Arduino и micro:bit — примеры с разбором

НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО ДЛЯ НОВИЧКОВ

Приветствую! Здесь вы наверняка найдете, что ищете. Примеры в лаборатории рассчитаны на то, что мы разбираем что-то конкретное.

Текущая статья посвящена Arduino и micro:bit — светодиод, ШИМ, датчики и Serial с построчным разбором.

Поэтому за теорией по текущей теме вам — в энциклопедию. Если ещё не погружались, то маршрут прост:

  1. Основы
  2. Система и сеть
  3. Данные и разметка
  4. Код и разработка
  5. Языки
  6. Искусственный интеллект
  7. Проект
  8. Инфраструктура и безопасность
  9. Спин-офф

Обязательно пройдитесь.

А теперь приступим к нашему предмету.

Теория и соседние материалы

Интерфейс Tinkercad, breadboard, Blockly и ограничения симулятора — Tinkercad Circuits и Arduino.

Что такое микроконтроллер и прошивка — Встраиваемые системы.

Визуальный код без проводов — Scratch, рисование на ПК — Turtle.

Оглавление

Arduino

  1. Что такое скетч и зачем setup / loop
  2. Обязательный шаблон
  3. Мигающий светодиод (Blink)
  4. Кнопка включает LED
  5. Плавная яркость (ШИМ)
  6. Потенциометр и Serial Monitor
  7. Светофор на трёх LED
  8. Бегущий огонь
  9. Звук tone и buzzer
  10. Переключение LED по нажатию

micro:bit

  1. Сердце на матрице
  2. Мигающий смайлик
  3. Кнопки A и B
  4. Наклон — стрелка
  5. Счётчик нажатий
  6. Температура и свет

Итог

  1. Arduino или micro:bit · Частые ошибки · Куда дальше

Интерактивный симулятор

Перед пайкой проводов можно нажать пины Arduino, открыть micro:bit, собрать схему на breadboard и запустить учебные проекты прямо на этой странице.

Как пользоваться симулятором:

  1. Вкладка Arduino Uno — клик по пину 13 (там же встроенный LED «L» на реальной плате).
  2. Вкладка Проекты — выберите «Мигающий LED», нажмите ▶, смотрите подсветку кода.
  3. В проекте «Кнопка → LED» зажмите кнопку мышью во время симуляции.

Что такое Arduino простыми словами

Arduino Uno — учебная плата с микроконтроллером. Вы пишете программу (скетч) на компьютере, загружаете по USB — и плата много раз подряд выполняет ваши команды: зажечь LED, прочитать кнопку, измерить напряжение с датчика.

Программа на Arduino всегда устроена так:

flowchart TD
  A[Включение питания] --> B[setup — один раз]
  B --> C[loop — шаг 1]
  C --> D[loop — шаг 2]
  D --> C
Функция Сколько раз Смысл
setup() 1 раз при старте «Подготовка» — какие пины вход, какие выход, скорость Serial
loop() бесконечно «Рабочий день» — опрос кнопок, мигание, чтение датчиков

На micro:bit то же самое, только вместо setup/loop часто блоки «при старте» и «всегда» (basic.forever), а экран — матрица 5×5 LED на самой плате.

Словарь (если термины путаются)

Термин Простыми словами
Пин Металлический «ноготь» на краю платы; через него идёт сигнал 0 или 1 (цифра) или число 0…1023 (аналог)
GND Земля, минус, общий провод схемы
5V Плюс питания 5 вольт (для Uno)
HIGH / LOW Логическая 1 (~5 В) и 0 (0 В)
Скетч Файл .ino с вашим кодом
ШИМ (PWM) Быстрое мигание; глаз видит яркость, а не мигание
Serial Monitor Окно в IDE/Tinkercad, куда программа печатает текст для отладки

Arduino — обязательный шаблон

Задача: понять каркас любого скетча. Без pinMode плата не знает, выводить сигнал на LED или читать кнопку.

void setup() {
  // выполнится ОДИН раз после включения или Reset
}

void loop() {
  // выполнится снова и снова — бесконечно
}

Разбор построчно

Строка Смысл
void setup() Объявление функции настройки. void = «ничего не возвращает наружу»
{ } Границы тела функции — всё между скобками выполняется при старте
void loop() Функция цикла. После последней строки loop управление снова прыгает на первую строку loop
Комментарии // … Для человека; компилятор их игнорирует

Arduino IDE сама подставляет служебный код (#include <Arduino.h>, main, который вызывает setup и loop). Вам писать main не нужно.

