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아두이노 제어실습(Proteus VSM Studio를 이용한)
회로설계부터 시뮬레이션까지
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VSM Studio IDE를 이용한 아두이노 회로설계 입문서！
저자는 2007년부터 대학에서 마이크로프로세서 및 프로젝트 실습 수업을 하면서 알게 된 ARDUINO(아두이노)는 마이크로프로세서의 접근성에서 매우 편리하게 구성되어 있다는 것은 아두이노 이전 개발자들은 부정할 수가 없다. 지금도 코딩 및 하드웨어 입문하는 일반 사용자들의 첫걸음으로 많이 시작하고 있는 것, 바로 아두이노 UNO일 것이다. 본 교재에서는 VSM Studio IDE를 이용하여 아두이노 UNO 보드에 소스를 작성하고, 각종 I/O 장치들을 제어할 수 있도록 시뮬레이션을 사용하는 방법을 소개한다.
또한, Project 만들기 중에서 Create Quick Start Files 옵션을 이용하여 소스 코드 탭에서 소스 코드를 바로 작성하고, 이와 연관된 Schematic Capture 탭에서 File 메뉴의 Import Project Clip을 이용하는 방법과 Pick Devices 대화상자를 이용하여 직접 회로를 작성하는 방법을 권장한다. 이유는 미리 만들어진 주변기기 모듈과 소스 코드를 사용하면 회로와 소스 간의 연관 관계를 이해하는데 어려움이 있다고 보기 때문이다. 즉 백문이 불여일견(百聞而 不如一見)이요, 백견이 불여일각(百見而 不如一覺)이며, 백각이 불여일행(百覺而 不如一行)이라는 충언이 있다. 백 번 듣는 것보다 한 번 보는 것이 낫고, 백 번 보는 것보다 한 번 깨우침이 나으며, 백 번 깨우침보다 한 번 행함이 낫다는 말이다.
일반 학습자가 코딩교육과 회로설계의 입문서로 선택하여 별도의 하드웨어를 구매하지 않고 시뮬레이션만으로도 입문할 수 있도록 하였고, 기본에 충실한 내용으로 충분히 연습을 통한다면 펌웨어를 구성하기 위한 하드웨어 설계와 코딩을 하는 실전에서 더더욱 자신감으로 임할 수가 있을 것이다. 회로도 캡처와 관련된 회로도를 그리는 방법은 프로테우스 기본 교재를 참조하기 바란다.
이론적 배경들은 관련 전공 서적에서 충분히 습득하였을 것으로 판단하여 회로 작성과 소스 코딩에 중점을 두고 집필하였으나, 적절한 분량에 대한 고려와 지면상의 문제 등으로 인해 포함하지 못한 부족한 것은 앞으로 보완하고 소개해 드릴 것을 기약하며, 본 교재를 통하여 일반 학습자가 회로 및 코딩에서 조금이라도 도움이 되었으면 하는 바람으로 이 책을 내어놓는다.
저자는 2007년부터 대학에서 마이크로프로세서 및 프로젝트 실습 수업을 하면서 알게 된 ARDUINO(아두이노)는 마이크로프로세서의 접근성에서 매우 편리하게 구성되어 있다는 것은 아두이노 이전 개발자들은 부정할 수가 없다. 지금도 코딩 및 하드웨어 입문하는 일반 사용자들의 첫걸음으로 많이 시작하고 있는 것, 바로 아두이노 UNO일 것이다. 본 교재에서는 VSM Studio IDE를 이용하여 아두이노 UNO 보드에 소스를 작성하고, 각종 I/O 장치들을 제어할 수 있도록 시뮬레이션을 사용하는 방법을 소개한다.
또한, Project 만들기 중에서 Create Quick Start Files 옵션을 이용하여 소스 코드 탭에서 소스 코드를 바로 작성하고, 이와 연관된 Schematic Capture 탭에서 File 메뉴의 Import Project Clip을 이용하는 방법과 Pick Devices 대화상자를 이용하여 직접 회로를 작성하는 방법을 권장한다. 이유는 미리 만들어진 주변기기 모듈과 소스 코드를 사용하면 회로와 소스 간의 연관 관계를 이해하는데 어려움이 있다고 보기 때문이다. 즉 백문이 불여일견(百聞而 不如一見)이요, 백견이 불여일각(百見而 不如一覺)이며, 백각이 불여일행(百覺而 不如一行)이라는 충언이 있다. 백 번 듣는 것보다 한 번 보는 것이 낫고, 백 번 보는 것보다 한 번 깨우침이 나으며, 백 번 깨우침보다 한 번 행함이 낫다는 말이다.
