Arduino Breadboard:een open source prototypebord

Prototyping is een groot deel van de ontwerp- en ontwikkelingsprocessen. Het is essentieel voordat u naar meer geavanceerde fasen in PCB-projecten gaat. Daarom, als je een ontwikkelaar van digitale elektronica bent, is een Arduino-breadboard de juiste keuze.

Vóór Arduino hadden beginners moeite met het leren van microcontrollers. Ze moesten dure kits gebruiken, waarvoor assembleertaalcodering nodig was die moeilijk te gebruiken was.

Arduino heeft het spel echter veranderd door een betaalbaar, gebruiksvriendelijk platform te bieden met codering in programmeertalen op hoog niveau zoals C++.

We zullen kijken naar een Arduino breadboard en de stappen die nodig zijn om dergelijke boards te maken.

Wat is Arduino?

Arduino is een open-source, digitale elektronica-software- en hardwareplatform, project- en gebruikersgemeenschap. Het platform ontwerpt en bouwt gebruiksvriendelijke microcontrollers met één printplaat en hun kits voor de ontwikkeling van digitale elektronica.

Een Arduino-printplaat

Wat is een Breadboard?

Aan de andere kant is een breadboard een rechthoekige plastic console met vierkante geperforeerde gaten en gegraveerde symbolen en lijnen. Het fungeert als een constructiebasis om meerdere elektronische componenten en microcontrollers zoals Arduino te assembleren voor prototyping-doeleinden.

Het soldeerloze ontwerp van het breadboard is het belangrijkste verschil tussen het en PCB's.

Een soldeerloze breadboard

Meestal worden breadboards geleverd met jumperdraden, voedingen en elektronische componenten zoals transistors, weerstanden en condensatoren.

Enkele specificaties van Arduino

• Bedrijfsspanning:7-12V (DC-aansluiting), 5V (USB)
• Digitale I/O-pinnen:14 (6 voor PWM-bewerkingen)
• Analoge ingangspinnen:6
• Flash-geheugen voor programma-opslag:32 KB
• RAM:2 KB
• EEPROM:1 KB
• Kloksnelheid:16MHz
• DC I/O Pin Stroomuitgang:20mA

Een Arduino Breadboard bouwen

Bij het bouwen van een Arduino op een breadboard vormt een microcontroller, zoals de ATmega328P, de barebones Arduino-circuitkit. Maar de andere onderdelen zijn net zo belangrijk en vormen de rest van het circuit. De specificaties voor de Arduino ATmega328P microcontroller zijn:

De ATmega328P-chip

Bron:Wikimedia Commons

Vergeleken met de standaard ATmega328p-microcontroller is de breadboard-Arduino-optie beter omdat deze de Arduino-bootloader bevat. Deze bootloader maakt Arduino IDE-programmering mogelijk. Breadboard Arduino geeft je ook deze voordelen:

• Een beter begrip van hoe Arduino-hardware werkt
• Eenvoudig schalen
• Laag stroomverbruik

Vereiste componenten

Om het volledige project op te zetten, heb je de volgende componenten nodig:

Sluit deze componenten aan zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Een Arduino ATmega328p breadboard met een USB-naar-serieel convertermodule

Bron:Wikimedia Commons

Om je te helpen met de aansluitingen, moet je weten waar elke pin in de microcontroller voor is. Hier is een pinout-diagram voor de chip.

Een pinout-diagram van de ATmega328p en het Arduino-bord

Bron:Wikimedia Commons

De externe voeding aansluiten

Begin met het aansluiten van de bedrading voor de breadboard-voeding. Het proces omvat het aanbrengen van de stroom- en aardedraden waar de spanningsregelaar zal zitten. Let op de pinnummering om verkeerde aansluiting van componenten te voorkomen.

Voeg vervolgens de grond- en stroomdraden toe aan de onderkant van het bord om elke rail te verbinden. Bevestig daarna de stroomregelaar en stroomrails aan het bord.