Минимальный рабочий скетч с отладкой

Задача: убедиться, что загрузка и Serial Monitor работают.

void setup() {
  Serial.begin(9600);   // скорость обмена с компьютером — 9600 бод
  Serial.println("Плата включилась");
}

void loop() {
  Serial.println("tick");
  delay(1000);          // раз в секунду новая строка
}

Разбор:

  • Serial.begin(9600) — обязательно в setup перед любыми print, иначе монитор пустой или «кракозябры».
  • Serial.println("…") — отправить текст и перейти на новую строку.
  • delay(1000) — процессор 1000 мс ничего другого не делает (для учебных blink это нормально; в играх на кнопках позже учат обход без delay).

Попробуйте: в Tinkercad откройте Serial Monitor внизу — увидите tick каждую секунду.

Если не работает: в мониторе выберите скорость 9600, как в begin(9600).

Arduino — стартовые проекты

Ниже — проекты, с которых обычно начинают курс. Каждый можно собрать без паяльника в Tinkercad, потом повторить на реальной Arduino Uno и breadboard.

Задача: зажечь и погасить LED — «Hello, World» мира Arduino. Поймёте pinMode, digitalWrite, delay.

Схема (как подключать):

Элемент Куда
Анод LED (длинная ножка, «+») Через резистор 220 Ω → пин 13
Катод (короткая ножка) GND
На плате Uno Есть встроенный LED на пине 13 (подпись L) — внешний диод можно не ставить для первого теста

Резистор ограничивает ток — без него LED может сгореть. Цвет полосок 220 Ω — красный-красный-коричневый (допуск ± золото).

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(13, LOW);
  delay(1000);
}

Разбор построчно

Строка Что делает Зачем так
void setup() Старт настройки Arduino вызывает один раз
pinMode(13, OUTPUT) Пин 13 — выход Без этой строки digitalWrite на 13 может не работать
void loop() Начало бесконечного цикла
digitalWrite(13, HIGH) На пине 13 ~5 В Ток идёт через LED → светится
delay(1000) Пауза 1 секунда (1000 мс) LED горит 1 с
digitalWrite(13, LOW) На пине 0 В LED погас
delay(1000) Ещё 1 с пауза Цикл повторится — снова digitalWrite HIGH

Что вы видите

  • В симуляторе и на плате LED 1 с горит, 1 с нет.
  • Встроенный LED L на Uno мигает синхронно с кодом на пине 13.

Попробуйте:

  1. delay(1000) → delay(200) — мигание в 5 раз быстрее.
  2. Поменяйте 13 на 9 (и в pinMode, и в digitalWrite) — подключите внешний LED к 9 через 220 Ω.

Если не мигает:

  • LED перевёрнут (катод и анод) — поменяйте ножки.
  • Нет pinMode(13, OUTPUT).
  • В Tinkercad не нажали ▶ Start Simulation.

Кнопка включает светодиод

Задача: научиться читать цифровой вход (digitalRead) и ветвиться через if. Пока кнопку держат — LED горит.

Схема:

Элемент Соединение
Кнопка Один контакт → 5V, второй → пин 2
Резистор 10 кОм От пина 2 к GND (подтяжка вниз — без нажатия на пине «0»)
LED Как в Blink, пин 13

Пока кнопка не нажата, пин 2 через резистор на GND → LOW. Нажали — пин соединён с 5V → HIGH.

Разбор построчно

Строка Смысл
const int buttonPin = 2; Имя для номера пина. Число 2 в коде больше не ищем — меняем в одном месте
const int ledPin = 13; То же для светодиода
const Значение не меняется во время работы программы
pinMode(ledPin, OUTPUT) LED-пин — выход
pinMode(buttonPin, INPUT) Пин кнопки — вход (плата читает напряжение)
digitalRead(buttonPin) Возвращает HIGH или LOW прямо сейчас
if (… == HIGH) Если кнопка нажата — выполнить блок { … }
else Иначе — погасить LED

Как это работает по шагам (один проход loop)

  1. Arduino читает пин 2.
  2. Если там 5 В → зажигает 13.
  3. Если 0 В → гасит 13.
  4. Сразу снова с шага 1 — сотни раз в секунду, поэтому LED кажется «залипшим» в нужном состоянии.

