Arduino UNO R3: схема, інструкція

Arduino UNO R3: схема, інструкція

Arduino - під цією назвою об 'єднано кілька популярних друкованих плат, які мають стандартизоване розташування всіх висновків для мікроконтролерів, а також однакові габарити в межах однієї моделі продукту. Деякі з них мають додаткові елементи, що дозволяють здійснювати контроль напруги поданого живлення і USB, який завдяки своїй універсальності може і підзаряджати плату, і використовуватися для зв 'язку мікроконтролера з комп' ютером. Однією з найкращих варіацій сімейства цих плат є модель Arduino UNO R3.

Загальний вигляд плати

На фото можна побачити як стандартні підписи, нанесені при виготовленні самої плати, так і додані за допомогою графічного редактора. Справа в тому, що для роботи в схемах використовуються всі складові, але оскільки не всі вони були підписані, довелося виправити цю несправедливість. Тепер переходимо до пояснення схематичного малюнка, що за що відповідає на ньому. Варто добре розглянути Arduino UNO R3, схема цієї плати представлена в багатьох книгах-посібниках, але для повноти статті публікується і тут.


Нижче вся зображена інформація буде представлена у вигляді схематичного малюнка, який досить сильно відрізняється від візуального образу плати. Але такі відмінності анітрохи не впливають на якість роботи з друкованою платою, необхідно тільки зрозуміти принцип її роботи, і ви побачите, що тут нічого складного немає.

Як МК і комп 'ютер бачать один одного

Для коректного функціонування Arduino UNO R3 драйвер для нього повинен бути встановлений на комп 'ютері, що працює з платою. Вибір драйвера залежить від операційної системи. Існує окреме ПЗ для Arduino UNO R3: драйвер Windows 7, Windows Vista і XP. Тобто за допомогою будь-якої апаратури, на яку встановлені ці операційні системи, можна працювати з друкованою платою. Arduino UNO R3 сумісний з усіма комп 'ютерами, випущеними з нульових.

Майже всі видимі висновки з 'єднані безпосередньо з мікроконтролером. Частина з них може бути як доступною для з 'єднання, так і задіяна у внутрішній схемі. Вивід USB може використовуватися для подачі живлення напругою 5 В, а також для обміну інформацією з комп 'ютером, який у такому випадку розпізнає пристрій як неодмінний послідовний порт.

З технічного боку, для мікроконтролера комп 'ютер і "спілкування" з ним - це теж асинхронний послідовний порт, за допомогою якого йде обмін даними. Підключити Arduino UNO R3 своїми руками нескладно, тут основна заковика - зрозуміти, як відбувається сам процес обміну даними, які його особливості. Про це ви зможете прочитати далі.

Напруга для роботи плати

Робоча напруга становить 5 В. Але вхід для зовнішнього харчування розрахований на 7-12 В. Експериментально було встановлено, що для роботи вистачає мінімальної напруги 6 В, а максимум, який плата може витримати, - 20 В. Але краще не відхилятися від рекомендованих параметрів, щоб не було небажаних ситуацій, якось вихід з ладу і йому подібні варіанти, залежні

Система енергопостачання влаштована таким чином, що відбувається автоматичне перемикання з USB-порту на інше джерело енергії, якщо останній подає більше 6,7 В. Такі вимоги до наданої напруги для Arduino UNO R3, схема підключення та харчування були розроблені для оптимальної роботи плати.


Переваги роботи з різними напругами цим не обмежуються. Плата Arduino UNO R3 може змусити працювати МК і на більш низькому (3,3 В) напрузі, але тільки через те, що він сам функціонує на частоті 8 Гц. Плата ж вимагає 16 Гц і, відповідно, більшої напруги.

Коротка інформація про висновки

Вони на платі двох типів: аналогові та цифрові. Цифрові позначаються літерою D (0-13), і їх налічують 14 штук. Тоді як аналогових шість, і позначаються вони буквою А (0-5). Загальна нумерація починається з D, і 15-й висновок нумерується А0, 16-й пронумерований як А1. Цифровий висновок можна використовувати як вхід, так і вихід, тоді як аналоговий допустимо застосовувати тільки як вхід.

