🤖 ۲۵ مدار آردوینو معروف در تینکرکد — با اسم فارسی و انگلیسی و کد کامل

اگر با Tinkercad Circuits کار کرده باشی، این اسم‌ها برایت آشناست: Blink، Traffic Light، Knight Rider، Night Light. این‌ها مدارهای معروف آردوینو هستند که تقریباً هر کلاس رباتیکی با آن‌ها شروع می‌کند. در این مقاله ۲۵ مدار آردوینو تینکرکد را با اسم فارسی و انگلیسی، قطعه‌ها و سطح سختی در یک جدول آورده‌ایم و ۸ تای پرطرفدارترشان را با جدول سیم‌کشی و کد کامل توضیح داده‌ایم. هر ۲۵ مدار در شبیه‌ساز فارسی آماده‌اند و با یک کلیک باز می‌شوند.

این مدارها را کجا اجرا کنم؟

دو راه داری. Autodesk Tinkercad Circuits ابزار انگلیسی و بین‌المللی این کار است و برای استفاده حساب کاربری می‌خواهد. تینکرکد فارسی همان تجربه را به فارسی می‌دهد: مود «آردوینو» یک صحنه‌ی سه‌بعدی با برد، بردبورد و ویرایشگر کد است و همه‌ی مدارهای این مقاله در پنل «نمونه‌ها» آماده‌اند. صفحه‌ی هر مدار (لینک‌های جدول) قطعه‌ها و کد را نشان می‌دهد و داخل شبیه‌ساز با یک کلیک بارگذاری می‌شود؛ بعد می‌توانی کد را عوض کنی، سیم را جابه‌جا کنی یا عمداً خرابش کنی و ببینی عیب‌یاب «چرا کار نمی‌کند؟» چه می‌گوید. برای آشنایی کامل با محیط، صفحه‌ی آردوینو در تینکرکد را ببین؛ اگر می‌خواهی اول بدون کد مدار ببندی، از تینکرکد سرکیت شروع کن.

این مدارها برای حدود ۱۰ سال به بالا مناسب‌اند. بچه‌های کوچک‌تر بهتر است اول چند مدار بدون کد در مود «ساده» بسازند.

جدول ۲۵ مدار آردوینو معروف

سطح سختی: ⭐ خیلی آسان، ⭐⭐ متوسط، ⭐⭐⭐ چالشی. همه‌ی مدارها روی آردوینو اونو (Arduino Uno) هستند.

نکته: نمایشگر LCD با ماژول I2C در ردیف ۲۲ از ماژول‌های حرفه‌ای است و اجرایش در شبیه‌ساز جزو اشتراک Plus است. بقیه‌ی مدارها فقط آردوینو اونو و قطعه‌های پایه دارند. اگر فقط دما را می‌خواهی، مدار دماسنج (Thermometer) همان سنسور را بدون LCD می‌خواند و عدد را در سریال مانیتور نشان می‌دهد.

قبل از سیم‌کشی: چهار قانون همه‌ی این مدارها

1. هر LED یک مقاومت سری دارد. روی ۵ ولت آردوینو، مقاومت ۲۲۰ اهم جریان LED قرمز را حدود ۱۳ میلی‌آمپر نگه می‌دارد. بدون مقاومت، LED در شبیه‌ساز هم می‌سوزد. (چرا؟)
2. دکمه بین پین و GND، با INPUT_PULLUP. مقاومت بالاکش داخلی پین را روشن می‌کنی؛ دکمه‌ی آزاد HIGH و دکمه‌ی فشرده LOW خوانده می‌شود. مقاومت بیرونی هم لازم نیست.
3. PWM فقط روی پین‌های ۳، ۵، ۶، ۹، ۱۰ و ۱۱. این پین‌ها روی برد اونو علامت ~ دارند و analogWrite فقط روی آن‌ها کار می‌کند.
4. GND مشترک. منفی همه‌ی قطعه‌ها و منبع‌ها باید به GND آردوینو برسد؛ ولتاژ همیشه نسبت به همین نقطه سنجیده می‌شود.