De maximale spanning die u op de VCC-pin kunt toepassen, is 6V en u moet voorkomen dat u deze waarde bereikt. Gebruik tussen 3,3-5,5V.

In de meeste gevallen is een 9-12VDC voeding (batterij) voldoende. Dit is echter het werk van de spanningsregelaar. Daarom moet het ingangsvermogen 7-16V zijn om ongeveer 5V van de regelaar te krijgen.

Voeg een condensator van 10uF toe tussen de regelaars IN &aarde. Monteer ook een vergelijkbare condensator op de rechter rail tussen de vloer en de voeding.

Plak vervolgens het LED-lampje en de 220-ohm-weerstand aan de linkerkant van het bord, recht over de spanningsregelaar.

Nadat u de stroombron hebt uitgezocht, is het tijd om de microcontroller te laden en vervolgens de USB-naar-serieel-convertermodule.

De microcontroller aansluiten

Sluit eerst de chip aan op het breadboard, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Sluit vervolgens de 10k pull-up-weerstand aan op +5V van de reset-pin om te voorkomen dat de chip bij normaal gebruik opnieuw wordt ingesteld. Indien geaard op 0V, herstart de reset-pin de microcontroller.

Sluit vervolgens de 16 MHz-klok aan op pinnen 9 en 10. Sluit de twee 22 pF-condensatoren aan op elk van deze pinnen en de aarde.

Een ATmega328P-chip bevestigd aan een breadboard

Bron:Wikimedia Commons

Sluit daarna een kleine tactiele schakelaar aan tussen de reset- en grondpinnen om als resetknop te fungeren. Met dit onderdeel op zijn plaats, zet u de schakelaar om als u de chip opnieuw wilt opstarten om een ​​nieuw programma te uploaden.

Het is belangrijk op te merken dat sommige chips voorgeprogrammeerd zijn met het knipperende LED-programma. Gewoonlijk bevat Arduino-software het programma rechtstreeks van de fabrikant.

Zorg ervoor dat deze pinnen als volgt worden aangesloten:

• Pen 7 – Digitale voedingsspanning (VCC)
• De Pin 8 – GND
• Pin 20 – AVcc – Voedingsspanning van de ADC-omzetter. U moet deze aansluiten op de ingangsstroom als u geen ADC gebruikt. Als u een ADC gebruikt, sluit u de pin aan op de voeding via een laagdoorlaatfilter.
• Pin 21 – AREF – Analoge referentiepin voor ADC
• Pin 22 – GND

De kaart-LED moet knipperen nadat alles is ingesteld en de batterij is aangesloten. Het doel van het LED-lampje is om te controleren of het bord de juiste hoeveelheid stroom krijgt of kortsluiting maakt.

Je kunt hier stoppen, maar het echte plezier komt wanneer je het Arduino-broodbord programmeert. Om het te flashen met uw code, moet u de USB-naar-serieel-convertermodule op het breadboard aansluiten.

Aangezien u de code op de Arduino IDE in uw computer typt, biedt de USB-naar-serieel-convertermodule een USB-poort. Het zou helpen als je de poort had om je computer via een USB-kabel op de breadboard-chip aan te sluiten.

De USB-naar-serieel-convertermodule aansluiten

U hoeft alleen deze vijf verbindingen te maken:

• Rx naar Tx
• Tx naar Rx
• Vcc naar Vcc
• GND naar GND
• DTR/RTS naar RST via de 10uF condensator

Van daaruit kunt u creatief worden op de Arduino IDE. Probeer vervolgens verschillende stukjes code op de chip uit te voeren, zoals een bepaalde tijd in slaapstand gaan.

Voorbeeld LED-knippercode op de Arduino IDE

Bron:Wikimedia Commons

Samenvatting

Zoals u kunt zien, bieden Arduino-broodborden een gebruiksvriendelijk en betaalbaar platform voor testen en ontwikkelen, waardoor het ideaal is voor beginnende ontwerpers van digitale elektronica. Als je vragen hebt, neem dan contact met ons op voor meer uitleg.