توصيلات أردوينو نانو: دليل للمبتدئين

إذا سبق لك تجربة لوحة أردوينو نانو، ستدرك أنها صغيرة جدًا وتناسب يدك بسهولة. مع ذلك، لا تستهن بحجمها الصغير. تحتوي هذه اللوحة الصغيرة على كل ما تحتاجه لإنجاح مشاريعك الإلكترونية.

في هذا الدليل، سنتناول بالتفصيل توصيلات أردوينو نانو، وتصميمها، وأبعادها، واستخدامات كل دبوس. إذا كنت مبتدئًا في استخدام أردوينو أو ترغب في معرفة المزيد عن هذا الطراز تحديدًا، فستشرح هذه المقالة كل شيء بطريقة مفهومة للجميع. تابع القراءة للحصول على جميع التفاصيل التي تحتاجها.

 

ما هو اردوينو نانو؟

على الرغم من تصميمها الصغير، تُقدم لوحة أردوينو نانو إمكانياتٍ أكبر بكثير من العديد من لوحات أردوينو الأخرى. فبفضل متحكمها الدقيق ATmega328P، تستطيع اللوحة القيام بأشياء مثل وميض مؤشر LED، بالإضافة إلى تشغيل شبكة استشعار كاملة.

السبب الذي يجعل معظم الناس يفضلون نانو هو حجمه المثالي للاستخدام على لوحة التجارب. ولذلك، فهو مثالي للحالات التي يكون فيها حجم لوحة أردوينو أونو العادية كبيرًا جدًا.

على الرغم من صغر حجمه، إلا أن Arduino Nano يتضمن الكثير من الميزات.

•  يحتوي على 14 دبوس إدخال/إخراج رقمي (6 منها يمكن استخدامها لـ PWM)

•  شنومكس المدخلات التناظرية

•  سرعة الساعة 16 ميجاهرتز

•  منفذ USB Mini-B

•  32 كيلو بايت ذاكرة فلاش

في جوهره، يقوم بنفس وظائف أردوينو أونو تقريبًا، ولكن بحجم أصغر. ولذلك، فهو مثالي للمشاريع الصغيرة، مثل الأجهزة القابلة للارتداء والمنازل الذكية وأجهزة الاستشعار المحمولة.

إنها رائعة أيضًا لأنه يمكنك استخدامها مع منفذ USB أو مصدر جهد خارجي. سيتم مناقشة ذلك قريبًا. الآن، لنركز على شكل اللوحة وبنائها.

أبعاد أردوينو نانو والتخطيط المادي

عندما يطلق الناس على Arduino Nano اسم أصغر Arduino، فهم لا يبالغون.

•  الطول: سماكة 45 ملم

•  عرض: سماكة 18 ملم

•  الارتفاع (مع الدبابيس): 7-8 ملم تقريبًا.

هذا الحجم الصغير هو ما يجعله مناسبًا للوحة التجارب. يمكنك تثبيته مباشرةً في لوحة التجارب مع ترك مساحة على كلا الجانبين لتوصيل الأسلاك. وهذا أمر بالغ الأهمية عند إنشاء النماذج الأولية.

يحتوي نانو على صفين من دبابيس التوصيل، 15 على كل جانب، مما يتيح لك الوصول إلى جميع دبابيسه الرقمية والتناظرية وخطوط الطاقة. كما يحتوي على منفذ Mini-USB في أحد طرفيه، يُستخدم للبرمجة والطاقة.

فيما يلي تفصيل لكيفية وضع الدبابيس على اللوحة.

•  جانب واحد: دبابيس رقمية (D0 إلى D13).

•  الجانب الآخر: من A0 إلى A7 (المدخلات التناظرية)، دبابيس الطاقة (GND، 5 فولت، 3.3 فولت، VIN، إلخ.).

•  قم بإعادة ضبط الزر الموجود بالقرب من منفذ USB.

•  رأس ICSP (البرمجة التسلسلية داخل الدائرة) للوميض منخفض المستوى (إذا لزم الأمر). 

وشيء آخر - إذا قلبت اللوحة، سترى شريحة ATmega328P ملحومة مباشرةً عليها. هذا يعني أن Nano ليس مزودًا بمقابس مثل بعض لوحات Arduino الأكبر حجمًا، مما يُسهم في انخفاض حجمها.

