Instrucțiuni de operare
Elektor Arduino
NANO
Board de formare MCCAB®
Rev. 3.3

Stimate client, MCCAB Training Board este fabricat în conformitate cu directivele europene aplicabile și, prin urmare, poartă marcajul CE. Utilizarea prevăzută este descrisă în aceste instrucțiuni de utilizare. Dacă modificați Consiliul de formare MCCAB sau nu îl utilizați în conformitate cu scopul propus, singur sunteți responsabil pentru respectarea regulilor aplicabile.
Prin urmare, utilizați placa de instruire MCCAB și toate componentele de pe acesta numai așa cum este descris în aceste instrucțiuni de utilizare. Puteți transmite numai Consiliul de instruire MCCAB împreună cu acest manual de utilizare.
Toate informațiile din acest manual se referă la Consiliul de instruire MCCAB cu nivelul de ediție Rev. 3.3. Nivelul de ediție al panoului de formare este imprimat pe partea de jos (vezi Figura 13 la pagina 20). Versiunea actuală a acestui manual poate fi descărcată din website-ul www.elektor.com/20440 pentru descărcare. ARDUINO și alte mărci și logo-uri Arduino sunt mărci comerciale înregistrate ale Arduino SA. ®

Reciclare

Echipamentele electrice și electronice uzate trebuie reciclate ca deșeuri electronice și nu trebuie aruncate la gunoiul menajer.
Consiliul de instruire MCCAB conține materii prime valoroase care pot fi reciclate.
Prin urmare, aruncați dispozitivul la depozitul de colectare corespunzător. (Directiva UE 2012/19/UE). Administrația dumneavoastră municipală vă va spune unde puteți găsi cel mai apropiat punct de colectare gratuită.

Instrucțiuni de siguranță

Aceste instrucțiuni de utilizare pentru MCCAB Training Board conțin informații importante despre punerea în funcțiune și exploatare!
Prin urmare, citiți cu atenție întregul manual de utilizare înainte de a utiliza placa de antrenament pentru prima dată pentru a evita rănirea vieții și a membrelor din cauza electrocutării, incendiului sau erorilor de operare, precum și deteriorarea plăcii de antrenament.
Pune acest manual la dispoziția tuturor celorlalți utilizatori ai consiliului de antrenament.
Produsul a fost proiectat în conformitate cu standardul IEC 61010-031 și a fost testat și a părăsit din fabrică în condiții de siguranță. Utilizatorul trebuie să respecte reglementările aplicabile manipulării echipamentelor electrice, precum și toate practicile și procedurile de siguranță general acceptate. În special, reglementările VDE VDE 0100 (planificarea, instalarea și testarea de joasă volumtage electrice), VDE 0700 (siguranța echipamentelor electrice de uz casnic) și VDE 0868 (echipamente pentru audio/video, tehnologia informației și comunicațiilor) trebuie menționate aici.
În unitățile comerciale se aplică și reglementările de prevenire a accidentelor ale asociațiilor de asigurări de răspundere civilă a angajatorilor comerciali.

Simboluri de siguranță utilizate

Avertizare de pericol electric
Acest semn indică condiții sau practici care ar putea duce la deces sau vătămare corporală.
Semn general de avertizare
Acest semn indică condiții sau practici care pot duce la deteriorarea produsului în sine sau a echipamentelor conectate.

2.1 Sursa de alimentare
Atenţie:

• Sub nicio formă nu poate fi negativ voltages sau voltageste mai mare de +5 V să fie conectat la MCCAB Training Board. Singurele excepții sunt intrările VX1 și VX2, aici intrarea voltagpot fi în intervalul de la +8 V la +12 V (vezi secțiunea 4.2).
• Nu conectați niciodată niciun alt potențial electric la linia de masă (GND, 0 V).
• Nu schimbați niciodată conexiunile pentru masă (GND, 0 V) ​​și +5 V, deoarece acest lucru ar duce la deteriorarea permanentă a MCCAB Training Board!
• În special, nu conectați niciodată la rețea de ~230 V sau ~115 Vtage la Consiliul de Formare al MCCAB!
  Exista un pericol pentru viata!!!

2.2 Manipulare și condiții de mediu
Pentru a evita decesul sau rănirea și pentru a proteja dispozitivul de deteriorare, trebuie respectate cu strictețe următoarele reguli:

• Nu utilizați niciodată placa de antrenament MCCAB în încăperi cu vapori sau gaze explozive.
• Dacă tinerii sau persoane care nu sunt familiarizate cu manipularea circuitelor electronice lucrează cu Consiliul de instruire MCCAB, de exemplu, în contextul instruirii, personalul instruit corespunzător într-o poziție responsabilă trebuie să supravegheze aceste activități.
  Utilizarea de către copii sub 14 ani nu este intenționată și trebuie evitată.
• Dacă Consiliul de instruire MCCAB prezintă semne de deteriorare (de exemplu, din cauza solicitărilor mecanice sau electrice), nu trebuie utilizat din motive de siguranță.
• Placa de antrenament MCCAB poate fi utilizată numai într-un mediu curat și uscat la temperaturi de până la +40 °C.

2.3 Reparații și întreținere

• Pentru a evita daune materiale sau vătămări corporale, orice reparații care pot deveni necesare pot fi efectuate numai de către personal specializat calificat corespunzător și folosind piese de schimb originale.
• Consiliul de instruire MCCAB nu conține piese care pot fi reparate de utilizator.

Utilizare prevăzută

MCCAB Training Board a fost dezvoltat pentru predarea simplă și rapidă a cunoștințelor despre programare și utilizarea unui sistem de microcontroler.
Produsul este conceput exclusiv pentru antrenament și practică. Orice altă utilizare, de exemplu, în instalațiile de producție industrială, nu este permisă.

Atenţie: Placa de instruire MCCAB este destinată utilizării numai cu un sistem de microcontroler Arduino® NANO (vezi Figura 2) sau cu un modul de microcontroler care este 100% compatibil cu acesta. Acest modul trebuie operat cu un volum de operaretage de Vcc = +5V. În caz contrar, există riscul deteriorării sau distrugerii ireversibile a modulului microcontrolerului, a plăcii de antrenament și a dispozitivelor conectate la placa de antrenament.
Atenţie: Voltagse pot conecta la intrările VX8 și VX12 ale plăcii de antrenament (a se vedea secțiunea 1 din acest manual). Voltagtoate celelalte intrări ale plăcii de antrenament trebuie să fie în intervalul 0 V până la +5 V.
Atenţie: Aceste instrucțiuni de utilizare descriu modul de conectare și operare corectă a MCCAB Training Board cu PC-ul utilizatorului și orice module externe. Vă rugăm să rețineți că nu avem nicio influență asupra erorilor de funcționare și/sau de conectare cauzate de utilizator. Utilizatorul singur este responsabil pentru conectarea corectă a plăcii de antrenament la PC-ul utilizatorului și orice module externe, precum și pentru programarea și funcționarea corectă a acesteia! Pentru toate daunele rezultate din conexiune greșită, control greșit, programare greșită și/sau funcționare greșită, utilizatorul este singurul responsabil! Pretențiile de răspundere împotriva noastră sunt, în mod înțeles, excluse în aceste cazuri.

Orice utilizare diferită de cea specificată nu este permisă! Placa de antrenament MCCAB nu trebuie modificată sau transformată, deoarece aceasta l-ar putea deteriora sau pune în pericol utilizatorul (scurtcircuit, risc de supraîncălzire și incendiu, risc de electrocutare). Dacă survin vătămări corporale sau daune materiale ca urmare a utilizării necorespunzătoare a plăcii de instruire, aceasta este responsabilitatea exclusivă a operatorului și nu a producătorului.