일반 학습자가 코딩교육과 회로설계의 입문서로 선택하여 별도의 하드웨어를 구매하지 않고 시뮬레이션만으로도 입문할 수 있도록 하였고, 기본에 충실한 내용으로 충분히 연습을 통한다면 펌웨어를 구성하기 위한 하드웨어 설계와 코딩을 하는 실전에서 더더욱 자신감으로 임할 수가 있을 것이다. 회로도 캡처와 관련된 회로도를 그리는 방법은 프로테우스 기본 교재를 참조하기 바란다.
이론적 배경들은 관련 전공 서적에서 충분히 습득하였을 것으로 판단하여 회로 작성과 소스 코딩에 중점을 두고 집필하였으나, 적절한 분량에 대한 고려와 지면상의 문제 등으로 인해 포함하지 못한 부족한 것은 앞으로 보완하고 소개해 드릴 것을 기약하며, 본 교재를 통하여 일반 학습자가 회로 및 코딩에서 조금이라도 도움이 되었으면 하는 바람으로 이 책을 내어놓는다.
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출판사 리뷰
출판사 리뷰
목차
목차
1장 아두이노 프로젝트 만들기
1-1. 개요
1-2. 프로젝트 만들기
1-3. 회로도 그리기
⑴ 주변기기 모듈 사용하기
⑵ 주변기기 모듈 사용 안 하기
⑶ 사용자 회로 직접 그리기
1-4. 프로젝트 빌드하기
⑴ 소스코드(Source Code) 탭 환경
⑵ 빌드(Build) 환경
1-5. 시뮬레이션하기
⑴ 시뮬레이터 실행
⑵ 액티브 팝업(Active Popups)
1-6. 디버깅하기
⑴ 디버깅 모드
⑵ 워치 윈도우(Watch Window)
2장 디지털 데이터 입출력
2-1. 디지털 포트의 개요
2-2. 아두이노 디지털 입출력 함수
⑴ pinMode()
⑵ digitalWrite()
⑶ digitalRead()
2-3. 터미널을 이용하여 회로 그리기
⑴ 터미널의 종류
⑵ 디지털 출력 회로 구성하기
⑶ 디지털 입력 회로 구성하기
⑷ 내부 풀업 저항 이용하기
3장 아날로그 데이터 입출력
3-1. 아날로그 포트의 개요
3-2. 아두이노 아날로그 입출력 함수
⑴ analogReference()
⑵ analogWrite()
⑶ analogRead()
3-3. 아날로그 입출력 실습
⑴ 오실로스코프로 PWM 듀티비 측정
⑵ 아날로그 입력 회로 구성하기
⑶ 온도 센서(LM35)를 이용한 경보 장치 만들기
⑷ 조도 센서를 이용한 자동 조명기 만들기
4장 시간 함수
4-1. 아두이노의 시간 함수
4-2. 시간 관련 함수
⑴ delay()
⑵ delayMicroseconds()
⑶ micros()
⑷ millis()
4-3. 시간 관련 함수 실습
⑴ 가변 저항으로 LED 깜박이는 속도 제어하기
⑵ 7-세그먼트에 글자 출력하기
⑶ 초시계 만들기
5장 시리얼 통신
5-1. 시리얼 통신의 개요
5-2. 시리얼 통신 관련 함수
⑴ available()
⑵ begin()
⑶ end()
⑷ print()
⑸ println()
⑹ read()
⑺ write()
⑻ serialEvent()
5-3. 시리얼 통신 실습
⑴ 시리얼 통신 송신 실습
⑵ 시리얼 통신 수신 실습
⑶ 시리얼 통신 수신 인터럽트
6장 고급 I/O 함수
6-1. 아두이노의 고급 I/O 함수
⑴ shiftIn()
⑵ shiftOut()
⑶ tone()
⑷ noTone()
⑸ pulseIn()
6-2. 고급 I/O 함수 실습
⑴ 시프트 레지스터 실습
⑵ 건반 피아노 만들기
⑶ 멜로디 만들기
⑷ 초음파 센서를 이용한 거리 측정
7장 텍스트 LCD
7-1. 텍스트 LCD의 개요
7-2. 텍스트 LCD 라이브러리
⑴ LiquidCrystal()
⑵ begin()
⑶ clear()
⑷ home()
⑸ setCursor()
⑹ write()
⑺ print()
⑻ display()
⑼ noDisplay()
⑽ createChar()
7-3. 텍스트 LCD 실습
⑴ 문자열 깜박이게 하기
⑵ 시리얼 통신으로 LCD에 문자 쓰기
⑶ 온도 그래프 만들기
⑷ 양궁 게임 만들기
8장 서보 모터
8-1. 서보 모터의 개요
8-2. 서보 모터 라이브러리
⑴ Servo
⑵ attach()
⑶ write()
⑷ writeMicroseconds()
⑸ read()
⑹ attached()
⑺ detach()