۱. مدار چشمک‌زن (Blink)

«سلام دنیا»ی آردوینو. یک LED که نیم ثانیه روشن و نیم ثانیه خاموش می‌شود. ساده است، ولی سه چیز اساسی را یاد می‌دهد: pinMode، digitalWrite و delay.

// مدار چشمک‌زن (Blink) — LED روی پین 13
const int LED = 13;

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);      // پین 13 خروجی است
}

void loop() {
  digitalWrite(LED, HIGH);   // روشن
  delay(500);                // نیم ثانیه صبر
  digitalWrite(LED, LOW);    // خاموش
  delay(500);
}

setup فقط یک بار اجرا می‌شود و loop تا ابد تکرار می‌شود. عدد ۵۰۰ را کم کن تا چشمک تند شود، یا زمان روشن و خاموش را نابرابر کن (مثلاً ۱۰۰ و ۹۰۰) تا شبیه چراغ هشدار شود. درس اولین چشمک همین مدار را با تمرین ادامه می‌دهد و آموزش برنامه‌ی Blink خط‌به‌خط توضیحش داده است.

۲. مدار چراغ راهنمایی (Traffic Light)

سه LED قرمز، زرد و سبز که مثل چراغ سر چهارراه کار می‌کنند. این مدار نشان می‌دهد چطور یک تابع کوچک کد را کوتاه و خوانا می‌کند.

در هر ردیف، مسیر این است: پین ← مقاومت ← پایه‌ی بلند LED؛ پایه‌ی کوتاه ← GND.

// مدار چراغ راهنمایی (Traffic Light)
const int RED = 11;
const int YELLOW = 10;
const int GREEN = 9;

void lights(int r, int y, int g) {
  digitalWrite(RED, r);
  digitalWrite(YELLOW, y);
  digitalWrite(GREEN, g);
}

void setup() {
  pinMode(RED, OUTPUT);
  pinMode(YELLOW, OUTPUT);
  pinMode(GREEN, OUTPUT);
}

void loop() {
  lights(LOW, LOW, HIGH);    // سبز: حرکت
  delay(4000);
  lights(LOW, HIGH, LOW);    // زرد: آماده‌ی توقف
  delay(1000);
  lights(HIGH, LOW, LOW);    // قرمز: ایست
  delay(4000);
  lights(HIGH, HIGH, LOW);   // قرمز و زرد: آماده‌ی حرکت
  delay(1000);
}

تابع lights سه حالت را با یک خط تنظیم می‌کند؛ بدون آن، هر حالت سه خط digitalWrite می‌خواست. قدم بعدی، مدار چراغ عابر پیاده (Pedestrian Crossing) است که یک دکمه به همین مدار اضافه می‌کند. درس چراغ راهنمایی و پروژه‌ی ساخت چراغ راهنمایی با آردوینو هم همین مدار را مفصل‌تر ساخته‌اند.

۳. مدار دکمه و LED (Button + LED)

اولین مدار «ورودی دار»: آردوینو وضعیت یک دکمه را می‌خواند و بر اساس آن تصمیم می‌گیرد.

// مدار دکمه و LED — دکمه روی پین 2، LED روی پین 8
const int BUTTON = 2;
const int LED = 8;

void setup() {
  pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);   // مقاومت بالاکش داخلی روشن
  pinMode(LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (digitalRead(BUTTON) == LOW) {   // دکمه فشار داده شده
    digitalWrite(LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(LED, LOW);
  }
}

چرا فشار دادن دکمه LOW است؟ چون INPUT_PULLUP پین را از داخل با یک مقاومت به ۵ ولت می‌کشد و دکمه‌ی فشرده آن را به GND وصل می‌کند. چالش: کاری کن هر بار فشار دادن، LED را عوض کند (روشن ← خاموش ← روشن). برای این کار باید لحظه‌ی فشار را تشخیص بدهی و لرزش دکمه را با دیبانس بگیری. درس دکمه و تصمیم‌گیری قدم‌به‌قدم همراهت است.