Consiliul de instruire MCCAB și componentele sale

Figura 1 prezintă panoul de instruire MCCAB cu elementele sale de control. Placa de antrenament este pur și simplu plasată pe o suprafață de lucru neconductivă electric și conectată la PC-ul utilizatorului printr-un cablu mini-USB (vezi secțiunea 4.3).
Mai ales în combinație cu „Cursul practic de microcontrolere pentru începători Arduino” (ISBN 978-3-89576-545-2), publicat de Elektor, placa de instruire MCCAB este perfect potrivită pentru învățarea ușoară și rapidă a programării și utilizării unui sistem de microcontroler. Utilizatorul își creează programele de exerciții pentru MCCAB Training Board pe PC-ul său în Arduino IDE, un mediu de dezvoltare cu un compilator C/C++ integrat, pe care îl poate descărca gratuit din website-ul  

Figura 1: Consiliul de instruire MCCAB, Rev. 3.3

Elementele de operare și afișare de pe Consiliul de instruire MCCAB:

1. 11 × LED (indicație de stare pentru intrările/ieșirile D2 … D12)
2. Antet JP6 pentru conectarea LED-urilor LD10 … LD20 cu GPIO-urile D2 … D12 alocate acestora
3. Bloc terminal SV5 (distribuitor) pentru intrările/ieșirile microcontrolerului
4. butonul RESET
5. Modul microcontroler Arduino® NANO (sau compatibil) cu mufa mini USB
6. LED „L”, conectat la GPIO D13
7. Conector SV6 (distribuitor) pentru intrările/ieșirile microcontrolerului
8. Potențiometrul P1
9. Pin header JP3 pentru selectarea volumului de operaretage ale potențiometrelor P1 și P2
10. Potențiometrul P2
11. Pin header JP4 pentru selectarea semnalului la pinul X al benzii de conector SV12
12. Banda de conector SV12: SPI-Interface 5 V (semnalul de la pinul X este selectat prin JP4)
13. Bandă de conectare SV11: interfață SPI 3.3 V
14. Bloc terminal SV10: interfață IC 5 V
15. Bloc terminal SV8: interfață I2 C 3.3 V
16. Bloc terminal SV9: 22 interfață IC 3.3 V
17. Bloc terminal SV7: Ieșire de comutare pentru dispozitive externe
18. Display LCD cu 2 x 16 caractere
19. 6 × comutatoare cu buton K1 … K6
20. 6 × comutatoare glisante S1 … S6
21. Pin header JP2 pentru conectarea comutatoarelor la intrările microcontrolerului.
22. Bloc de borne SV4: distribuitor pentru volumul de operaretages
23. Sonerie piezozoelnică Buzzer1
24. Bloc terminal SV1: Ieșire de comutare pentru dispozitive externe
25. Bandă de borne SV3: Coloane ale matricei LED 3 × 3 (ieșiri D6 … D8 cu rezistențe în serie 330 Ω)
26. Banda conector SV2: 2 x 13 pini pentru conectarea modulelor externe
27. Matrice 3 × 3 LED (9 LED-uri roșii)
28. Antet pin JP1 pentru conectarea rândurilor matricei LED 3 × 3 cu microcontrolerul GPIO-uri D3 … D5
29. Un jumper pe poziția „Buzzer” a antetului pinului JP6 conectează Buzzer1 cu GPIO D9 al microcontrolerului.

Controalele individuale de pe tabloul de antrenament sunt explicate în detaliu în secțiunile următoare.

4.1 Modulul microcontrolerului Arduino® NANO 
NANO sau un modul de microcontroler compatibil cu acesta este conectat la placa de instruire MCCAB (vezi săgeata (5) din Figura 1, precum și Figura 2 și M1 din Figura 4). Acest modul este echipat cu microcontrolerul AVR ATmega328P, care controlează componentele periferice de pe placa de antrenament. În plus, există un circuit convertor integrat în partea inferioară a modulului, care conectează interfața serială a microcontrolerului UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) cu interfața USB a PC-ului. Această interfață este folosită și pentru a încărca programele create de utilizator pe PC-ul său în microcontroler sau pentru a transfera date către/de la monitorul serial al IDE-ului Arduino (mediu de dezvoltare). Cele două LED-uri TX și RX din Figura 2 indică traficul de date pe liniile seriale TxD și RxD ale microcontrolerului. Un Arduino®

Figura 2: Modulul microcontroler Arduino® NANO (Sursa: www.arduino.cc)

LED-ul L (vezi Figura 2 și săgeata (6) din Figura 1 – denumirea „L” poate fi diferită pentru clonele compatibile Arduino NANO) este conectat permanent la GPIO D13 al microcontrolerului printr-un rezistor în serie și indică starea lui LOW sau ÎNALT. +5 V voltagRegulatorul de pe partea inferioară a modulului stabilizează volumultage furnizat extern la placa de antrenament MCCAB prin intrarea VIN a modulului Arduino ® NANO (vezi secțiunea 4.2).
Prin apăsarea butonului RESET din partea de sus a modulului Arduino ® NANO (vezi Figura 2 și săgeata (4) din Figura 1), microcontrolerul este setat la o stare inițială definită și un program deja încărcat este repornit. i Toate intrările și ieșirile microcontrolerului care sunt importante pentru utilizator sunt conectate la cele două benzi de borne SV5 și SV6 (săgeata (3) și săgeata (7) din Figura 1). Prin intermediul conectorilor – așa-numitele Cabluri Dupont (vezi Figura 3) – intrările/ieșirile microcontrolerului (numite și GPIO = Intrări/Ieșiri de uz general) conduse la SV5 și SV6 pot fi conectate la elementele de operare (butoane, comutatoare). , …) pe Consiliul de formare al MCCAB sau către părți externe.

Figura 3: Diferite tipuri de cabluri Dupont pentru conectarea GPIO-urilor la elementele de control

Utilizatorul trebuie să configureze fiecare GPIO al modulului de microcontroler Arduino® NANO pe cele două benzi de conector SV5 și SV6 (săgeata (3) și săgeata (7) din Figura 1), care este conectat printr-un cablu Dupont la un conector de pe antrenament. placă sau la un conector extern, în programul său pentru direcția de date necesară ca intrare sau ieșire!
Direcția datelor este setată cu instrucțiunea
pinMode(gpio, direction); // pentru „gpio” introduceți numărul PIN corespunzător // pentru „direcție” introduceți „INPUT” sau „OUTPUT”
Examples:
pinMode(2, IEȘIRE); // GPIO D2 este setat ca ieșire
pinMode(13, INPUT); // GPIO D13 este setat ca intrare
Figura 4 arată cablarea modulului de microcontroler Arduino® NANO M1 pe placa de instruire MCCAB.

