 12-volt AC power input นี่เป็นฟีเจอร์ที่ค่อนข้างพิเศษซึ่งสามารถใช้เพื่อนับรอบของ AC เพื่อกำหนดค่า วินาที, นาที และชั่วโมง ได้ เมื่อใช้งานร่วมกับ 7-segment display และ Push buttons ก็เป็นไปได้ที่จะสร้าง digital clock ที่แม่นยำหรือนาฬิกาจับเวลาได้

มี Schematic diagram และ Parts list ฉบับเต็มให้ไว้ในเอกสารแนบสำหรับผู้ที่ต้องการสร้าง Shield นี้ หากคุณมีประสบการณ์และทักษะการบัดกรี ก็สามารถสร้างมันขึ้นมาโดยใช้ Proto Shield Rev3 ที่มีจำหน่ายใน Arduino store นอกจากนี้ยังมี PC board layout ที่ผมออกแบบไว้สำหรับ Shield นี้ให้ด้วย (หากมีการร้องขอ)

โปรดติดต่อผมหากคุณสนใจ หรือมีคำถามหรือข้อคิดเห็นใดๆ - LThomas3002