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن شكل اللوحة وملمسها، فقد حان الوقت للتركيز على القلب الحقيقي للوحة Nano - توصيلاتها.

     

    

توصيلات Arduino Nano: فهم وظيفة كل دبوس

إذا كنت تُصنّع أي شيء باستخدام نانو، فإن فهم تصميم أطرافه أمرٌ أساسي. لا يُمكنك توصيل أجهزة الاستشعار أو الشاشات أو المُرحّلات دون معرفة وظيفة كل طرف. لذا، إليك شرحٌ مُبسّطٌ يُبقي الأمر سهلاً.

الدبابيس الرقمية (D0–D13)

لديك ١٤ دبوس إدخال/إخراج رقمي. يمكن استخدامها كمدخلات أو مخرجات. يمكنك تعريفها في الكود الخاص بك باستخدام pinMode(pin, INPUT/OUTPUT).

بعضهم لديهم قوى إضافية:

•  دبابيس PWM:D3، D5، D6، D9، D10، وD11 قادرة على تعديل عرض النبضة. تخيّل إمكانية تعتيم مصابيح LED أو التحكم في سرعة المحرك.

•  الاتصال التسلسلي:يتم استخدام D0 (RX) وD1 (TX) للاتصال بين Nano وجهاز الكمبيوتر الخاص بك أو جهاز آخر.

•  دبابيس SPI:يتم أيضًا استخدام D10 إلى D13 لـ SPI (سنتحدث أكثر عن هذا لاحقًا).

دبابيس تناظرية (A0–A7)

تُستخدم الدبابيس التناظرية لقراءة المستشعرات التي تُعطي جهدًا متغيرًا، مثل مستشعرات درجة الحرارة أو مقاييس الجهد.

•  A0 إلى A5:يمكن أيضًا استخدامه كدبابيس رقمية في حالة نفادها.

•  A6 و A7:هذه مدخلات تناظرية فقط. لا يمكنك استخدامها كـ مدخلات ومخرجات رقمية. إنها حصرية لجهاز Nano (لا يتوفر هذا الجهاز في جهاز Uno).

تقرأ هذه المدخلات التناظرية قيمًا تتراوح بين 0 و1023 بشكل افتراضي، وذلك بفضل محول ADC (المحول التناظري إلى الرقمي) المدمج.

دبابيس الطاقة

•  5Vهذا خرج منظم بجهد ٥ فولت. يُمكن استخدامه لتشغيل وحدات صغيرة.

•  3.3V:مفيد للوحدات التي تعمل على جهد منخفض، مثل بعض أجهزة الاستشعار.

•  VIN:قم بإدخال الجهد الكهربي (7–12 فولت عادةً) هنا إذا كنت لا تستخدم USB.

•  GNDهذا هو دبوس التأريض. ستستخدمه كثيرًا.

•  AREF:يمكن للمستخدمين المتقدمين استخدام هذا لتعيين مرجع جهد مخصص للقراءات التناظرية.

إعادة تعيين دبوس

يوجد أيضًا دبوس إعادة ضبط. يقوم بالضبط بما تتوقعه - إعادة ضبط اللوحة. إنه يشبه الضغط على زر إعادة الضبط الفعلي.

مخطط أردوينو نانو

  

إذا كنت من النوع الذي يحب أن يعرف كيفية عمل الأشياء تحت السطح، فإن مخطط Arduino Nano يستحق إلقاء نظرة عليه.

يعتمد نانو في جوهره على متحكم ATmega328P. هذه الشريحة هي جوهر اللوحة، فهي تتولى كل شيء، من التحكم في الدبابيس إلى تشغيل الرسومات.

ولكن وراء الشريحة، هناك الكثير مما يحدث:

•  منظم ضغط كهربي - يأخذ جهدًا أعلى (مثل 9 فولت من البطارية) ويخفضه إلى 5 فولت للوحة.

•  محول Mini-USB إلى تسلسلي (CH340 أو FT232) هذه الشريحة هي ما يُمكّن جهاز الكمبيوتر من الاتصال بجهاز Nano عبر USB. ملاحظة: عادةً ما تستخدم اللوحات الرسمية FT232؛ بينما تستخدم اللوحات المُقلّدة CH340 في الغالب.