Figura 4: Cablajul modulului de microcontroler Arduino® NANO pe placa de instruire MCCAB
Cele mai importante date ale modulului de microcontroler Arduino® NANO:

•Vol. operativtage Vcc:	+5 V
•Vol. operațional furnizat externtage la VIN:	+8 V până la +12 V (vezi secțiunea 4.2)
• Pini de intrare analogică ai ADC:	8 (AO … A7, a se vedea următoarele m notele)
• Pini de intrare/ieșire digitale:	12 (D2 … D13) resp. 16 (par note)
•Consumul de curent al modulului NANO:	aproximativ 20 mA
•Max. curent de intrare/ieșire al unui GPIO:	40 mA
• Suma curenților de intrare/ieșire ai tuturor GPIO-urilor:	maxim 200 mA
•Memorie de instrucțiuni (memorie flash):	32 KB
•Memorie de lucru (memorie RAM):	2 KB
•Memorie EEPROM:	1 KB
• Frecvența ceasului:	16 MHz
•Interfețe seriale:	SPI, I2C (pentru UART par note)

Note

• GPIO-urile D0 și D1 (pinul 2 și pinul 1 al modulului M1 din Figura 4) sunt alocate cu semnalele RxD și TxD ale UART al microcontrolerului și sunt utilizate pentru conexiunea serială între placa de antrenament MCCAB și portul USB al PC-ului. . Prin urmare, acestea sunt disponibile utilizatorului doar într-o măsură limitată (vezi, de asemenea, pct. 4.3).
• GPIO-urile A4 și A5 (pinul 23 și pinul 24 al modulului M1 din Figura 4) sunt alocate semnalelor SDA și SCL ale interfeței IC a microcontrolerului (a se vedea secțiunea 4.13) și, prin urmare, sunt rezervate pentru conexiunea serială la afișajul LC de pe placa de instruire MCCAB (vezi secțiunea 4.9) și modulele externe I 2 C conectate la benzile de conectare SV8, SV9 și SV10 (săgețile (15), (16) și (14) din Figura 1). Prin urmare, acestea sunt disponibile pentru utilizator numai pentru aplicațiile I 2 C.
• Pinii A6 și A7 (pinul 25 și pinul 26 al microcontrolerului ATmega328P din Figura 4 pot fi utilizați doar ca intrări analogice pentru Analog/DigitalConverter (ADC) al microcontrolerului. Ei nu trebuie configurați prin intermediul Function pinMode() (nici măcar ca intrare!), aceasta ar duce la un comportament incorect al schiței A6 și A7 sunt conectate permanent la bornele ștergătoarelor potențiometrelor P1 și P2 (săgeata (8) și săgeata (10) din Figura 1), vezi secțiunea 4.3. .
• Conexiunile A0 … A3 de pe antetul pinului SV6 (săgeata (7) din Figura 1) sunt în principiu intrări analogice pentru convertorul analog/digital al microcontrolerului. Cu toate acestea, dacă cele 12 GPIO-uri digitale D2 … D13 nu sunt suficiente pentru o aplicație specifică, A0 … A3 pot fi utilizate și ca intrări/ieșiri digitale. Apoi, ele sunt adresate prin numerele de pin 14 (A0) … 17 (A3). 2 Exampfișiere: pinMode(15, OUTPUT); // A1 este folosit ca ieșire digitală pinMode(17, INPUT); // A3 este folosit ca intrare digitală
• Pinul D12 de pe capul de pin SV5 (săgeata (3) din Figura 1) și pinii D13 și A0 … A3 de pe capul de pin SV6 (săgeata (7) din Figura 1) sunt direcționați către antetul de pin JP2 (săgeata (21) din Figura 1) și pot fi conectate la întrerupătoarele S1 … S6 sau la butoanele K1 … K6 conectate la acestea în paralel, vezi și secțiunea 4.6. În acest caz, pinul respectiv trebuie configurat ca intrare digitală cu instrucțiunea pinMode.

Precizia conversiei A/D
Semnalele digitale din cipul microcontrolerului generează interferențe electromagnetice care pot afecta acuratețea măsurătorilor analogice.
Dacă unul dintre GPIO-urile A0 … A3 este utilizat ca ieșire digitală, este deci important ca acesta să nu se schimbe în timp ce are loc o conversie analog/digitală la o altă intrare analogică! O modificare a semnalului digital de ieșire la A0 … A3 în timpul unei conversii analog/digitală la una dintre celelalte intrări analogice A0 … A7 poate falsifica considerabil rezultatul acestei conversii.
Utilizarea interfeței IC (A4 și A5, vezi secțiunea 4.13) sau a GPIO-urilor A0 … A3 ca intrări digitale nu influențează calitatea conversiilor analog/digitale.

4.2 Sursa de alimentare a consiliului de instruire MCCAB
Consiliul de instruire MCCAB funcționează cu un volum nominal DC de funcționaretage de Vcc = +5 V, care îi este de obicei furnizat prin mufa mini-USB a modulului de microcontroler Arduino NANO de la PC-ul conectat (Figura 5, Figura 2 și săgeata (5) din Figura 1). Deoarece PC-ul este de obicei conectat oricum pentru crearea și transmiterea programelor de exerciții, acest tip de alimentare este ideal.
În acest scop, placa de antrenament trebuie conectată la un port USB al PC-ului utilizatorului printr-un cablu mini-USB. PC-ul oferă un volum DC stabilizattage de cca. +5 V, care este izolat galvanic de rețea voltage și poate fi încărcat cu un curent maxim de 0.5 A, prin interfața sa USB. Prezența volumului de funcționare de +5 Vtage este indicată de LED-ul etichetat ON (sau POW, PWR) de pe modulul microcontrolerului (Figura 5, Figura 2). +5 V voltage furnizat prin priza mini-USB este conectat la volumul efectiv de funcționaretage Vcc pe modulul microcontrolerului Arduino NANO prin dioda de protecție D. Volumul efectiv de funcționaretage Vcc scade ușor la Vcc ≈ +4.7 V datorită volumuluitagscăderea e la dioda de protecție D. Această mică reducere a volumului de funcționaretage nu afectează funcția modulului de microcontroler Arduino® NANO. ® Alternativ, placa de antrenament poate fi alimentată de un DC voltage sursa. Acest voltage, aplicat fie la terminalul VX1, fie la terminalul VX2, trebuie să fie în intervalul VExt = +8 … +12 V. Volul externtage este introdus în pinul 30 (= VIN) al modulului de microcontroler Arduino NANO fie prin conectorul SV4, fie de la un modul extern conectat la conectorul SV2 (vezi Figura 5, Figura 4 și săgeata (22) sau săgeata (26) din Figura 1) . Deoarece placa este alimentată cu alimentare de la PC-ul conectat prin mufa USB, nu este posibilă inversarea polarității volumului de operare.tage. Cele două vol. externetagConexiunile care pot fi furnizate la conexiunile VX1 și VX2 sunt decuplate prin diode, așa cum se arată în Figura 4. 

Diodele D2 și D3 asigură o decuplare a celor două volume externetages la VX1 și VX2, în cazul voltage ar trebui aplicat la ambele intrări externe în același timp din greșeală, deoarece datorită diodelor doar cea mai mare dintre cele două vol.tagpot ajunge la intrarea VIN (pin 30, vezi Figura 5 și Figura 4) al modulului de microcontroler Arduino NANO M1.
Vol. DC externtage furnizat la modulul microcontrolerului la conectorul său VIN este redus la +5 V și stabilizat de volumul integrat.tage regulator de pe partea inferioară a modulului microcontrolerului (vezi Figura 2). Volumul de funcționare de +5 Vtage generată de voltagRegulatorul este conectat la catodul diodei D din figura 5. Anodul lui D este, de asemenea, conectat la potențialul de +5 V de către PC atunci când conexiunea USB la PC este conectată. Dioda D este astfel blocată și nu are efect asupra funcției circuitului. Alimentarea prin cablul USB este oprită în acest caz. Volumul auxiliar de +3.3 Vtage este generat pe Consiliul de instruire MCCAB printr-un volum liniartage regulator de la +5 V vol. operaretage Vcc al modulului microcontrolerului și poate furniza un curent maxim de 200 mA.

Adesea în proiecte, accesul la voltageste necesar, de exemplu, pentru voltage furnizarea de module externe. În acest scop, Consiliul de Formare al MCCAB oferă voltage distribuitorul SV4 (Figura 4 și săgeata (21) din Figura 1), pe care două ieșiri pentru vol.tage +3.3 V și trei ieșiri pentru voltage +5 V, precum și șase conexiuni de masă (GND, 0 V) ​​sunt disponibile în plus față de pinul de conectare VX1 pentru vol extern.tage.

