Arduino Breadboard:Ein Open-Source-Prototyping-Board

Prototyping ist ein großer Teil des Design- und Entwicklungsprozesses. Dies ist unerlässlich, bevor in fortgeschrittenere Phasen von PCB-Projekten übergegangen wird. Wenn Sie also ein Entwickler digitaler Elektronik sind, ist ein Arduino-Steckbrett der richtige Weg.

Vor Arduino hatten Anfänger Schwierigkeiten, Mikrocontroller zu lernen. Sie mussten teure Kits verwenden, die eine schwer zu verwendende Assemblersprachencodierung erforderten.

Arduino hat jedoch das Spiel verändert, indem es eine erschwingliche, einfach zu verwendende Plattform mit Codierung in höheren Programmiersprachen wie C++ bereitgestellt hat.

Wir werden uns ein Arduino-Steckbrett und die Schritte ansehen, die zur Herstellung solcher Bretter erforderlich sind.

Was ist Arduino?

Arduino ist eine Open-Source-Software- und -Hardwareplattform für digitale Elektronik, ein Projekt und eine Benutzergemeinschaft. Die Plattform entwirft und baut benutzerfreundliche Einplatinen-Mikrocontroller und ihre Kits für die Entwicklung digitaler Elektronik.

Eine Arduino-Platine

Was ist ein Steckbrett?

Auf der anderen Seite ist ein Steckbrett eine rechteckige Kunststoffkonsole mit quadratischen perforierten Löchern und eingravierten Symbolen und Linien. Es dient als Konstruktionsbasis zum Zusammenbau mehrerer elektronischer Komponenten und Mikrocontroller wie Arduino für Prototyping-Zwecke.

Das lötfreie Design des Steckbretts ist der Hauptunterschied zwischen ihm und Leiterplatten.

Ein lötfreies Steckbrett

Normalerweise werden Steckbretter mit Schaltdrähten, Netzteilen und elektronischen Komponenten wie Transistoren, Widerständen und Kondensatoren geliefert.

Einige Spezifikationen von Arduino

• Betriebsspannung:7–12 V (DC-Buchse), 5 V (USB)
• Digitale E/A-Pins:14 (6 für PWM-Operationen)
• Analogeingangspins:6
• Flash-Speicher für Programmspeicherung:32 KB
• RAM:2 KB
• EEPROM:1 KB
• Taktfrequenz:16 MHz
• DC I/O Pin Stromausgang:20mA

Bau eines Arduino-Breadboards

Beim Aufbau eines Arduino auf einem Steckbrett bildet ein Mikrocontroller wie der ATmega328P den Barebones-Arduino-Schaltungsbausatz. Aber die anderen Teile sind genauso wichtig und machen den Rest der Schaltung aus. Die Spezifikationen für den Mikrocontroller Arduino ATmega328P sind:

Der ATmega328P-Chip

Quelle:Wikimedia Commons

Verglichen mit dem Standard-ATmega328p-Mikrocontroller ist die Breadboard-Arduino-Option besser, da sie den Arduino-Bootloader enthält. Dieser Bootloader ermöglicht die Arduino IDE-Programmierung. Außerdem bietet Ihnen das Steckbrett Arduino diese Vorteile:

• Ein tieferes Verständnis der Funktionsweise von Arduino-Hardware
• Einfache Skalierung
• Geringer Stromverbrauch

Erforderliche Komponenten

Um das komplette Projekt aufzusetzen, benötigen Sie folgende Komponenten:

Verbinden Sie diese Komponenten wie im Bild unten gezeigt.

Ein Arduino ATmega328p Steckbrett mit einem USB-zu-Seriell-Wandlermodul

Quelle:Wikimedia Commons

Um Ihnen bei den Verbindungen zu helfen, müssen Sie wissen, wofür jeder Pin im Mikrocontroller ist. Hier ist ein Pinbelegungsdiagramm für den Chip.

Ein Pinout-Diagramm des ATmega328p und des Arduino-Boards

Quelle:Wikimedia Commons

Anschließen der externen Stromversorgung

Beginnen Sie mit dem Anschließen der Verkabelung für die Stromversorgung des Steckbretts. Der Prozess beinhaltet das Anbringen der Strom- und Erdungskabel, wo der Spannungsregler sitzen wird. Beachten Sie die Pin-Nummerierung, um einen falschen Komponentenanschluss zu vermeiden.

Als nächstes fügen Sie die Masse- und Stromkabel an der Unterseite der Platine hinzu, um jede Schiene zu verbinden. Bringen Sie anschließend den Leistungsregler und die Stromschienen an der Platine an.

