🔌 ۴۰ مدار آردوینو برای ووکوی، با اسم فارسی و انگلیسی و قطعه‌های diagram.json

✍️ تیم ووکوی فارسی · ۳۰ مهر ۱۴۰۵

دنبال یک مدار آردوینو برای تمرین در ووکوی هستی، ولی هر آموزشی یک اسم دارد: یکی می‌گوید «LED Chaser»، دیگری «چراغ دونده» و سومی «نایت رایدر». در این صفحه ۴۰ مدار آردوینوی پرکاربرد را با اسم کامل فارسی و انگلیسی، شناسه‌ی قطعه‌هایی که در diagram.json ووکوی می‌نویسی، سطح سختی و لینک آموزش کامل هر کدام در یک جدول جمع کرده‌ایم؛ از چشمک‌زن ساده تا ایستگاه هواشناسی. بعد ۷ مدار منتخب را با جدول سیم‌کشی، کد کامل و یک نکته‌ی کاربردی می‌سازیم. همه‌ی مدارها برای آردوینو اونو (wokwi-arduino-uno) نوشته شده‌اند، پس این شناسه را در ستون قطعه‌ها تکرار نکرده‌ایم.

این جدول را چطور استفاده کنی؟

• ستون قطعه‌ها شناسه‌ی type هر قطعه در diagram.json است. در ویرایشگر ووکوی دکمه‌ی + را بزن و اسم انگلیسی قطعه را جستجو کن؛ «۳×» یعنی سه عدد از آن قطعه. اگر با سیم‌کشی و ویژگی‌ها آشنا نیستی، اول ساخت مدار در ووکوی قدم‌به‌قدم را بخوان.
• ستون سطح: «مبتدی» یعنی فقط digitalWrite، delay و یک ورودی؛ «متوسط» یعنی آرایه، کتابخانه یا millis؛ «پیشرفته» یعنی چند ماژول و منطق حالت.
• ستون آموزش به یکی از مقاله‌های ووکوی فارسی یا به پروژه‌ی آماده‌ی همان مدار در شبیه‌ساز تینکرکد فارسی می‌رود.
• LEDها همیشه با مقاومت ۲۲۰ اهم سری بسته می‌شوند و دکمه‌ها بین پین و GND با INPUT_PULLUP.

جدول ۴۰ مدار آردوینو

LED و نور

صدا

دکمه و ورودی

سنسور

نمایشگر

موتور و حرکت

بازی

پروژه‌ی ترکیبی

چند نکته درباره‌ی جدول: در ووکوی ساعت RTC به شکل DS1307 هست و آموزش ما با DS3231 است؛ هر دو با کتابخانه‌ی RTClib کار می‌کنند و فقط اسم کلاس فرق دارد. استپر موتور در ووکوی یک موتور دوقطبی با درایور A4988 است، ولی آموزش و پروژه‌ی ما موتور 28BYJ-48 با درایور ULN2003 را به کار می‌برند؛ مفهوم «قدم» در هر دو یکی است ولی سیم‌کشی و کد فرق دارد. در شبیه‌ساز تینکرکد فارسی هم مدارهای اونو و نانو رایگان‌اند، ولی ماژول‌های حرفه‌ای مثل LCD I2C، OLED، نئوپیکسل، TM1637، ماتریس LED، ساعت RTC و جوی‌استیک جزو اشتراک Plus تینکرکد فارسی هستند.

۷ مدار منتخب با سیم‌کشی و کد کامل

از جدول بالا هفت مدار را انتخاب کرده‌ایم که هر کدام یک مفهوم تازه یاد می‌دهند و آموزش جدای مفصلی در ووکوی فارسی ندارند. کدها برای اونو کامپایل می‌شوند و دقیقاً با جدول سیم‌کشی کنارشان می‌خوانند.

مدار ۲: LED نفس‌کش (Fade / Breathing LED)

یک LED که آرام روشن و آرام خاموش می‌شود؛ ساده‌ترین راه برای دیدن PWM به چشم.

// Breathing LED with PWM
const int LED = 9;        // must be a PWM pin: 3, 5, 6, 9, 10 or 11
const int STEP_MS = 20;   // smaller = faster breathing

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

void loop() {
  for (int b = 0; b <= 255; b += 5) {   // fade in
    analogWrite(LED, b);
    delay(STEP_MS);
  }
  for (int b = 255; b >= 0; b -= 5) {   // fade out
    analogWrite(LED, b);
    delay(STEP_MS);
  }
}

مدار ۴: نایت رایدر (Knight Rider LED Chaser)

یک نقطه‌ی نورانی که بین شش LED رفت‌وبرگشت می‌کند. مفهوم تازه: آرایه و حلقه‌ی for.