4.3 Conexiunea USB între MCCAB Training Board și PC
Programele pe care utilizatorul le dezvoltă în Arduino IDE (mediul de dezvoltare) pe PC-ul său sunt încărcate în microcontrolerul ATmega328P de pe placa de antrenament MCCAB printr-un cablu USB. În acest scop, modulul microcontrolerului de pe placa de instruire MCCAB (săgeata (5) din Figura 1) trebuie conectat la un port USB al PC-ului utilizatorului printr-un cablu mini-USB.
Deoarece microcontrolerul ATmega328P de pe modulul microcontrolerului nu are propria sa interfață USB pe cip, modulul are un circuit integrat în partea inferioară pentru a converti semnalele USB D+ și D- în semnalele seriale RxD și TxD ale UART-ului ATmega328P.
În plus, este posibil să ieșiți sau să citiți date de pe monitorul serial integrat în Arduino IDE prin intermediul UART al microcontrolerului și a conexiunii USB ulterioare.
În acest scop, biblioteca „Serial” este disponibilă utilizatorului în Arduino IDE.
În mod normal, placa de antrenament este alimentată și prin interfața USB a PC-ului utilizatorului (vezi secțiunea 4.2).

Nu este intenționat ca utilizatorul să folosească semnalele RX și TX ale microcontrolerului, care sunt conectate la antetul pin SV5 (săgeata (3) din Figura 1), pentru comunicarea în serie cu dispozitive externe (de ex. WLAN, transceiver Bluetooth sau similare) , deoarece acest lucru poate deteriora circuitul convertorului USB UART integrat de pe partea inferioară a modulului microcontrolerului (vezi secțiunea 4.1) în ciuda rezistențelor de protecție existente! Dacă utilizatorul o face oricum, trebuie să se asigure că nu există comunicare între PC și modulul de microcontroler Arduino NANO în același timp! Semnalele furnizate prin mufa USB ar duce la o deteriorare a comunicației cu dispozitivul extern și, în cel mai rău caz, de asemenea, la deteriorarea hardware-ului! ®

4.4 Cele unsprezece LED-uri D2 … D12 pentru indicarea stării GPIO-urilor microcontrolerului
În partea stângă jos a figurii 1 puteți vedea cele 11 LED-uri LED10 … LED20 (săgeata (1) din Figura 1), care pot indica starea intrărilor/ieșirilor (GPIO) ale microcontrolerului D2 … D12.
Schema circuitului corespunzătoare este prezentată în Figura 4.
Dioda emițătoare de lumină respectivă este conectată la GPIO, dacă un jumper este conectat în poziția corespunzătoare a pin header JP6 (săgeata (2) din Figura 1).
Dacă GPIO D2 … D12 corespunzător este la nivelul ÎNALT (+5 V) când jumperul de pe JP6 este conectat, LED-ul atribuit se aprinde, dacă GPIO este la LOW (GND, 0 V), LED-ul este stins.

Dacă unul dintre GPIO-urile D2 … D12 este utilizat ca intrare, poate fi necesară dezactivarea LED-ului atribuit acestuia prin îndepărtarea jumperului pentru a evita încărcarea semnalului de intrare de către curentul de funcționare al LED-ului (aprox. 2... 3 mA).
Starea GPIO D13 este indicată de propriul LED L direct pe modulul microcontrolerului (vezi Figura 1 și Figura 2). LED-ul L nu poate fi dezactivat.
Întrucât intrările/ieșirile A0 … A7 sunt utilizate practic ca intrări analogice pentru convertorul analog/digital al microcontrolerului sau pentru sarcini speciale (interfață TWI), acestea nu au un afișaj digital de stare LED pentru a nu afecta aceste funcții.

4.5 Potențiometrele P1 și P2
Axele de rotație ale celor două potențiometre P1 și P2 din partea de jos a figurii 1 (săgeata (8) și săgeata (10) din figura 1) pot fi utilizate pentru a seta vol.tagsunt în intervalul 0 … VPot la conexiunile lor ștergătoare.
Cablarea celor două potențiometre poate fi văzută în Figura 6.

Figura 6: Cablajul potențiometrelor P1 și P2
Conexiunile ștergătoare ale celor două potențiometre sunt conectate la intrările analogice A6 și A7 ale modulului de microcontroler Arduino® NANO prin intermediul rezistențelor de protecție R23 și R24.
Diodele D4, D6 sau D5, D7 protejează intrarea analogică respectivă a microcontrolerului de volum prea mare sau negativtages.

Atenţie:
Pinii A6 și A7 ai ATmega328P sunt întotdeauna intrări analogice datorită arhitecturii interne de cip a microcontrolerului. Configurarea lor cu funcția pinMode() a IDE-ului Arduino nu este permisă și poate duce la un comportament incorect al programului.

Prin intermediul convertorului analog/digital al microcontrolerului, setul voltage poate fi măsurat într-un mod simplu.
Exampchiul pentru citirea valorii potențiometrului P1 la conexiunea A6: int z = analogRead(A6);
Valoarea numerică de 10 biți Z, care este calculată din volumul voltage la A6 conform Z = (ecuația 1 din secțiunea 5) 1024⋅

Limita superioară dorită VPot = +3.3 V resp. VPot = +5 V din domeniul de setare este setat cu antetul pinului JP3 (săgeata (9) din Figura 1). Pentru a selecta VPot, pinul 1 sau pinul 3 al JP3 este conectat la pinul 2 folosind un jumper.
Care voltage trebuie setat cu JP3 pentru VPot depinde de volumul de referințătage VREF al convertorului analog/digital la conectorul REF al conectorului pin SV6 (săgeata (7) din Figura 1), vezi secțiunea 5.
Volumul de referințătage VREF al convertorului A/D la terminalul REF al antetului pin SV6 și vol.tagVPotul specificat cu JP3 trebuie să se potrivească.

4.6 Comutatoarele S1 … S6 și butoanele K1 … K6
MCCAB Training Board oferă utilizatorului șase butoane și șase comutatoare cu glisare pentru exercițiile sale (săgeți (20) și (19) în Figura 1). Figura 7 arată cablarea acestora. Pentru a oferi utilizatorului opțiunea de a aplica fie un semnal permanent, fie un semnal de impuls la una dintre intrările modulului de microcontroler M1, comutatorul cu o glisare și un comutator cu buton sunt conectate în paralel.
Ieșirea comună a fiecăreia dintre cele șase perechi de comutatoare este conectată printr-un rezistor de protecție (R25 … R30) la conectorul pin JP2 (săgeata (21) din Figura 1). Conexiunea paralelă a unui comutator glisant și a unui comutator cu buton cu o rezistență de funcționare comună (R31 … R36) acționează ca o operațiune logică SAU: Dacă prin intermediul unuia dintre cele două întrerupătoare (sau ambelor comutatoare în același timp), +5 V vol.tage este prezent la rezistența de lucru comună, acest nivel logic ÎNALT prin intermediul rezistenței de protecție este prezent și la pinul corespunzător 2, 4, 6, 8, 10 sau 12 al JP2. Doar atunci când ambele comutatoare sunt deschise, conexiunea lor comună este deschisă și pinul corespunzător al pinului antet JP2 este tras la nivelul LOW (0 V, GND) prin conexiunea în serie a rezistenței de protecție și a rezistenței de lucru.

