Макетная плата Arduino:макетная плата с открытым исходным кодом

Прототипирование — важная часть процессов проектирования и разработки. Это важно перед переходом к более продвинутым этапам проектов печатных плат. Поэтому, если вы разработчик цифровой электроники, вам подойдет макетная плата Arduino.

До появления Arduino у новичков были трудности с изучением микроконтроллеров. Им пришлось использовать дорогие комплекты, для которых требовалось кодирование на языке ассемблера, которое было трудно использовать.

Однако Arduino изменил правила игры, предоставив доступную и простую в использовании платформу с кодированием на языках программирования высокого уровня, таких как C++.

Мы рассмотрим макетную плату Arduino и шаги, необходимые для ее изготовления.

Что такое Arduino?

Arduino — это программная и аппаратная платформа цифровой электроники с открытым исходным кодом, проект и сообщество пользователей. Платформа разрабатывает и производит простые в использовании одноплатные микроконтроллеры и их комплекты для разработки цифровой электроники.

Печатная плата Arduino

Что такое макет?

С другой стороны, макетная плата представляет собой прямоугольную пластиковую консоль с квадратными перфорированными отверстиями и выгравированными символами и линиями. Он выступает в качестве строительной базы для сборки нескольких электронных компонентов и микроконтроллеров, таких как Arduino, для целей прототипирования.

Основное отличие макетной платы от печатных плат заключается в том, что она не требует пайки.

Макетная плата без пайки

Обычно макетные платы поставляются с перемычками, блоками питания и электронными компонентами, такими как транзисторы, резисторы и конденсаторы.

Некоторые характеристики Arduino

• Рабочее напряжение:7–12 В (гнездо постоянного тока), 5 В (USB)
• Контакты цифрового ввода/вывода:14 (6 для операций ШИМ)
• Контакты аналогового входа:6
• Флэш-память для хранения программ:32 КБ
• ОЗУ:2 КБ
• EEPROM:1 КБ
• Тактовая частота:16 МГц.
• Выходной ток контакта ввода/вывода постоянного тока:20 мА

Сборка макетной платы Arduino

При сборке Arduino на макетной плате микроконтроллер, такой как ATmega328P, формирует базовый комплект схемы Arduino. Но другие части не менее важны и составляют остальную часть схемы. Спецификации микроконтроллера Arduino ATmega328P:

Чип ATmega328P

Источник:Викисклад

По сравнению со стандартным микроконтроллером ATmega328p вариант макетной платы Arduino лучше, поскольку он содержит загрузчик Arduino. Этот загрузчик позволяет программировать Arduino IDE. Кроме того, макетная плата Arduino даст вам следующие преимущества:

• Более глубокое понимание того, как работает оборудование Arduino
• Простое масштабирование
• Низкое энергопотребление

Обязательные компоненты

Для настройки полного проекта вам потребуются следующие компоненты:

Соедините эти компоненты, как показано на изображении ниже.

Макетная плата Arduino ATmega328p с модулем преобразователя USB-последовательный порт

Источник:Викисклад

Чтобы помочь вам с соединениями, вам нужно знать, для чего предназначен каждый контакт в микроконтроллере. Вот схема распиновки чипа.

Схема выводов ATmega328p и платы Arduino

Источник:Викисклад

Подключение внешнего источника питания

Начните с подключения проводки к блоку питания макетной платы. Процесс включает в себя установку проводов питания и заземления в том месте, где будет находиться регулятор напряжения. Обратите внимание на нумерацию контактов, чтобы предотвратить неправильное подключение компонентов.

Затем добавьте провода заземления и питания в нижней части платы, чтобы соединить каждую шину. После этого прикрепите к плате регулятор мощности и шины питания.

Максимальное напряжение, которое вы можете подать на контакт VCC, составляет 6 В, и вам следует избегать достижения этого значения. Используйте от 3,3 до 5,5 В.

В большинстве случаев достаточно источника питания 9–12 В пост. тока (аккумулятора). Однако это работа регулятора напряжения. Следовательно, входная мощность должна быть 7-16 В, чтобы получить около 5 В от регулятора.

Добавьте конденсатор 10 мкФ между регуляторами IN и землей. Также установите аналогичный конденсатор на правой шине между полом и питанием.

Затем прикрепите светодиод и резистор на 220 Ом к левой стороне платы, прямо напротив регулятора напряжения.

После того, как вы разобрались с источником питания, пришло время загрузить микроконтроллер, а затем модуль преобразователя USB в последовательный порт.

Подключение микроконтроллера

Сначала подключите чип к макетной плате, как показано на изображении выше. Затем подключите подтягивающий резистор 10 кОм к +5 В от вывода сброса, чтобы предотвратить сброс микросхемы в обычном режиме. Если заземление равно 0 В, контакт сброса перезагружает микроконтроллер.

Затем подключите тактовый генератор 16 МГц к контактам 9 и 10. Подключите два конденсатора емкостью 22 пФ к каждому из этих контактов и к земле.

Микросхема ATmega328P, прикрепленная к макетной плате

Источник:Викисклад

После этого подключите небольшой тактильный переключатель между контактами сброса и заземления, чтобы он действовал как кнопка сброса. Установив этот компонент, нажмите переключатель, если хотите перезапустить чип, чтобы загрузить новую программу.

Важно отметить, что некоторые чипы поставляются с предварительно запрограммированной программой мигания светодиодов. Обычно программное обеспечение Arduino содержит программу прямо от производителя.

Убедитесь, что эти контакты подключены следующим образом:

• Контакт 7 — цифровое напряжение питания (VCC)
• Контакт 8 — заземление.
• Контакт 20 — AVcc — напряжение питания преобразователя АЦП. Вы должны подключить это к входной мощности, если не используете АЦП. При использовании АЦП подключите контакт к источнику питания через фильтр нижних частот.
• Контакт 21 — AREF — аналоговый эталонный контакт для АЦП
• Контакт 22 — заземление

Светодиод на плате должен мигать после всех настроек и подключения аккумулятора. Целью светодиодного индикатора является проверка того, получает ли плата необходимое количество энергии или происходит короткое замыкание.

На этом можно остановиться, но самое интересное начинается, когда вы программируете макетную плату Arduino. Чтобы прошить его с помощью вашего кода, вам необходимо подключить модуль преобразователя USB в последовательный порт к макетной плате.

Поскольку вы будете вводить код в Arduino IDE на своем компьютере, модуль преобразователя USB в последовательный порт предоставляет USB-порт. Было бы неплохо, если бы у вас был порт для подключения компьютера к макетной плате через USB-кабель.

Подключение модуля USB-последовательного преобразователя

Вам нужно только сделать эти пять подключений:

• Прием-передача
• От передачи к приему
• Vcc в Vcc
• Заземление – Заземление
• DTR/RTS в RST через конденсатор 10 мкФ

Оттуда вы можете проявить творческий подход в Arduino IDE. Затем попробуйте запустить различные фрагменты кода на чипе, например, перейти в спящий режим на определенное время.

Пример мигания светодиода в Arduino IDE

Источник:Викисклад

Обзор

Как видите, макетные платы Arduino представляют собой простую в использовании и доступную платформу для тестирования и разработки, что делает ее идеальной для начинающих разработчиков цифровой электроники. Если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами для получения дополнительных разъяснений.