// Knight Rider: one light runs back and forth over six LEDs
const int LEDS[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7};
const int COUNT = 6;
const int STEP_MS = 80;

void showOnly(int index) {
  for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
    digitalWrite(LEDS[i], i == index ? HIGH : LOW);
  }
}

void setup() {
  for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
    pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
  }
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < COUNT; i++) {        // left to right
    showOnly(i);
    delay(STEP_MS);
  }
  for (int i = COUNT - 2; i > 0; i--) {    // and back, without repeating the ends
    showOnly(i);
    delay(STEP_MS);
  }
}

مدار ۷: ۸ LED با شیفت رجیستر (74HC595 Shift Register LEDs)

هشت LED را فقط با سه پین آردوینو کنترل کن. مفهوم تازه: ارسال سریال بیت‌ها با shiftOut.

// 8 LEDs from 3 pins with a 74HC595
const int DATA_PIN = 11;    // DS
const int CLOCK_PIN = 12;   // SHCP
const int LATCH_PIN = 8;    // STCP

void writeByte(byte value) {
  digitalWrite(LATCH_PIN, LOW);
  shiftOut(DATA_PIN, CLOCK_PIN, MSBFIRST, value);
  digitalWrite(LATCH_PIN, HIGH);   // all 8 outputs change together
}

void setup() {
  pinMode(DATA_PIN, OUTPUT);
  pinMode(CLOCK_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LATCH_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < 8; i++) {      // running light
    writeByte(1 << i);
    delay(120);
  }
  for (int v = 0; v < 256; v++) {    // binary count 0..255
    writeByte(v);
    delay(30);
  }
}

مدار ۱۰: پیانوی دکمه‌ای (Button Piano)

چهار دکمه، چهار نت: دو، ر، می، فا. مفهوم تازه: tone و آرایه‌ی موازی (دکمه‌ها و نت‌ها هم‌ترتیب).

// Four-key button piano
const int KEYS[] = {2, 3, 4, 5};
const int NOTES[] = {262, 294, 330, 349};   // C4, D4, E4, F4 in Hz
const int KEY_COUNT = 4;
const int BUZZER = 8;

void setup() {
  for (int i = 0; i < KEY_COUNT; i++) {
    pinMode(KEYS[i], INPUT_PULLUP);   // pressed = LOW
  }
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
}

void loop() {
  int note = 0;
  for (int i = 0; i < KEY_COUNT; i++) {
    if (digitalRead(KEYS[i]) == LOW) {
      note = NOTES[i];
      break;                          // lowest key wins if two are pressed
    }
  }
  if (note > 0) {
    tone(BUZZER, note);
  } else {
    noTone(BUZZER);
  }
}

مدار ۱۵: شمارنده‌ی باینری ۴ بیتی (4-bit Binary Counter)

با هر فشار دکمه یک واحد شمرده می‌شود و عدد به شکل دودویی روی چهار LED دیده می‌شود. مفهوم تازه: بیت‌ها با bitRead و حذف لرزش دکمه.

// 4-bit binary counter: one press = +1, shown on four LEDs
const int BUTTON = 2;
const int LEDS[] = {8, 9, 10, 11};   // bit 0 ... bit 3

int count = 0;
int lastReading = HIGH;
unsigned long lastChange = 0;

void showCount() {
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    digitalWrite(LEDS[i], bitRead(count, i) ? HIGH : LOW);   // LED i shows bit i
  }
  Serial.print("Count: ");
  Serial.print(count);
  Serial.print("  binary: ");
  Serial.println(count, BIN);
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
  }
  showCount();
}

void loop() {
  int reading = digitalRead(BUTTON);
  if (reading != lastReading && millis() - lastChange > 50) {   // 50 ms debounce
    lastChange = millis();
    lastReading = reading;
    if (reading == LOW) {
      count = (count + 1) % 16;   // 0..15, then back to 0
      showCount();
    }
  }
}

مدار ۲۳: دماسنج با ترمیستور NTC (NTC Thermistor Thermometer)

یک ماژول ترمیستور دما را به ولتاژ تبدیل می‌کند و آردوینو از روی آن دما را حساب می‌کند. اگر دما از ۳۰ درجه بیشتر شد، LED هشدار روشن می‌شود. مفهوم تازه: تبدیل عدد آنالوگ به یک کمیت فیزیکی با فرمول.

// NTC thermometer with a "too hot" LED
const int SENSOR = A0;      // OUT pin of the NTC module
const int HOT_LED = 7;
const float BETA = 3950;    // beta coefficient of the thermistor
const float HOT_C = 30.0;   // alarm threshold in Celsius

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(HOT_LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(SENSOR);
  float celsius = 1 / (log(1 / (1023.0 / raw - 1)) / BETA + 1.0 / 298.15) - 273.15;

  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(celsius, 1);
  Serial.println(" C");

  digitalWrite(HOT_LED, celsius > HOT_C ? HIGH : LOW);
  delay(500);
}

مدار ۳۵: بازی سرعت واکنش (Reaction Time Game)

بعد از یک مکث تصادفی LED سبز روشن می‌شود و تو باید هر چه زودتر دکمه را بزنی؛ آردوینو زمان واکنشت را به میلی‌ثانیه می‌گوید. اگر زودتر از چراغ بزنی، LED قرمز روشن می‌شود. مفهوم تازه: random، اندازه‌گیری زمان با millis و منطق مرحله‌ای بازی.