•  مذبذب كرستالى - يحافظ على تشغيل اللوحة بسرعة 16 ميجا هرتز.

•  المكثفات والمقاومات ومصابيح LED - يتم توزيعها في جميع أنحاء اللوحة لتصفية الإشارات، وسحب الدبابيس لأعلى/لأسفل، أو مجرد تقديم ملاحظات مرئية.

المخطط ليس للمهندسين فقط. إذا كنت تخطط يومًا ما لصنع نسخة خاصة بك من جهاز نانو أو استكشاف أخطاء جهاز معطل، فسيكون المخطط بمثابة دليلك.

يمكنك العثور على المخطط الرسمي على موقع أردوينو أو على GitHub. ابحث عن "مخطط أردوينو نانو" وستجد أوراق البيانات التي تحتاجها.

تشغيل Arduino Nano: USB وVIN والمزيد

من أكثر الأخطاء شيوعًا للمبتدئين هو تشغيل جهاز نانو بشكل غير صحيح. لذا، دعونا نجعل الأمر واضحًا وبسيطًا.

هناك ثلاث طرق رئيسية لتشغيل جهاز Nano الخاص بك:

الخيار 1: USB

الطريقة الأسهل والأكثر شيوعًا. ما عليك سوى توصيل كابل Mini-USB أو محول طاقة USB بجهاز الكمبيوتر. تتلقى اللوحة 5 فولت عبر منفذ USB.

•  جيد للنماذج الأولية

•  لا حاجة إلى لحام أو أجزاء إضافية

•  يسمح أيضًا بتحميل الكود

الخيار 2: رقم تعريف المركبة (VIN)

إذا كنت تُنشئ مشروعًا مستقلًا ولا ترغب في استخدام USB، يمكنك توصيل 7-12 فولت إلى دبوس VIN. سيقوم منظم الجهد المدمج بتحويله إلى 5 فولت.

•  مناسب للمشاريع التي تعمل بالبطارية.

•  استخدم بطارية 9 فولت أو محول تيار مستمر.

ملحوظة: لا تُغذِّ رقم تعريف المركبة (VIN) بجهد 5 فولت. يتطلب مُنظِّم الطاقة المدمج 7 فولت على الأقل ليعمل بشكل صحيح. لذا، قد يُؤدي جهد 5 فولت إلى أداء غير مستقر.

الخيار 3: دبوس 5 فولت

يمكنك تزويد طرف الـ 5 فولت المُنظَّم مباشرةً بجهد 5 فولت إذا كنتَ مُلِمًّا بما تفعله. هذا يُغني عن مُنظِّم الجهد.

•  للمستخدمين المتقدمين فقط.

•  كن حذرا - لا يوجد حماية من عكس القطبية هنا.

لا تنسَ أيضًا توصيل GND (الأرضي). كل دائرة تحتاج إلى مسار عودة.

 

حول PCBasic

الوقت هو المال في مشاريعك - و PCBasic يحصل عليه. PCBasic هو شركة تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الذي يُعطي نتائج سريعة وخالية من العيوب في كل مرة. خدمات تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تشمل دعمًا هندسيًا متخصصًا في كل خطوة، مما يضمن أعلى جودة في كل لوحة. بصفتنا شركة رائدة الشركة المصنعة لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور, نقدم حلاً شاملاً يُبسط سلسلة التوريد الخاصة بك. تعاون مع فريقنا المتطور مصنع نموذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتحقيق تحولات سريعة ونتائج متفوقة يمكنك الوثوق بها.

دبابيس الاتصال: التسلسلي، I2C، SPI شرح مبسط

لا تقتصر استخدامات دبابيس أردوينو نانو على تشغيل مصابيح LED أو قراءة المستشعرات، بل بعضها مخصص للتواصل مع أجهزة أخرى.

فيما يلي تفصيل للبروتوكولات الثلاثة الأكثر أهمية:

1. التسلسلي (UART)

•  الدبابيس: D0 (RX) و D1 (TX).

•  يتم استخدامه للتواصل مع جهاز الكمبيوتر الخاص بك أو أي جهاز تسلسلي آخر.