۴. مدار LED نفس‌کش (Fade)

LED بدون پرش، آرام روشن و آرام خاموش می‌شود؛ مثل نور چراغ کامپیوتری که در حالت خواب است. راز این مدار PWM است.

// مدار LED نفس‌کش (Fade) — PWM روی پین 9
const int LED = 9;

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

void loop() {
  for (int b = 0; b <= 255; b += 5) {   // کم‌کم روشن
    analogWrite(LED, b);
    delay(20);
  }
  for (int b = 255; b >= 0; b -= 5) {   // کم‌کم خاموش
    analogWrite(LED, b);
    delay(20);
  }
}

analogWrite واقعاً ولتاژ آنالوگ نمی‌سازد؛ پین را خیلی سریع روشن و خاموش می‌کند. عدد ۰ یعنی همیشه خاموش، ۲۵۵ یعنی همیشه روشن و ۱۲۸ یعنی نصف زمان روشن. چشم ما این چشمک‌های سریع را به شکل نور کم‌تر می‌بیند. اگر LED را روی پینی بدون علامت ~ (مثل ۸) بگذاری، فقط خاموش و روشن می‌شود. درس کم‌نور و پرنور با PWM را ببین.

۵. مدار نایت رایدر (Knight Rider)

پنج LED که نورشان مثل چراغ ماشین معروف سریال دهه‌ی هشتاد میلادی چپ و راست می‌رود. این مدار جای خوبی برای یاد گرفتن آرایه و حلقه‌ی for است.

// مدار نایت رایدر (Knight Rider) — 5 LED روی پین‌های 5 تا 9
const int LEDS[] = {5, 6, 7, 8, 9};
const int N = 5;

void showOnly(int k) {
  for (int i = 0; i < N; i++) {
    digitalWrite(LEDS[i], i == k ? HIGH : LOW);   // فقط LED شماره‌ی k روشن
  }
  delay(80);
}

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

void loop() {
  for (int k = 0; k < N; k++) showOnly(k);        // چپ به راست
  for (int k = N - 2; k > 0; k--) showOnly(k);    // راست به چپ
}

بدون آرایه باید پنج بار pinMode و ده‌ها خط digitalWrite می‌نوشتی. حلقه‌ی دوم از N - 2 شروع می‌شود تا LED آخر دو بار پشت سر هم روشن نشود. عدد ۸۰ را عوض کن تا سرعت را ببینی. درس حلقه و آرایه و پروژه‌ی چراغ دونده همین ایده را ادامه می‌دهند.

۶. مدار چراغ خواب هوشمند (Night Light)

هوا که تاریک شد، LED خودش روشن می‌شود. اولین مدار این فهرست که یک حسگر آنالوگ دارد.

// مدار چراغ خواب هوشمند (Night Light) — LDR روی A0، LED روی پین 13
const int LDR = A0;
const int LED = 13;
const int DARK = 400;   // آستانه‌ی تاریکی، بین 0 و 1023

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

void loop() {
  int light = analogRead(LDR);   // تاریک = عدد کم، روشن = عدد زیاد
  Serial.print("light: ");
  Serial.println(light);

  if (light < DARK) {
    digitalWrite(LED, HIGH);     // هوا تاریک است: چراغ روشن
  } else {
    digitalWrite(LED, LOW);      // هوا روشن است: چراغ خاموش
  }
  delay(200);
}

LDR و مقاومت ۱۰ کیلواهم یک مقسم ولتاژ می‌سازند و analogRead ولتاژ ۰ تا ۵ ولت را به عددی بین ۰ و ۱۰۲۳ تبدیل می‌کند. در شبیه‌ساز روی LDR بزن و اسلایدر «میزان نور» را بکش تا ببینی عدد سریال مانیتور و LED چطور عوض می‌شوند. اگر چراغ در نور مرزی چشمک زد، دو آستانه‌ی جدا بگذار (روشن زیر ۳۵۰، خاموش بالای ۴۵۰). پروژه‌ی کامل در درس چراغ شب هوشمند است.