Figura 7: Cablajul comutatoarelor glisante / buton S1 … S6 / K1 … K6
Fiecare pin al antetului de pin JP2 poate fi conectat la intrarea sa atribuită A0 … A3, D12 sau D13 a Arduino
Modul microcontroler NANO printr-un jumper. Sarcina este prezentată în Figura 7.
Alternativ, o conexiune de comutator pe pinii 2, 4, 6, 8, 10 sau 12 ai pin header-ului JP2 poate fi conectată la orice intrare D2 … D13 sau A0 … A3 a modulului de microcontroler Arduino® de pe pin header-urile SV5 sau SV6 ( săgeata (3) și săgeata (7) din Figura 1) folosind un cablu Dupont. Acest mod flexibil de conectare este de preferat atribuirii fixe a fiecărui comutator la un anumit GPIO dacă GPIO-ul atribuit microcontrolerului ATmega328P este utilizat pentru o funcție specială (intrare A/D-convertor, ieșire PWM...). Astfel utilizatorul își poate conecta comutatoarele la GPIO-urile care sunt libere în aplicația respectivă, adică nu sunt ocupate de o funcție specială.

În programul său, utilizatorul trebuie să configureze fiecare GPIO al modulului de microcontroler Arduino® NANO ca intrare, care este conectat la un port de comutare, folosind instrucțiunea pinMode(gpio, INPUT); // pentru „gpio” introduceți numărul PIN corespunzător
Example: pinMode(A1, INPUT); // A1 este configurat ca intrare digitală pentru S2|K2
În cazul în care un GPIO al microcontrolerului conectat la un comutator a fost configurat ca ieșire din greșeală, rezistențele de protecție R25 … R30 previn un scurtcircuit între +5 V și GND (0 V) atunci când comutatorul este acționat și GPIO are un nivel LOW la iesirea sa.

Pentru a putea folosi un comutator cu buton, comutatorul glisant conectat în paralel cu acesta trebuie să fie deschis (poziția „0”)! În caz contrar, ieșirea lor comună este permanent la nivel ÎNALT, indiferent de poziția comutatorului cu buton.
Pozițiile comutatoarelor comutatoarelor glisante sunt marcate cu „0” și „1” pe placa de antrenament, așa cum se arată în Figura 1.
Figura 8 arată: Dacă comutatorul este în poziția „1”, ieșirea comutatorului este conectată la +5 V (HIGH), în poziția „0” ieșirea comutatorului este deschisă.

4.7 Soneria piezoelnică Buzzer1
Partea din stânga sus a figurii 1 prezintă Buzzer1 (săgeata (23) din figura 1), care permite utilizatorului să emită tonuri de frecvențe diferite. Circuitul său de bază este prezentat în Figura 9.
Buzzer1 poate fi conectat la GPIO D9 al microcontrolerului de pe placa de antrenament MCCAB printr-un jumper pe poziția „Buzzer” a pin header JP6 (săgeata (29) în Figura 1) (vezi Figura 9, Figura 4 și săgeata (2) în figura 1). Jumperul poate fi îndepărtat dacă GPIO D9 este necesar într-un program în alte scopuri.
Dacă jumperul este îndepărtat, este, de asemenea, posibil să aplicați un semnal extern la pinul 24 al pinului header JP6 printr-un cablu Dupont și să îl scoateți de Buzzer1.

Figura 9: Cablajul Buzzer1
Pentru a genera tonuri, utilizatorul trebuie să genereze un semnal în programul său care se modifică cu frecvența dorită a tonului la ieșirea D9 a microcontrolerului (schițat în dreapta în Figura 9).
Această secvență rapidă de niveluri HIGH și LOW aplică un volum AC dreptunghiulartage la Buzzer1, care deformează periodic placa ceramică din interiorul soneriei pentru a produce vibrații sonore la frecvența tonului corespunzătoare.

O modalitate și mai simplă de a genera un ton este să utilizați T/C1 (Timer/Counter 1) al microcontrolerului: ieșirea T/C1 OC1A a microcontrolerului AVR ATmega328P de pe modulul de microcontroler Arduino NANO poate fi conectată la GPIO D9 în interiorul microcontrolerului cip. Cu o programare adecvată a lui T/C1, este foarte ușor să generați un semnal dreptunghiular a cărui frecvență f = ® 1 ?? (T este perioada semnalului dreptunghiular) este convertită în tonul dorit de către soneria. Figura 10 arată că un sonerie piezo nu este un difuzor hi-fi. După cum se poate vedea, răspunsul în frecvență al unui sonerie piezo nu este liniar. Diagrama din Figura 10 prezintă nivelul de presiune acustică (SPL) al traductorului piezo SAST-2155 de la Sonitron măsurat la o distanță de 1 m în funcție de frecvența semnalului. Datorită proprietăților fizice și rezonanțelor naturale, anumite frecvențe sunt reproduse mai tare, iar altele mai blânde. Diagrama corespunzătoare a soneriei piezoelectrice de pe placa de antrenament MCCAB arată o curbă similară.

Figura 10: Răspunsul în frecvență tipic al unui sonerie piezo (Imagine: Sonitron)

În ciuda acestei limitări, un buzzer piezo este un bun compromis între calitatea reproducerii sunetelor generate de microcontroler și amprenta acestuia pe placă, ceea ce îi permite să fie acomodat într-un spațiu mic. În cazurile în care este necesară o calitate superioară a sunetului, buzzer-ul piezo poate fi deconectat de la ieșirea D9 prin îndepărtarea jumperului, iar D9 poate fi conectat la un echipament extern pentru reproducerea sunetului pe conectorul pin SV5, de exemplu, printr-un cablu Dupont (dacă este necesar). , printr-un voltage divizor pentru a reduce amplitude pentru a evita deteriorarea intrării stagși).

4.8 Matricea LED 3 × 3
Cele 9 LED-uri din partea stângă a Figurii 1 sunt dispuse într-o matrice cu 3 coloane și 3 rânduri (săgeata (27) în Figura 1). Circuitele lor sunt prezentate în Figura 11. 9 LED-uri pot fi controlate cu doar 6 GPIO-uri ale microcontrolerului datorită aranjamentului matricei.
Liniile cu trei coloane A, B și C sunt conectate permanent la pinii D8, D7 și D6 ai microcontrolerului, așa cum se arată în Figura 11. Cele trei rezistențe R5 … R7 din liniile coloanei limitează curentul prin LED-uri. În plus, liniile coloanei sunt conectate la conectorul SV3 (săgeata (25) din Figura 1).

Conexiunile pe trei rânduri 1, 2 și 3 sunt direcționate către antetul pinului JP1 (săgeata (28) din Figura 1). Acestea pot fi conectate la pinii D3 … D5 ai microcontrolerului prin intermediul unor jumperi. Alternativ, pinii 1, 2 sau 3 de pe antetul JP1 pot fi conectați prin cabluri Dupont la orice ieșire D2 … D13 sau A0 … A3 a modulului de microcontroler Arduino NANO de pe ambele antete SV5 și SV6 (săgeata (3) și săgeata (7) în Figura 1) dacă unul dintre GPIO-urile alocate D3 … D5 ale microcontrolerului ATmega328P de pe modulul de microcontroler Arduino ® NANO este utilizat pentru o funcție specială. Cele 9 LED-uri sunt etichetate A1 … C3 în funcție de aranjarea lor în cadrul matricei, de exemplu, LED-ul B1 este situat la linia coloanei B și la linia rândului 1.