Попробуйте: поменяйте HIGH и LOW в if, если кнопка подключена через INPUT_PULLUP (см. переключение по нажатию).

Если LED всегда горит или всегда погашен: перепутана подтяжка или контакты кнопки; проверьте провод на 5V и GND.

Плавная яркость (ШИМ, PWM)

Задача: не просто вкл/выкл, а плавное изменение яркости. Функция analogWrite и цикл for.

Схема: LED на пин 9 (на Uno у 9 есть ШИМ, на плате рядом с цифрой может быть знак ~). Через 220 Ω на GND.

Разбор построчно

Строка Смысл
const int ledPin = 9; Только пины 3, 5, 6, 9, 10, 11 поддерживают analogWrite на Uno
for (int brightness = 0; …) Цикл: переменная brightness от 0 до 255
brightness <= 255 Условие продолжения цикла
brightness += 5 Шаг 5 за итерацию (меньше шаг — плавнее, дольше цикл)
analogWrite(ledPin, brightness) «Яркость» 0…255. Внутри — очень быстрое мигание, глаз видит свет
delay(20) Задержка между шагами яркости — скорость «дыхания»
Второй for То же вниз от 255 до 0

Зачем 0…255, а не 0…1023

analogWrite на Arduino Uno принимает 8 бит (256 уровней). analogRead с датчика даёт 0…1023 (10 бит) — это разные шкалы; в потенциометре их связывают через map.

Попробуйте: brightness += 1 вместо 5 — плавнее, но цикл дольше.

Если не плавно, а мигает: LED на пине без ШИМ (например 13) — перенесите на 9.

Потенциометр управляет яркостью

Задача: аналоговый вход analogRead, пересчёт map, вывод в Serial Monitor — типичная лабораторная «ручка яркости».

Схема:

Вывод потенциометра Куда
Крайний 5V
Средний (бегунок) A0
Другой крайний GND
LED Пин 9 + 220 Ω на GND

Поворот ручки меняет напряжение на A0 от 0 до 5 В; АЦП превращает в число 0…1023.

Разбор построчно

Строка Смысл
const int sensorPin = A0; Аналоговые пины A0–A5 — только чтение
Serial.begin(9600); Включить «разговор» с компьютером
analogRead(sensorPin) Число 0…1023 пропорционально напряжению на A0
map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255) Линейно перевести диапазон датчика в диапазон для analogWrite
analogWrite(ledPin, ledBrightness) Яркость LED
Serial.print("Датчик: ") Текст без перевода строки
Serial.print(sensorValue) Число рядом с текстом
Serial.println(ledBrightness) Последнее число + новая строка
delay(100) Печать не чаще 10 раз в секунду — монитор читается глазами

Что видите в Serial Monitor

При вращении ручки в Tinkercad строки вроде:

Датчик: 512  Яркость: 128

Попробуйте: уберите delay(100) — строк станет очень много (для отладки иногда полезно, для отчёта — нет).

Если число не меняется: средний вывод потенциометра не на A0; нет общего GND с Arduino.

Arduino — проекты посложнее

Когда базовые примеры работают, переходите к нескольким выходам, функциям и событиям по нажатию.

Светофор на трёх LED

Задача: три выхода, функция-помощник setLight, последовательность delay — модель «красный → жёлтый → зелёный».

Схема: три LED (или один RGB) на пины 8 (красный), 9 (жёлтый), 10 (зелёный), каждый через 220 Ω на GND.

Разбор построчно

Строка Смысл
Три const int …Pin Три независимых выхода — удобно для отчёта и схемы
void setLight(int r, int y, int g) Своя функция: передаём HIGH/LOW для каждого цвета
digitalWrite(redPin, r) Параметр r подставляется вместо константы
setLight(HIGH, LOW, LOW) Только красный горит
delay(3000) Красный 3 секунды
setLight(HIGH, HIGH, LOW) Красный + жёлтый перед зелёным (упрощённая модель)
setLight(LOW, LOW, HIGH) Зелёный фаза

Попробуйте: сократите все 3000 до 500 — быстрый «мигающий светофор» для проверки проводки.