•  يتم استخدامه أيضًا عند تحميل الكود عبر USB.

بسيطة وموثوقة وتعمل فور إخراجها من الصندوق.

2. I2C (الدائرة المتكاملة)

•  الدبابيس: A4 (SDA) و A5 (SCL)

•  ممتاز لأجهزة الاستشعار وشاشات OLED ووحدات RTC وما إلى ذلك.

•  يسمح لأجهزة متعددة بمشاركة نفس السلكين.

تستخدم العديد من أجهزة الاستشعار اليوم تقنية I2C لتوفير الأسلاك. ما عليك سوى تخصيص عنوان فريد لكل جهاز.

3. SPI (واجهة الأجهزة الطرفية التسلسلية)

•  الدبابيس: D10 (SS)، D11 (MOSI)، D12 (MISO)، D13 (SCK).

•  أسرع من I2C ولكنه يستخدم أسلاكًا أكثر.

•  مناسب لأشياء مثل بطاقات SD أو الشاشات السريعة.

لكل بروتوكول اتصال إيجابياته وسلبياته. SPI أسرع، وI2C يستخدم عددًا أقل من الدبابيس، وUART سهل الاستخدام.

برو تلميح: ليس عليك عادةً حفظ وظائف كل طرف. مكتبات Arduino IDE تتولى الكثير من المهام.

مقارنة لوحات Arduino: Arduino Nano مقابل لوحات Arduino الأخرى

هناك العديد من نماذج أردوينو المتاحة. فكيف يُقارن نانو؟

الميزات	نانو	A	ميجا
المقاس	صغيرة جدا	متوسط	كبير
I / O دبابيس	22	20	أكثر من 70
ميناء USB	ميني USB	نوع-B	نوع-B
صديقة للوحة التجارب	نعم	لا	لا
مثالية ل	مشاريع مدمجة	استخدام عام	مشاريع معقدة كبيرة

يُعد حجم أردوينو نانو أحد أهم مميزاته. فهو مثالي للمشاريع المدمجة ذات المساحة المحدودة.

مقارنةً بجهاز Uno، يُقدّم Nano نفس الوظائف تقريبًا في نصف المساحة. يُعدّ Mega مثاليًا عند الحاجة إلى عدد كبير من منافذ الإدخال/الإخراج، ولكنه ضخم الحجم.

لذا، إذا كنت تقوم ببناء جهاز يمكن ارتداؤه، أو مجموعة مستشعرات مدمجة، أو كنت ترغب فقط في وضع Arduino الخاص بك في مكان ضيق، فإن Nano هو الحل الأمثل.

اختيار النانو المناسب: المتغيرات والنسخ

عندما تبدأ في التسوق لشراء Arduino Nano، ستلاحظ شيئًا واحدًا: هناك أكثر من نوع واحد.

فيما يلي الأنواع الرئيسية التي ستواجهها:

أردوينو نانو الرسمي

•  تم صنعه بواسطة Arduino.cc

•  يستخدم ATmega328P

•  يكلف أكثر قليلا

•  موثوقة وعالية الجودة

اردوينو نانو كل

•  إصدار أحدث

•  يستخدم ATmega4809

•  مزيد من ذاكرة الوصول العشوائي والفلاش

•  وظائف الدبوس مختلفة قليلاً

سلسلة أردوينو نانو 33

•  يتضمن Nano 33 IoT وBLE وSense.

•  يأتي مع بلوتوث وواي فاي وأجهزة استشعار متقدمة.

•  مثالي لمشاريع إنترنت الأشياء والتعلم الآلي.

استنساخات (غير رسمية)

•  تم صنعه بواسطة أطراف ثالثة

•  أرخص بكثير (أقل من 3 دولارات)

•  غالبًا ما يتم استخدام شرائح CH340 بدلاً من FT232 لـ USB.

•  قد تحتاج إلى تثبيت برنامج التشغيل يدويًا.

إذا كنت مبتدئًا أو تقوم حاليًا بإنشاء نماذج أولية، فإن النسخ المقلدة قد توفر لك المال. ومع ذلك، لضمان موثوقية طويلة الأمد، تُعدّ لوحة أردوينو الأصلية خيارًا أكثر أمانًا.