8-3. 서보 모터 실습
⑴ 가변 저항과 통신 터미널로 위치 제어하기
⑵ 가변 저항으로 회전 속도 제어하기
⑶ 서보 모터 위치 알아내기
9장 스텝 모터 제어
9-1. 스텝 모터 라이브러리
⑴ Stepper
⑵ setSpeed()
⑶ step()
9-2. 스텝 모터 실습
⑴ 스텝 모터 방향 제어하기
⑵ 가변 저항으로 스텝 모터 속도 제어하기
⑶ 2선 제어 스텝 모터
⑷ 시리얼 통신으로 모터 속도 및 방향 제어하기
10장 소프트웨어 시리얼
10-1. 소프트웨어 시리얼의 개요
10-2. 소프트웨어 시리얼 라이브러리
⑴ SoftwareSerial()
⑵ available()
⑶ begin()
⑷ isListening()
⑸ overflow()
⑹ peek()
⑺ read()
⑻ print()
⑼ println()
⑽ listen()
⑾ write()
10-3. 소프트웨어 시리얼 실습
⑴ 송수신 실습
⑵ 여러 개의 소프트웨어 시리얼 만들기
⑶ 가상의 시리얼 포트 만들기
⑷ 에뮬레이터와 통신하기
11장 SPI 직렬 통신
11-1. SPI 통신의 개요
11-2. SPI 라이브러리 함수
⑴ SPISettings
⑵ begin()
⑶ end()
⑷ beginTransaction()
⑸ endTransaction()
⑹ setBitOrder()
⑺ setClockDivider()
⑻ setDataMode()
⑼ transfer()
⑽ usingInterrupt()
11-3. SPI 직렬 통신 실습
⑴ 12-비트 DAC 실습
⑵ 디지털 가변 저항 실습
⑶ 도트 매트릭스 애니메이션 시키기
⑷ 도트 매트릭스에 숫자 표시하기
12장 I2C 직렬 통신
12-1. I2C 직렬 통신의 개요
12-2. Wire 라이브러리 함수
⑴ begin()
⑵ requestFrom()
⑶ beginTransmission()
⑷ endTransmission()
⑸ write()
⑹ available()
⑺ read()
⑻ SetClock()
⑼ onReceive()
⑽ onRequest()
12-3. I2C 직렬 통신 실습
⑴ 5X7 도트 매트릭스 제어
⑵ I2C LCD 제어
⑶ TH02 센서로 온습도 측정하기
13장 아두이노 응용하기
13-1. DC 모터
⑴ DC 모터 속도 제어하기
⑵ DC 모터 회전수 측정하기
13-2. 적외선(Infrared) 통신
⑴ 적외선 통신으로 LED On/Off 하기
⑵ IR 리모컨 만들기
13-3. 키패드 라이브러리
⑴ 키패드 값 LCD에 출력하기
⑵ 키패드로 계산기 만들기
1-1. 개요
1-2. 프로젝트 만들기
1-3. 회로도 그리기
⑴ 주변기기 모듈 사용하기
⑵ 주변기기 모듈 사용 안 하기
⑶ 사용자 회로 직접 그리기
1-4. 프로젝트 빌드하기
⑴ 소스코드(Source Code) 탭 환경
⑵ 빌드(Build) 환경
1-5. 시뮬레이션하기
⑴ 시뮬레이터 실행
⑵ 액티브 팝업(Active Popups)
1-6. 디버깅하기
⑴ 디버깅 모드
⑵ 워치 윈도우(Watch Window)
2장 디지털 데이터 입출력
2-1. 디지털 포트의 개요
2-2. 아두이노 디지털 입출력 함수
⑴ pinMode()
⑵ digitalWrite()
⑶ digitalRead()
2-3. 터미널을 이용하여 회로 그리기
⑴ 터미널의 종류
⑵ 디지털 출력 회로 구성하기
⑶ 디지털 입력 회로 구성하기
⑷ 내부 풀업 저항 이용하기
3장 아날로그 데이터 입출력
3-1. 아날로그 포트의 개요
3-2. 아두이노 아날로그 입출력 함수
⑴ analogReference()
⑵ analogWrite()
⑶ analogRead()
3-3. 아날로그 입출력 실습
⑴ 오실로스코프로 PWM 듀티비 측정
⑵ 아날로그 입력 회로 구성하기
⑶ 온도 센서(LM35)를 이용한 경보 장치 만들기
⑷ 조도 센서를 이용한 자동 조명기 만들기
4장 시간 함수
4-1. 아두이노의 시간 함수
4-2. 시간 관련 함수
⑴ delay()
⑵ delayMicroseconds()
⑶ micros()
⑷ millis()
4-3. 시간 관련 함수 실습
⑴ 가변 저항으로 LED 깜박이는 속도 제어하기
⑵ 7-세그먼트에 글자 출력하기
⑶ 초시계 만들기