«Бегущий огонь» на пяти LED

Задача: массив пинов и вложенный for — типовой паттерн для гирлянд и индикаторов.

Разбор построчно

Строка Смысл
int ledPins[] = {4, 5, 6, 7, 8}; Массив — список пинов в одной переменной
ledCount = 5 Длина массива (для цикла)
pinMode(ledPins[i], OUTPUT) i-й элемент массива — номер пина
digitalWrite(ledPins[i], HIGH) Зажечь только текущий LED
delay(150) Видимое «бегущее» пятно
digitalWrite(…, LOW) Погасить перед следующим i

Попробуйте: добавьте в конец loop второй цикл for с i от ledCount-1 до 0 — огонь побежит назад.

Звуковой сигнал (tone)

Задача: пьезо buzzer на пине 8, функции tone / noTone, константы частоты.

Разбор построчно

Строка Смысл
#define NOTE_C4 262 Макрос: перед компиляцией NOTE_C4 заменится на 262 (частота в герцах)
tone(buzzerPin, NOTE_C4, 300) Звук на пине, 262 Гц, длительность 300 мс
delay(350) Чуть дольше ноты — пауза между нотами слышна
noTone(buzzerPin) Остановить генерацию — тишина до следующего loop

Важно: к пину не подключайте наушники — только buzzer или маленький динамик через транзистор.

Переключение LED по нажатию (один щелчок — одно переключение)

Задача: LED меняет состояние при каждом нажатии, а не горит, пока палец на кнопке. Используем INPUT_PULLUP и фронт сигнала.

Схема: кнопка между пином 2 и GND (без внешнего 10 кОм — подтяжка внутри платы).

Разбор построчно

Строка Смысл
int ledState = LOW; Память «горит или нет» между нажатиями
INPUT_PULLUP Внутренний резистор тянет пин к HIGH; нажатие = LOW
digitalWrite(ledPin, ledState) Сразу выставить LED в начальное состояние
static int lastBtn Значение сохраняется между вызовами loop
int btn = digitalRead(..) Текущее состояние кнопки
lastBtn == HIGH && btn == LOW Фронт: было отпущено, стало нажато — один раз на щелчок
ledState = !ledState Инверсия: 0→1, 1→0
delay(50) Гасит дребезг контактов (механическое дрожание при нажатии)
lastBtn = btn Запомнить для следующего прохода

Попробуйте: уберите delay(50) — иногда LED переключается дважды на одно нажатие (дребезг).

micro:bit — стартовые программы

BBC micro:bit — плата с матрицей 5×5, кнопками A и B, акселерометром и Bluetooth. В школах часто программируют блоками в MakeCode; ниже — тот же смысл на JavaScript (вкладка «JavaScript» в редакторе).

Arduino micro:bit
setup() Блоки «при запуске» / код вне forever
loop() basic.forever(function () { … })
digitalWrite на LED basic.showIcon, basic.showNumber
if (digitalRead) input.onButtonPressed(…)

Сердце на матрице

Задача: один вызов — картинка на экране. Самый частый первый проект «microbit сердце».

basic.showIcon(IconNames.Heart)

Разбор построчно

Часть Смысл
basic Библиотека «базовые действия» (экран, паузы)
showIcon Показать готовую иконку на матрице 5×5
IconNames.Heart Имя картинки из набора (сердце)

В MakeCode блоками: Основное → показать иконку → Heart.

Программа выполняется один раз и останавливается (нет forever).

Попробуйте: IconNames.Happy, IconNames.Yes, IconNames.Asleep.

Мигание смайлика

Задача: бесконечный цикл с паузой — аналог loop + delay на Arduino.

basic.forever(function () {
    basic.showIcon(IconNames.Happy)
    basic.pause(500)
    basic.clearScreen()
    basic.pause(500)
})

Разбор построчно

Строка Смысл
basic.forever(function () { «Всегда» повторять функцию в фигурных скобках
showIcon(Happy) Смайлик на 5×5
basic.pause(500) Пауза 500 мс
clearScreen() Погасить все LED матрицы
Второй pause(500) Пауза с пустым экраном

В MakeCode: блок всегда → показать иконку → пауза → очистить экран → пауза.