تلميح: تحقق دائمًا من المراجعات وتأكد من أن تصميم الدبوس يطابق Nano القياسي قبل شراء استنساخ.

  

المكونات المتوافقة: ما الذي يعمل مع Arduino Nano؟

قد يكون نانو صغيرًا، لكنه يعمل مع مجموعة واسعة من مكونات أردوينو. إليك قائمة مختصرة بالأجزاء التي تتوافق معه بشكل جيد:

•  المصابيح - للحصول على مخرجات بسيطة وأضواء الحالة

•  أزرار دفع - لإدخال المستخدم

•  DHT11 / DHT22 - أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة

•  شاشات OLED – شاشات صغيرة الحجم مقاس 0.96 بوصة (تستخدم دبابيس I2C)

•  وحدة بلوتوث HC-05 - رائع للتحكم اللاسلكي

•  مجسات بالموجات فوق الصوتية - لقياس المسافة

•  وحدات الترحيل - للتحكم في الأجهزة ذات الجهد العالي

•  أجهزة موتورز - للمشاريع القائمة على الحركة

•  مجسات الأشعة تحت الحمراء - لإدخال جهاز التحكم عن بعد

يدعم Nano تقريبًا أي أجزاء Arduino متوافقة مع Uno، طالما تم أخذ الجهد وعدد الدبابيس في الاعتبار.

بسبب حجمها، يفضل العديد من مستخدمي Nano لوحات التجارب الصغيرة ودبابيس التوصيل الذكرية للتخطيطات الضيقة.

مخطط دبابيس Arduino Nano الكامل (مخطط الدبابيس)

دعونا نجمع كل ذلك معًا من خلال نظرة عامة كاملة على تخطيط دبوس Arduino Nano.

فيما يلي كيفية ترتيب الدبابيس الثلاثين عادةً:

الدبابيس الرقمية (D0–D13)

•  D0 (RX):استقبال تسلسلي

•  د1 (تكساس): الإرسال التسلسلي

•  D2 – D13: الإدخال والإخراج العام (يدعم البعض تعديل عرض النبضة والمقاطعات)

دبابيس PWM: D3، D5، D6، D9، D10، D11

دبابيس SPI: D10 (SS)، D11 (MOSI)، D12 (MISO)، D13 (SCK)

دبابيس تناظرية (A0–A7)

•  A0 – A5: مدخل تناظري (يمكن استخدامه أيضًا كمدخل رقمي)

•  A4 (سدا) و A5 (SCL):اتصالات I2C

•  A6 و A7: مدخل تناظري فقط (غير قادر على التحويل الرقمي)

دبابيس الطاقة

•  VIN: جهد الدخل الخارجي (7-12 فولت)

•  5V:الإخراج المنظم

•  3.3V:الإخراج من المنظم

•  GND:الأرض (x2)

•  RESET:إعادة تعيين اللوحة

أخرى

•  AREF: جهد مرجعي تناظري

•  RST: دبوس إعادة الضبط (نفس زر إعادة الضبط)

يجعل هذا التصميم جهاز Nano مرنًا وقويًا لمجموعة واسعة من مشاريع الإلكترونيات المنزلية.

تلميح المواليةللمتعلمين البصريين، نزّل مخطط توصيلات ملونًا - هناك العديد منها على الإنترنت. يمكنك أيضًا طباعته والاحتفاظ به بالقرب من جهاز عملك.

الخاتمة

حتى مع توفر عشرات لوحات أردوينو، يبقى أردوينو نانو الخيار المفضل. بفضل حجمه الصغير وسعره المناسب، فهو متوافق مع جميع مكتبات ومكونات أردوينو تقريبًا.

سواءً كنت تُنشئ روبوتًا، أو محطة أرصاد جوية، أو نظامًا قائمًا على أجهزة استشعار، فإن جهاز Nano يناسب أي مكان تقريبًا. وبفضل دعم مجتمعه القوي، ستجد دائمًا دروسًا تعليمية وأمثلة ومنتديات لمساعدتك.

إذا كنت قد بدأت في استخدام Arduino أو كنت بحاجة إلى شيء صغير وقادر، فقد يكون Nano هو أصغر جهاز Arduino ولكنه يتمتع بأكبر قدر من الإمكانات.