// Reaction time game
const int BUTTON = 2;
const int GO_LED = 9;
const int FAIL_LED = 10;

void waitForRelease() {
  while (digitalRead(BUTTON) == LOW) { }
  delay(50);
}

void setup() {
  pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);
  pinMode(GO_LED, OUTPUT);
  pinMode(FAIL_LED, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  randomSeed(analogRead(A0));   // A0 left unconnected for a random start
  Serial.println("Wait for the green LED, then press!");
}

void loop() {
  digitalWrite(GO_LED, LOW);
  digitalWrite(FAIL_LED, LOW);
  delay(1000);

  unsigned long waitTime = random(2000, 5000);   // 2 to 5 seconds
  unsigned long start = millis();
  while (millis() - start < waitTime) {
    if (digitalRead(BUTTON) == LOW) {             // pressed too early
      digitalWrite(FAIL_LED, HIGH);
      Serial.println("Too early!");
      waitForRelease();
      delay(1500);
      return;                                      // start a new round
    }
  }

  digitalWrite(GO_LED, HIGH);
  unsigned long goTime = millis();
  while (digitalRead(BUTTON) == HIGH) { }          // wait for the press
  unsigned long reaction = millis() - goTime;

  Serial.print("Your reaction time: ");
  Serial.print(reaction);
  Serial.println(" ms");
  waitForRelease();
  delay(1500);
}

همین مدارها در شبیه‌ساز فارسی

بیشتر ردیف‌های جدول در تینکرکد فارسی پروژه‌ی آماده دارند که با یک کلیک باز می‌شوند؛ کد را ببین، اجرا کن و تغییرش بده. فرقش با ووکوی این است که مود آردوینوی آن جریان مدار را هم حساب می‌کند، پس اگر مقاومت LED را جا بیندازی، سوختنش را می‌بینی. فهرست کامل مدارهای آردوینوی آن شبیه‌ساز در فهرست مدارهای آردوینو و راهنمای ساختنشان در مدارهای آردوینو در تینکرکد آمده است.

مدارهای بیشتر

• مدارهای وای‌فای و اینترنت اشیا: فهرست مدارهای ESP32.
• مدارهای رزبری پای پیکو با میکروپایتون: فهرست مدارهای پیکو.
• مدارهای پایه‌ی الکترونیک که با آردوینو کامل می‌شوند: مدارهای پایه‌ی الکترونیک با آردوینو.
• اگر می‌خواهی این مدارها را به ترتیب و در قالب کلاس یاد بگیری یا یاد بدهی: درس مدار با ووکوی، سرفصل ۲۰ جلسه‌ای.
• همه‌ی مقاله‌های مدار: مدار و شبیه‌سازی مدار.

سؤال‌های رایج

برای شروع کدام مدار آردوینو را در ووکوی بسازم؟

از مدار چشمک‌زن (Blink) شروع کن، بعد LED نفس‌کش (Fade) و چراغ راهنمایی (Traffic Light). این سه مدار پین خروجی، PWM و ترتیب زمانی را یاد می‌دهند و فقط LED و مقاومت لازم دارند.

شناسه‌ی قطعه‌ها در ووکوی را از کجا بفهمم؟

در diagram.json هر قطعه یک type دارد، مثل wokwi-led یا wokwi-hc-sr04. در جدول این مقاله شناسه‌ی قطعه‌های هر مدار آمده است؛ در ویرایشگر هم با دکمه‌ی + و جستجوی اسم انگلیسی، قطعه را پیدا می‌کنی.

همه‌ی این مدارها در شبیه‌ساز فارسی هم اجرا می‌شوند؟

بیشترشان بله، با کمی تفاوت در قطعه‌ها؛ مثلاً در تینکرکد فارسی به‌جای ترمیستور NTC یک حسگر دمای آنالوگ و به‌جای DS1307 ماژول DS3231 هست. مدارهای اونو و نانو رایگان‌اند و ماژول‌های حرفه‌ای مثل LCD I2C، OLED، نئوپیکسل، TM1637، ماتریس LED و RTC جزو اشتراک Plus هستند.

اگر قطعه‌ای مثل سنسور رطوبت خاک در فهرست ووکوی نبود چه کنم؟

یک پتانسیومتر به‌جایش بگذار و پایه‌ی وسطش را به ورودی آنالوگ بده. چون آن سنسور هم یک ولتاژ آنالوگ می‌دهد، کد عوض نمی‌شود و با چرخاندن پیچ، خشک و خیس شدن خاک را شبیه‌سازی می‌کنی.

مقاله‌های مرتبط

همه‌ی آموزش‌های مدار و شبیه‌سازی مدار ← · همه‌ی مقاله‌ها