Figura 11: Cele nouă LED-uri sub forma unei matrice 3 × 3

LED-urile sunt de obicei controlate de programul utilizatorului într-o buclă fără sfârșit, în care unul dintre cele trei rânduri 1, 2 și 3 este setat ciclic la potențial LOW, în timp ce celelalte două rânduri sunt setate la nivel ÎNALT sau sunt într-o impedanță ridicată. stare (Hi-Z). Dacă unul sau mai multe LED-uri din rândul activate în prezent de nivelul LOW urmează să fie aprinse, terminalul A, B sau C al coloanei sale este setat la nivelul ÎNALT. Bornele de coloană ale LED-urilor din rândul activ care nu trebuie aprinse sunt la potențial LOW. De exampPentru ca ambele LED-uri A3 și C3 să se aprindă, rândul 3 trebuie să fie la nivelul LOW, iar coloanele A și C trebuie să fie la nivel ÎNALT, în timp ce coloana B este la nivelul LOW și ambele rânduri 1 și 2 sunt la nivel ÎNALT sau în stare de impedanță ridicată (Hi-Z).
Atenţie: Dacă liniile de rând ale matricei LED 3 × 3 sunt conectate fie la GPIO-urile D3 … D5 prin jumperi de pe antetul pinului JP1, fie la alte GPIO-uri ale microcontrolerului prin cabluri Dupont, aceste linii de rând, precum și liniile de coloană D6 … D8 nu trebuie niciodată utilizat pentru alte sarcini dintr-un program. O dublă atribuire a matricei GPIO ar duce la defecțiuni sau chiar la deteriorarea plăcii de antrenament!

4.9 Afișajul LCD (LCD)
În partea dreaptă sus a figurii 1 este afișajul LC (LCD) pentru afișarea textului sau a valorilor numerice (săgeata (18) din figura 1). Ecranul LCD are două rânduri; fiecare rând poate afișa 16 caractere. Circuitul său este prezentat în Figura 12.
Designul afișajului LC poate varia în funcție de producător, de exemplu, caractere albe pe fundal albastru sau caractere negre pe fundal galben sau este posibilă un alt aspect.
Deoarece LCD nu este necesar în toate programele, volumul de operare +5 VtagE a ecranului LCD poate fi întrerupt trăgând jumperul de pe antetul pinului JP5, dacă lumina de fundal a ecranului LCD ar interfera.

Figura 12: Conexiunile afișajului LC

Setarea contrastului
Cumpărătorul plăcii de instruire MCCAB trebuie să ajusteze contrastul afișajului LC în timpul primei porniri! Pentru a face acest lucru, pe ecranul LCD este trimis un text și contrastul este ajustat prin schimbarea rezistenței de tăiere prezentată în Figura 13 (marcajul săgeată albă în Figura 13) cu o șurubelniță din partea de jos a plăcii de antrenament, astfel încât caracterele de pe afișaj sunt prezentate optim.
Dacă este necesară o reajustare din cauza fluctuațiilor de temperatură sau a îmbătrânirii, utilizatorul poate corecta contrastul LCD ajustând acest rezistor de reglare, dacă este necesar.

Figura 13: Reglarea contrastului LCD cu o șurubelniță

Transmiterea datelor către LC-Display

Afișajul LC este controlat prin interfața serială TWI (=I2 C) a microcontrolerului ATmega328P. Conectorul A4 de pe antetul pinului SV6 (săgeata (7) din Figura 1) funcționează ca linie de date SDA (Serial DAta) și A5 ca linie de ceas SCL (Serial Clock).
Afișajul LC de pe MCCAB Training Board are în mod normal adresa I2 C 0x27.
Dacă ar trebui utilizată o altă adresă din motive de fabricație, această adresă este indicată printr-un autocolant pe afișaj. În schița utilizatorului, această adresă trebuie folosită în locul adresei 0x27.

Controlerul instalat pe afișajul LC este compatibil cu standardul industrial utilizat pe scară largă HD44780, pentru care există un număr mare de biblioteci Arduino (de exemplu, https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C) pe Internet pentru control prin intermediul
Autobuz IC2. Bibliotecile pot fi de obicei descărcate gratuit de la respectiva website-ul.

4.10 Driverul iese SV1 și SV7 pentru curenți de ieșire mai mari și volumtages
Capturile de pin SV1 (săgeata (24) din Figura 1) și SV7 (săgeata (17) din Figura 1) pot fi utilizate pentru a porni și opri sarcini care necesită curenți mai mari decât aprox. 40 mA pe care o ieșire normală de microcontroler o poate furniza ca maxim. Vol. operativtage din sarcina externă poate fi de până la +24 V și curentul de ieșire poate fi de până la 160 mA. Acest lucru face posibilă controlul motoarelor mai mici (de exemplu, motoare ventilatoare), releelor ​​sau becurilor mai mici direct cu microcontrolerul plăcii de antrenament.
Figura 14 prezintă schema de circuit a celor două ieșiri ale driverului.

Figura 14: Ieșirile driverului SV1 și SV7 pentru curenți de ieșire mai mari

Zonele punctate din Figura 14 arată modul în care sarcinile sunt conectate la ieșirea driverului, folosind exampfiul unui releu și al unui motor:

• Polul pozitiv al volumului extern de operaretage este conectat la pinul 3 (etichetat „+” pe placă) al antetului SV1 resp. SV7. Conexiunea mai pozitivă a sarcinii este, de asemenea, conectată la pinul 3 al pin header SV1 sau SV7.
• Conexiunea mai negativă a sarcinii este conectată la pinul 2 (etichetat „S” pe placă) al antetului SV1 resp. SV7.
• Polul negativ al volumului extern de operaretage este conectat la pinul 1 (etichetat ” ” de pe placă) al antetului SV1 resp. SV7.
  Soferul stage SV1 este conectat permanent la GPIO D3 al microcontrolerului și driverelortage SV7 este conectat permanent la GPIO D10 al microcontrolerului. Deoarece D3 și D10 sunt ieșiri PWM ale microcontrolerului, este posibil să se controleze cu ușurință, de ex.ample, viteza unui motor de curent continuu conectat sau luminozitatea unui bec. Diodele de protecție D1 și D8 asigură că voltagVârfurile, care apar la oprirea sarcinilor inductive, nu pot deteriora ieșirea stage.
  Un semnal HIGH la ieșirea D3 a microcontrolerului pornește tranzistorul T2 și conexiunea mai negativă a sarcinii la SV1 este conectată la masă (GND) prin tranzistorul de comutare T2. Astfel, sarcina este pornită, deoarece întregul volum extern de funcționaretage acum lasa la ea.
  Un semnal LOW la D3 blochează tranzistorul T2 și sarcina conectată la SV1 este oprită. Același lucru este valabil și pentru ieșirea D10 a microcontrolerului și antetul SV7.

4.11 Conector priza SV2 pentru conectarea modulelor externe
Prin conectorul priză SV2 (săgeata (26) din Figura 1), modulele externe și plăcile de circuite imprimate pot fi andocate la placa de instruire MCCAB. Aceste module pot fi plăci de senzori, convertoare digitale/analogice, module WLAN sau radio, afișaje grafice sau circuite pentru a crește numărul de linii de intrare/ieșire, pentru a numi doar câteva dintre numeroasele opțiuni. Chiar și modelele de aplicații complete, cum ar fi modulele de antrenament pentru inginerie de control sau controlul semaforului, care necesită multe GPIO pentru controlul lor, pot fi conectate la conectorul priză SV2 al MCCAB Training Board și controlate de microcontrolerul acestuia. Banda de conectare mamă SV2 este formată din 26 de contacte, care sunt dispuse în 2 rânduri a câte 13 contacte fiecare. Contactele impare sunt în rândul de sus, contactele cu numerele pare sunt în rândul inferior al benzii de priză SV2.