۷. مدار کنترل سروو با پتانسیومتر (Pot Servo)

پیچ را می‌چرخانی و بازوی سروو موتور دقیقاً همان‌قدر می‌چرخد؛ پایه‌ی هر بازوی رباتیک و فرمان ماشین کنترلی.

// مدار کنترل سروو با پتانسیومتر — پتانسیومتر روی A0، سروو روی پین 9
#include <Servo.h>

Servo arm;

void setup() {
  arm.attach(9);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int knob = analogRead(A0);                // 0 تا 1023
  int angle = map(knob, 0, 1023, 0, 180);   // تبدیل به 0 تا 180 درجه
  arm.write(angle);
  Serial.println(angle);
  delay(15);
}

تابع map یک بازه را به بازه‌ی دیگر تبدیل می‌کند: ۰ تا ۱۰۲۳ پتانسیومتر به ۰ تا ۱۸۰ درجه‌ی سروو. دو نکته‌ی واقعی: سروو موقع حرکت جریان زیادی می‌کشد، پس برای بیش از یک سروو منبع ۵ ولت جدا بگذار و GND‌ها را مشترک کن. کتابخانه‌ی Servo هم روی اونو PWM پین‌های ۹ و ۱۰ را می‌گیرد. درس فرمان با ولوم همین مدار است.

۸. مدار سنسور پارک (Parking Sensor)

همان بوق عقب ماشین: هرچه به مانع نزدیک‌تر شوی، بوق‌ها تندتر می‌شوند و نزدیکِ نزدیک، بوق ممتد می‌شود.

// مدار سنسور پارک — HC-SR04 (TRIG=9، ECHO=10) و بازر روی پین 8
const int TRIG = 9;
const int ECHO = 10;
const int BUZZER = 8;

long readCm() {
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH);              // پالس 10 میکروثانیه‌ای
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  long us = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000);  // حداکثر 30 میلی‌ثانیه صبر
  if (us == 0) return 400;               // پژواکی برنگشت: خیلی دور
  return us / 58;                        // میکروثانیه به سانتی‌متر
}

void setup() {
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  long cm = readCm();
  Serial.print("cm: ");
  Serial.println(cm);

  if (cm < 10) {
    tone(BUZZER, 2000);                  // خیلی نزدیک: بوق ممتد
    delay(100);
  } else if (cm < 100) {
    tone(BUZZER, 1500, 60);              // یک بوق کوتاه
    delay(map(cm, 10, 100, 80, 600));    // نزدیک‌تر = فاصله‌ی کمتر بین بوق‌ها
  } else {
    noTone(BUZZER);                      // دور: ساکت
    delay(100);
  }
}

سنسور یک موج صوتی می‌فرستد و زمان برگشت پژواک را اندازه می‌گیرد. صدا در هوا حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه می‌رود؛ رفت و برگشت هر سانتی‌متر حدود ۵۸ میکروثانیه طول می‌کشد، برای همین زمان را بر ۵۸ تقسیم می‌کنیم. در شبیه‌ساز روی سنسور بزن و اسلایدر «فاصله‌ی مانع» را بین ۲ و ۴۰۰ سانتی‌متر جابه‌جا کن تا ریتم بوق را بشنوی. درس سنسور پارک ماشین و پروژه‌ی سنسور پارک با آردوینو همین مدار را کامل‌تر کرده‌اند.