5장 시리얼 통신
5-1. 시리얼 통신의 개요
5-2. 시리얼 통신 관련 함수
⑴ available()
⑵ begin()
⑶ end()
⑷ print()
⑸ println()
⑹ read()
⑺ write()
⑻ serialEvent()
5-3. 시리얼 통신 실습
⑴ 시리얼 통신 송신 실습
⑵ 시리얼 통신 수신 실습
⑶ 시리얼 통신 수신 인터럽트
6장 고급 I/O 함수
6-1. 아두이노의 고급 I/O 함수
⑴ shiftIn()
⑵ shiftOut()
⑶ tone()
⑷ noTone()
⑸ pulseIn()
6-2. 고급 I/O 함수 실습
⑴ 시프트 레지스터 실습
⑵ 건반 피아노 만들기
⑶ 멜로디 만들기
⑷ 초음파 센서를 이용한 거리 측정
7장 텍스트 LCD
7-1. 텍스트 LCD의 개요
7-2. 텍스트 LCD 라이브러리
⑴ LiquidCrystal()
⑵ begin()
⑶ clear()
⑷ home()
⑸ setCursor()
⑹ write()
⑺ print()
⑻ display()
⑼ noDisplay()
⑽ createChar()
7-3. 텍스트 LCD 실습
⑴ 문자열 깜박이게 하기
⑵ 시리얼 통신으로 LCD에 문자 쓰기
⑶ 온도 그래프 만들기
⑷ 양궁 게임 만들기
8장 서보 모터
8-1. 서보 모터의 개요
8-2. 서보 모터 라이브러리
⑴ Servo
⑵ attach()
⑶ write()
⑷ writeMicroseconds()
⑸ read()
⑹ attached()
⑺ detach()
8-3. 서보 모터 실습
⑴ 가변 저항과 통신 터미널로 위치 제어하기
⑵ 가변 저항으로 회전 속도 제어하기
⑶ 서보 모터 위치 알아내기
9장 스텝 모터 제어
9-1. 스텝 모터 라이브러리
⑴ Stepper
⑵ setSpeed()
⑶ step()
9-2. 스텝 모터 실습
⑴ 스텝 모터 방향 제어하기
⑵ 가변 저항으로 스텝 모터 속도 제어하기
⑶ 2선 제어 스텝 모터
⑷ 시리얼 통신으로 모터 속도 및 방향 제어하기
10장 소프트웨어 시리얼
10-1. 소프트웨어 시리얼의 개요
10-2. 소프트웨어 시리얼 라이브러리
⑴ SoftwareSerial()
⑵ available()
⑶ begin()
⑷ isListening()
⑸ overflow()
⑹ peek()
⑺ read()
⑻ print()
⑼ println()
⑽ listen()
⑾ write()
10-3. 소프트웨어 시리얼 실습
⑴ 송수신 실습
⑵ 여러 개의 소프트웨어 시리얼 만들기
⑶ 가상의 시리얼 포트 만들기
⑷ 에뮬레이터와 통신하기
11장 SPI 직렬 통신
11-1. SPI 통신의 개요
11-2. SPI 라이브러리 함수
⑴ SPISettings
⑵ begin()
⑶ end()
⑷ beginTransaction()
⑸ endTransaction()
⑹ setBitOrder()
⑺ setClockDivider()
⑻ setDataMode()
⑼ transfer()
⑽ usingInterrupt()
11-3. SPI 직렬 통신 실습
⑴ 12-비트 DAC 실습
⑵ 디지털 가변 저항 실습
⑶ 도트 매트릭스 애니메이션 시키기
⑷ 도트 매트릭스에 숫자 표시하기
12장 I2C 직렬 통신
12-1. I2C 직렬 통신의 개요
12-2. Wire 라이브러리 함수
⑴ begin()
⑵ requestFrom()
⑶ beginTransmission()
⑷ endTransmission()
⑸ write()
⑹ available()
⑺ read()
⑻ SetClock()
⑼ onReceive()
⑽ onRequest()
12-3. I2C 직렬 통신 실습
⑴ 5X7 도트 매트릭스 제어
⑵ I2C LCD 제어
⑶ TH02 센서로 온습도 측정하기
13장 아두이노 응용하기
13-1. DC 모터
⑴ DC 모터 속도 제어하기
⑵ DC 모터 회전수 측정하기
13-2. 적외선(Infrared) 통신
⑴ 적외선 통신으로 LED On/Off 하기
⑵ IR 리모컨 만들기
13-3. 키패드 라이브러리
⑴ 키패드 값 LCD에 출력하기
⑵ 키패드로 계산기 만들기
저자
저자
정용섭
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