Die maximale Spannung, die Sie an den VCC-Pin anlegen können, beträgt 6 V, und Sie sollten vermeiden, diesen Wert zu erreichen. Verwenden Sie zwischen 3,3 und 5,5 V.

In den meisten Fällen ist eine 9-12VDC Stromversorgung (Batterie) ausreichend. Dies ist jedoch die Arbeit des Spannungsreglers. Daher sollte die Eingangsleistung 7-16 V betragen, um etwa 5 V vom Regler zu erhalten.

Fügen Sie einen 10-uF-Kondensator zwischen den Reglern IN und Masse hinzu. Bringen Sie außerdem einen ähnlichen Kondensator auf der rechten Schiene zwischen dem Boden und der Stromversorgung an.

Als nächstes kleben Sie das LED-Licht und den 220-Ohm-Widerstand auf die linke Seite der Platine, direkt über den Spannungsregler.

Sobald Sie die Stromquelle aussortiert haben, ist es an der Zeit, den Mikrocontroller und dann das USB-zu-Seriell-Konvertermodul zu laden.

Anschließen des Mikrocontrollers

Stecken Sie zuerst den Chip in das Steckbrett, wie im obigen Bild gezeigt. Verbinden Sie als Nächstes den 10k-Pullup-Widerstand mit +5V vom Reset-Pin, um ein Zurücksetzen des Chips im regulären Betrieb zu verhindern. Wenn Masse auf 0 V liegt, startet der Reset-Pin den Mikrocontroller neu.

Schließen Sie als nächstes den 16-MHz-Takt an die Pins 9 und 10 an. Verbinden Sie die beiden 22-pF-Kondensatoren mit jedem dieser Pins und der Masse.

Ein ATmega328P-Chip, der an einem Steckbrett befestigt ist

Quelle:Wikimedia Commons

Schließen Sie danach einen kleinen taktilen Schalter zwischen den Reset- und Massestiften an, um als Reset-Taste zu fungieren. Wenn diese Komponente vorhanden ist, legen Sie den Schalter um, wenn Sie den Chip neu starten möchten, um ein neues Programm hochzuladen.

Es ist wichtig zu beachten, dass einige Chips mit dem Blink-LED-Programm vorprogrammiert sind. Normalerweise enthält die Arduino-Software das Programm direkt vom Hersteller.

Stellen Sie sicher, dass diese Pins wie folgt verbunden sind:

• Pin 7 – Digitale Versorgungsspannung (VCC)
• Pin 8 – GND
• Pin 20 – AVcc – Versorgungsspannung des ADC-Wandlers. Sie sollten dies an die Eingangsleistung anschließen, wenn Sie keinen ADC verwenden. Wenn Sie einen ADC verwenden, schließen Sie den Pin über einen Tiefpassfilter an die Stromversorgung an.
• Pin 21 – AREF – Analoger Referenzpin für ADC
• Stift 22 – GND

Die Platinen-LED sollte blinken, nachdem alles eingerichtet und die Batterie angeschlossen wurde. Der Zweck der LED-Leuchte besteht darin, zu überprüfen, ob die Platine die richtige Menge an Strom erhält oder kurzgeschlossen ist.

Sie können hier aufhören, aber der wahre Spaß kommt, wenn Sie das Arduino-Steckbrett programmieren. Um es mit Ihrem Code zu flashen, müssen Sie das USB-zu-Seriell-Konvertermodul an das Steckbrett anschließen.

Da Sie den Code in der Arduino IDE Ihres Computers eingeben, bietet das USB-zu-Seriell-Konvertermodul einen USB-Anschluss. Es wäre hilfreich, wenn Sie den Anschluss hätten, um Ihren Computer über ein USB-Kabel mit dem Steckbrett-Chip zu verbinden.

Anschließen des USB-zu-Seriell-Konvertermoduls

Sie müssen nur diese fünf Verbindungen herstellen:

• Rx zu Tx
• Tx zu Rx
• Vcc zu Vcc
• Masse zu Masse
• DTR/RTS zu RST über den 10uF-Kondensator

Von dort aus können Sie in der Arduino IDE kreativ werden. Versuchen Sie dann, verschiedene Codeteile auf dem Chip auszuführen, z. B. für eine bestimmte Zeit in den Ruhemodus zu wechseln.

Beispiel-LED-Blinkcode in der Arduino IDE

Quelle:Wikimedia Commons

Zusammenfassung

Wie Sie sehen können, bieten Arduino-Breadboards eine benutzerfreundliche und kostengünstige Plattform zum Testen und Entwickeln, was sie ideal für Anfänger in der digitalen Elektronik macht. Wenn Sie Fragen haben, wenden Sie sich zur weiteren Klärung an uns.