Figura 15: Atribuirea pinilor conectorului priză SV2

Alocarea pinii SV2 arată Figura 15. Toate conexiunile relevante pentru un modul extern de pe placa de antrenament MCCAB sunt conduse la mufa SV2.
GPIO-urile D0 și D1 (RxD și TxD) și intrările analogice A6 și A7 nu sunt conectate la SV2, deoarece D0 și D1 sunt rezervate pentru conexiunea serială dintre placa de antrenament MCCAB și PC și sunt disponibile utilizatorului numai într-un mod foarte limitat (vezi Notele din secțiunea 4.1) și A6 și A7 sunt conectate permanent la bornele ștergătoarelor potențiometrelor P1 și P2 de pe placa de antrenament MCCAB (vezi secțiunea 4.3) și, prin urmare, nu pot fi utilizate altfel.

În programul său, utilizatorul trebuie să configureze fiecare GPIO al modulului de microcontroler Arduino NANO pe anteturile cu două pini SV5 și SV6 (săgeata (3) și săgeata (7) din Figura 1), care este utilizat de un modul extern pe SV2, pentru direcția de date necesară ca INPUT sau OUTPUT (vezi secțiunea 4.1)! ®
Atenţie: GPIO-urile microcontrolerului ATmega328P de pe placa de instruire MCCAB, care sunt utilizate de un modul conectat la SV2, nu trebuie utilizate pentru alte sarcini dintr-un program. O dublă atribuire a acestor GPIO-uri ar duce la defecțiuni sau chiar la deteriorarea plăcii de antrenament!

4.12 Capetele pin pentru conectarea modulelor SPI
Anteturile de pin SV11 (săgeata (13) din Figura 1) și SV12 (săgeata (12) din Figura 1) pot fi utilizate pentru a conecta placa de antrenament MCCAB ca master SPI cu module slave externe care au o interfață SPI (SPI = Serial Peripheral). Interfață). Interfața periferică serială permite un transfer rapid de date sincron între placa de antrenament și modulul periferic.
Microcontrolerul AVR ATmega328P are un SPI hardware pe cip, ale cărui semnale SS, MOSI, MISO și SCLK pot fi conectate în interiorul cipului de microcontroler la GPIO-urile D10 … D13 de pe anteturile de pin SV5 și SV6 (săgeata (3) și săgeata (7). ) din figura 1).
În Arduino IDE, biblioteca SPI este disponibilă pentru controlul modulelor SPI, care este integrată în programul utilizatorului cu #include

Figura 16: Atribuirea pinilor conectorului SPI SV11

Deoarece modulele SPI cu volum de operaretage +3.3 V precum și module SPI cu volum de funcționaretage +5 V sunt comune, MCCAB Training Board oferă cu SV11 și SV12 două benzi de conectare cablate corespunzător pentru a acoperi ambele opțiuni.
Dacă un jumper scurtează pinii 2 și 3 ai antetului JP4 (vezi Figura 17 de mai sus), ambele interfețe SPI SV11 și SV12 folosesc același pin de ieșire D10 al microcontrolerului ca linia SS (Slave Select), așa cum arată Figura 16 și Figura 17! Prin urmare, doar unul dintre cei doi conectori SV11 sau SV12 poate fi conectat la un modul SPI în același timp, deoarece utilizarea simultană a aceleiași linii SS pentru dispozitive diferite ar duce la erori de transmisie și scurtcircuite pe liniile SPI! Secțiunea 4.12.3 arată o posibilitate cum, totuși, două slave SPI pot fi conectate la SV11 și SV12 în același timp.

4.12.1 Interfața SV11 pentru module SPI cu +3.3 V volum de funcționaretage
Conectorul SV11 (săgeata (13) din Figura 1) permite utilizatorului să stabilească o conexiune SPI serială (SPI = Serial Peripheral Interface) între placa de instruire MCCAB și un modul SPI extern cu +3.3 V vol.tage, deoarece nivelurile semnalelor de ieșire SPI SS, MOSI și SCLK la interfața SV11 sunt reduse la 3.3 V vol.tage separatoare. Un nivel de 3.3 V pe linia de intrare SPI MISO este recunoscut ca semnal HIGH de microcontrolerul AVR ATmega328P și, prin urmare, nu trebuie să fie ridicat la nivelul de 5 V. Cablajul SV11 este prezentat în Figura 16.

4.12.2 Interfața SV12 pentru module SPI cu +5 V volum de funcționaretage
Interfața SV12 (săgeata (12) din Figura 1) permite utilizatorului să stabilească o conexiune SPI serială între placa de instruire MCCAB și un slave SPI extern cu +5 V vol.tage, deoarece semnalele SS, MOSI, MISO și SCLK ale interfeței SV12 funcționează cu niveluri de semnal de 5 V.
Cablajul SV12 este prezentat în Figura 17.

Figura 17: Atribuirea pinilor conectorului SPI SV12

Aranjamentul pinii de pe antetul pinului SV12 corespunde cu alocarea pinii recomandată a interfeței de programare AVR a producătorului AVR Microchip, care este prezentată în Figura 18. Acest lucru oferă utilizatorului posibilitatea de a reprograma bootloader-ul ATmega328P cu un dispozitiv de programare adecvat prin interfața SPI, de exemplu, dacă are nevoie de o actualizare la o versiune nouă sau a fost șters din greșeală.

Figura 18: Alocarea recomandată a pinului pentru interfața de programare AVR

Selectarea semnalului X la pinul 5 al SV12
În funcție de aplicația dorită, conexiunea X la pinul 5 al SV12 (Figura 17) poate fi alocată cu semnale diferite:

1. Un jumper conectează pinii 2 și 3 ai antetului de pin JP4.
   Dacă pinii 2 și 3 ai antetului pinului JP4 (vezi Figura 17 de mai sus și săgeata (11) din Figura 1) sunt scurtcircuitați de un jumper, GPIO D10 (semnal SS) al microcontrolerului este conectat la pinul 5 al conectorului SV12. SV12 este folosit apoi ca o interfață SPI normală cu SS (Slave Select) GPIO D10.
   În acest caz, ambele interfețe SPI SV11 și SV12 folosesc aceeași linie SS D10! Prin urmare, doar una dintre cele două benzi de conectare SV11 sau SV12 poate fi conectată la un modul SPI, deoarece utilizarea comună simultană a aceleiași linii SS de către dispozitive diferite ar duce la erori de transmisie și scurtcircuite pe liniile SPI!
2. Un jumper conectează pinii 1 și 2 ai antetului de pin JP4. În acest caz, linia RESET a microcontrolerului este conectată la pinul 5 al pinului header SV12. În acest mod SV12 acționează ca o interfață de programare pentru microcontrolerul ATmega328P, deoarece pentru procesul de programare linia RESET a ATmega328P trebuie conectată la pinul X (pin 5) al pinului header SV12. În acest mod, ATmega328P este slave SPI, iar programatorul extern este maestru.

4.12.3 Conectarea simultană a modulelor SPI la SV11 și SV12
Dacă este necesară conectarea simultană a unui modul de 3.3 V și a unui modul de 5 V la placa de instruire MCCAB, acest lucru poate fi realizat cu cablajul prezentat în Figura 19. Pinii 1 și 3 ai conectorului de pin JP4 sunt neconectați, pinul 2 al JP4 este conectat la unul dintre GPIO-urile digitale D2 … D9 pe antetul pinului SV5 (săgeata (3) din Figura 1) printr-un cablu Dupont, așa cum se arată în Figura 19. Această ieșire a microcontrolerului ATmega328P îndeplinește apoi sarcina de a un semnal SS suplimentar la conectorul X (pin 5) al pin header SV12. Figura 19 prezintă procedura folosind exampD9 ca conector suplimentar SS2.