Попробуйте: pause(100) — быстрое мигание.

Кнопки A и B показывают букву

Задача: событийное программирование — код не крутит if в цикле, а реагирует на нажатие.

input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    basic.showString("A")
})

input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    basic.showString("B")
})

Разбор построчно

Строка Смысл
input.onButtonPressed «Когда нажали кнопку…»
Button.A Встроенная кнопка A слева на плате
function () { … } Что выполнить один раз при событии
showString("A") Прокрутить букву A по матрице (длинный текст идёт медленно)

В MakeCode: Ввод → при нажатии кнопки A → показать строку.

Попробуйте: showNumber(1) вместо строки на кнопке A.

Наклон влево — стрелка

Задача: встроенный акселерометр — наклон платы как управление.

input.onGesture(Gesture.TiltLeft, function () {
    basic.showArrow(ArrowDirections.West)
})

input.onGesture(Gesture.TiltRight, function () {
    basic.showArrow(ArrowDirections.East)
})

Разбор построчно

Строка Смысл
onGesture Реакция на жест (наклон, встряхивание)
TiltLeft Наклон влево
showArrow(West) Стрелка влево на матрице
East Стрелка вправо при наклоне вправо

В MakeCode: Ввод → при жесте → наклон влево → показать стрелку.

Счётчик нажатий на кнопку A

Задача: переменная живёт между нажатиями — как ledState в Arduino.

let count = 0

input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    count += 1
    basic.showNumber(count)
})

Разбор построчно

Строка Смысл
let count = 0 Создать переменную, начальное значение 0
count += 1 Увеличить на 1 (то же, что count = count + 1)
showNumber(count) Показать число на матрице

В MakeCode: переменная count, в обработчике A — изменить count на 1, показать число count.

Попробуйте: второй обработчик на B с count = 0 (сброс).

Температура и освещённость

Задача: встроенные датчики + вывод в Serial при подключении USB к ПК.

basic.forever(function () {
    let t = input.temperature()
    let light = input.lightLevel()
    serial.writeLine("T=" + t + " L=" + light)
    basic.pause(1000)
})

Разбор построчно

Строка Смысл
input.temperature() Температура платы в °C (грубо, не медицинский термометр)
input.lightLevel() Освещённость 0…255 (отверстие под LED на плате)
"T=" + t Склеить текст и число в одну строку
serial.writeLine Отправить строку на компьютер (как Serial.println)
pause(1000) Раз в секунду новая строка

Попробуйте: накройте плату ладонью — light уменьшится.

На компьютере: в MakeCode откройте View data / Serial при подключённом USB.

Arduino и micro:bit — что выбрать

Arduino Uno BBC micro:bit
Язык C++ (setup / loop) Блоки MakeCode или JavaScript
Экран Нужен внешний LED/LCD Матрица 5×5 на плате
Провода Breadboard, LED, резисторы Часто хватает одной платы
Курс Робототехника, IoT, старшие классы 5–8 класс, быстрый результат
«arduino код светодиод» «microbit makecode сердце»

Обе платформы учат алгоритмам: условие, цикл, переменная, событие. Arduino ближе к реальной электронике; micro:bit — к наглядному экрану и кнопкам без пайки.

Частые ошибки (и что гуглить дальше)

Симптом Почему так Что сделать
LED не горит Анод/катод перепутаны, нет резистора, не OUTPUT Длинная ножка → резистор → пин; pinMode(…, OUTPUT)
Мигает слишком быстро/медленно Другой delay Число в delay — это миллисекунды
Кнопка «дребезжит» Механика контактов delay(50) после нажатия или фронт
analogWrite не плавно Пин без ШИМ Пины ~ 3,5,6,9,10,11
Serial пустой Не открыт монитор / другой baud Serial.begin(9600) и 9600 в мониторе
micro:bit не копируется Кабель только зарядки USB с данными; другой порт
Tinkercad «не стартует» Не нажали Simulate Кнопка ▶; схема соединена с GND

Куда дальше

Тема Материал
Tinkercad, breadboard, Blockly Tinkercad Circuits и Arduino
MCU, прошивка, шины Встраиваемые системы
Рисование на Python Блоки без железа
HTTP и API (для старших) curl / fetch
Справочник Arduino Arduino Reference