کدام مدار کدام دستور آردوینو را یاد می‌دهد؟

اگر می‌خواهی یک دستور را تمرین کنی، از این جدول مدار مناسبش را پیدا کن:

اشتباه‌های رایج در مدار آردوینوی تینکرکد

• پین کد با پین سیم‌کشی یکی نیست. شماره‌ی پین را یک بار بالای برنامه با const int تعریف کن و همه‌جا همان اسم را بنویس.
• analogWrite روی پین بدون ~. LED فقط خاموش و روشن می‌شود و نور متغیر نمی‌دهد.
• LED بدون مقاومت. در شبیه‌ساز می‌سوزد و در واقعیت هم LED و هم پین آسیب می‌بینند.
• ورودی شناور. دکمه بدون INPUT_PULLUP یا مقاومت پایین‌کش، عددهای تصادفی می‌خواند.
• سرعت سریال اشتباه. عدد Serial.begin باید با سرعت سریال مانیتور یکی باشد، وگرنه حروف درهم می‌بینی.
• LED سه‌رنگ آند مشترک یا کاتد مشترک؟ در نوع آند مشترک، پایه‌ی مشترک به 5V می‌رود و منطق رنگ‌ها برعکس می‌شود.

فهرست کامل‌تر را در خطاهای رایج آردوینو بخوان و اگر مدار هنوز کار نکرد، عیب‌یاب مدار را باز کن.

بعد از این ۲۵ مدار

• فهرست همه‌ی مدارهای آردوینوی شبیه‌ساز، از LED ساده تا ربات و خانه‌ی هوشمند: فهرست کامل مدارهای آردوینو.
• همین مدارها با ترتیب آموزشی و تمرین: دوره‌ی ۱۰۰ درسی آردوینو.
• اگر با محیط ووکوی کار می‌کنی، مدارهای آردوینوی آن را در مدارهای آردوینو در ووکوی ببین.
• برای مدارهای ESP32 و اینترنت اشیا: فهرست مدارهای ESP32. (اجرای ESP32 در تینکرکد فارسی جزو اشتراک Plus است.)

سؤال‌های رایج

چطور یک مدار آردوینو را در تینکرکد اجرا کنم؟

در تینکرکد فارسی مود آردوینو را باز کن، از پنل «نمونه‌ها» مدار را انتخاب کن تا قطعه‌ها و کد بارگذاری شوند و دکمه‌ی اجرا را بزن. در Tinkercad Circuits هم باید قطعه‌ها را بچینی، کد را در بخش Code بنویسی و Start Simulation را بزنی.

ساده‌ترین مدار آردوینو برای شروع کدام است؟

مدار چشمک‌زن (Blink): یک LED و یک مقاومت ۲۲۰ اهم روی پین ۱۳. بعد از آن مدار چراغ راهنمایی و مدار دکمه و LED را بساز.

کد مدارهای تینکرکد روی آردوینوی واقعی هم کار می‌کند؟

بله. کدها به زبان استاندارد آردوینو هستند؛ در Arduino IDE کپی و روی برد اونو آپلود کن. فقط سیم‌کشی واقعی باید دقیقاً با جدول سیم‌کشی یکی باشد.

چرا LED در مدار آردوینو به مقاومت نیاز دارد؟

پین آردوینو ۵ ولت می‌دهد و LED بدون مقاومت جریان زیادی می‌کشد که هم LED و هم پین را خراب می‌کند. مقاومت ۲۲۰ اهم جریان را حدود ۱۳ میلی‌آمپر نگه می‌دارد.

analogWrite روی کدام پین‌های آردوینو اونو کار می‌کند؟

روی پین‌های ۳، ۵، ۶، ۹، ۱۰ و ۱۱ که کنارشان علامت ~ دارند. اگر کتابخانه‌ی Servo فعال باشد، PWM پین‌های ۹ و ۱۰ از کار می‌افتد.

مقاله‌های دیگر