Figura 19: Conectarea simultană a două module SPI la placa de instruire MCCAB În acest caz, ambele interfețe SPI SV11 și SV12 pot fi conectate la slave SPI externi în același timp, deoarece atât SV11, cât și SV12 utilizează linii SS diferite acum: nivel scăzut la GPIO D10 activează modulul SPI la SV11 și nivelul LOW la GPIO D9 activează modulul SPI la SV12 (vezi Figura 19).
Microcontrolerul de pe placa de instruire MCCAB poate face schimb de date numai cu un modul conectat la magistrală prin SV11 sau SV12 în același timp. După cum puteți vedea în Figura 19, liniile MISO ale ambelor interfețe SV11 și SV12 sunt conectate împreună. Dacă ambele interfețe ar fi activate în același timp de la nivelul LOW la conectorul lor SS și ar transfera date către microcontroler, ar fi rezultatul erori de transmisie și scurtcircuite pe liniile SPI!

4.13 Anteturile de pin SV8, SV9 și SV10 pentru interfața TWI (=I2C)
Prin intermediul anteturilor de pin SV8, SV9 și SV10 (săgețile (15), (16) și (14) din Figura 1), utilizatorul poate stabili un serial I
C = Inter-Integrated Circuit) al microcontrolerului de pe placa de antrenament cu conexiune externă I2 C (module I2C. În fișa de date a microcontrolerului AVR ATmega328P interfața I2C se numește TWI (Two Wire Interface). Cablajul celor trei conectori este prezentat în Figura 20. 

Figura 20: Interfața TWI (=I2C) de pe placa de formare MCCAB

module C cu +3.3 V vol. operaretage sunt conectate la SV8 sau SV9. O ajustare de nivel stage pe SV8 și SV9 reduce nivelul de semnal de 5 V al microcontrolerului AVR ATmega328P la nivelul de semnal de 3.3 V al modulelor externe. I La SV10 sunt conectate acele module I 2 C care funcționează cu volumul de operaretage +5 V. Interfața I 2 C constă numai din cele două linii bidirecționale SDA (Serial DAta) și SCL (Serial CLock). Pentru o mai bună distincție, în Figura 20, liniile SDA și SCL sunt marcate cu sufixul 5V înainte de reglarea nivelului s.tage și cu sufixul 3V3 după reglarea nivelului stage. Microcontrolerul AVR ATmega328P are un hardware TWI (Two Wire Interface, identic din punct de vedere funcțional cu interfața I 2 C) pe cip, ale cărui semnale SDA și SCL pot fi conectate în interiorul cipului de microcontroler la GPIO-urile A4 și A5 de pe antetul pin SV6 ( săgeata (7) din figura 1).
În Arduino IDE, biblioteca de fire este disponibilă pentru controlul modulelor I 2 C, care este integrată în programul utilizatorului cu #include . 2

Sfaturi pentru utilizarea convertorului analog/digital al ATmega328P

În setarea implicită după pornirea volumului de operaretage din modulul de microcontroler Arduino NANO, convertorul analog/digital (ADC) al microcontrolerului are volul analogictagDomeniul VADC = 0 … +5 V. În acest caz, volumul de operare de +5 Vtage Vcc al modulului microcontrolerului este, de asemenea, volumul de referințătage VREF al ADC, cu condiția ca terminalul REF al conectorului SV6 (săgeata (7) din Figura 1) să fie neconectat. ADC-ul ATmega328P convertește o intrare analogică voltage VADC la una dintre intrările sale A0 … A7 într-o valoare digitală de 10 biți Z. Valoarea numerică Z este în binar resp. interval de numere hexazecimale ®

Z = 00 0000 00002 … 11 1111 11112 = 000 … 3FF16.
Aceasta corespunde intervalului de numere zecimale
Z = 0 … (2– 1) = 0 ….

102310

1024

Domeniul permis al intrării analogice voltage este VADC = 0 V … 10 1023 REFV⋅
Precizia conversiei analog/digitală depinde în principal de calitatea volumului de referințătage VREF, deoarece pentru valoarea numerică de 10 biți Z generată de convertorul analog/digital al microcontrolerului se aplică:

Z =.1024 (Ecuația 1)

VADC este volumul de intraretage al convertorului analog/digital la una dintre intrările sale A0 … A7 și VREF este volumul de referințătage setat pentru convertor. Vol. de referințătage poate fi măsurat cu un voltmetru de înaltă impedanță între terminalul REF al SV6 și masa circuitului GND. Rezultatul conversiei analog/digital este o valoare întreagă, adică orice zecimală rezultată din împărțirea celor două volume.tages VADC și VREF sunt întrerupte. Volumul de funcționare de +5 VtagE alimentat de PC prin cablul USB este generat de sursa de comutare a PC-ului. Cu toate acestea, volumul de ieșiretage a unei surse de alimentare comutatoare are de obicei un volum AC neneglijabiltage componentă suprapusă, ceea ce reduce acuratețea conversiei analog/digital. Rezultate mai bune pot fi obținute prin utilizarea volumului auxiliar de +3.3 Vtage stabilizat de volul liniartagAutoritatea de reglementare din Consiliul de instruire MCCAB ca referință voltage pentru convertorul analog/digital. În acest scop, convertorul analog/digital al ATmega328P este inițializat în program cu instrucțiunea analogReference(EXTERNAL); // stabilește voltage la pin REF ca referință voltage conform referinței modificate voltage și pinul REF al pinului header SV6 (săgeata (7) din Figura 1) este conectat la pinul adiacent +3.3 V 3V3 de pe pin header SV6 printr-un cablu Dupont sau un jumper.
Vă rugăm să rețineți că volumul analogictage VADC la vol. de referințătage VREF = 3.3 V este încă convertit în valori digitale de 10 biți în intervalul 0 … 102310, dar domeniul de măsurare al convertorului analog/digital este redus la intervalul VADC = 0 … +3.297 V.
În schimb, se obține o rezoluție mai fină a rezultatelor conversiei, deoarece LSB (cea mai mică valoare rezolvabilă) este acum de doar 3.2 mV.

Volumul de intraretage VADC al convertorului analog/digital la intrările sale analogice A0 … A7 de pe antetul pinului SV6 trebuie să fie întotdeauna mai mic decât valoarea VREF la borna REF a SV6!
Utilizatorul trebuie să se asigure că VADC < VREF!
Pentru „Acuratețea conversiei A/D” vezi și nota de la pagina 11.

Biblioteca „MCCAB_Lib” pentru Consiliul de instruire MCCAB

Pentru a sprijini utilizatorul în controlul numeroaselor componente hardware (întrerupătoare, butoane, LED-uri, matrice LED 3 × 3, sonerie) de pe MCCAB Training Board, este disponibilă biblioteca „MCCAB_Lib”, care poate fi descărcată gratuit de pe site-ul Internet.  www.elektor.com/20440 de către cumpărătorii consiliului de instruire.

Literatură suplimentară despre utilizarea consiliului de formare MCCAB

În cartea „Microcontrollers Hands-On Course for Arduino Starters” (ISBN 978-3-89576-5452) veți găsi nu numai o introducere detaliată în programarea microcontrolerelor și în limbajul de programare C, care este folosit în IDE-ul Arduino. pentru scrierea programelor, dar și o descriere detaliată a metodelor bibliotecii „MCCAB_Lib” și o varietate de aplicații exampfișiere și programe de exerciții pentru utilizarea MCCAB Training Board.

Documente/Resurse

elektor Arduino NANO Training Board MCCAB [pdfManual de instrucțiuni Arduino NANO Training Board MCCAB, Arduino, NANO Training Board MCCAB, Training Board MCCAB, Board MCCAB

Referințe

• Manual de utilizare