Для чого призначені висновки?

IOREF видає необхідну для роботи напругу - 5 В.

D0 і D2 використовуються для обміну даними за допомогою асинхронного послідовного порту. Вони підключені до USB-контролера. Але при цьому слід бути обережним, адже їх не можна безпосередньо підключити до порту RS. Для підключення необхідно зробити перетворення, яке силами цих висновків не здійснюється. Інформація щодо підключення Arduino UNO R3 (інструкція) знаходиться в кінці статті.

Також вивід D2 або D3 можна використовувати, щоб викликати зовнішнє переривання.

, , , і завдяки тому, що вони пов 'язані з лічильниками на самому мікроконтролері, використовуються для сигналу широтно-імпульсної модуляції, а також як лічильники для зовнішніх імпульсів.

D10-D13 необхідні, щоб МК міг працювати зі сторонніми пристроями за допомогою протоколу SPI. Якщо мікроконтролер є відомим у конструкції, то використовується D10.


Можливості вводу-виводу

Завдяки аналоговим входам можна виміряти напругу поданого сигналу. З їх допомогою реально змайструвати навіть осциллограф, який, правда, буде обмежений можливостями процесора. Цифрові висновки здатні як генерувати сигнал, так і приймати його. Можуть вони працювати і з ШИМ-сигналами, тому їх використовують для управління двигуном або пристроєм генерування звуку. Також їх використовують для "спілкування" з іншими пристроями на кшталт однопровідної шини, асинхронного послідовного порту, SPI, I2C. Завдяки конструктивним особливостям підключення I2C і SPI можливе навіть на одну шину.

Для обміну яким типом даних і в яких випадках використовуються різні висновки?

Аналогові пристрої використовуються для обміну даними з сенсорами різного типу. Майже всі види сенсорів при роботі підключаються саме через них.

За допомогою SPI цифрові пристрої можуть працювати в тих випадках, коли необхідна висока швидкість передачі всіх даних. Такий обмін використовується при роботі з мережами Ethernet, Wi-Fi.

Техніка безпеки при подачі струму

Для уникнення ситуації, коли плата виходить з ладу, необхідно знати особливості роботи техніки, в тому числі і максимальне навантаження, яке можна давати на окремий висновок, групу висновків і сам МК. Максимальні значення напружень становлять:

  1. На одному виведенні мікроконтролера струм повинен мати напругу не більше 40 мА.
  2. На одній групі висновків поточний струм не повинен перевищити позначку 100 мА. Самих груп висновків три.
  3. Одночасний струм на мікроконтролері не повинен перевищити позначку 200 мА.

Настанови щодо налаштування

Перш ніж працювати з самою платою, її необхідно підготувати. Умовно можна виділити такі етапи підготовки: купівля кабелю для зв 'язку між МК і комп' ютером, підготовка необхідного софта для роботи, встановлення драйверів і запуск ПЗ з подальшим його налаштуванням. Загальна послідовність дій виглядатиме таким чином:


  1. Кабель, який необхідний для роботи, має типи роз 'ємів А-В. Якщо у вас є принтер, то зовсім не обов 'язково йти в магазин, щоб купити кабель. Останній можна запозичити з принтера. У такому пристрої він використовується для з 'єднання з комп' ютером.
  2. З сайту розробника завантажити останні версії ПЗ, в тому числі і середовище розробки. Останні версії рекомендуються тому, що в них виправлені проблеми і баги попередніх.
  3. Встановити з 'єднання між Arduino UNO R3 і комп' ютером за допомогою кабелю. У налаштуваннях позначено, щоб плата автоматично використовувала USB як джерело живлення для свого функціонування і своєї роботи.
  4. За допомогою кабелю встановити всі необхідні драйвери. Операційна система повинна спробувати сама встановити оновлення, але якщо вона не змогла, то положення можна виправити за допомогою ручної установки: "" Пуск "" - "Панель управління" "-" Система і безпека "" - "" Диспетчер пристроїв "" - "" Порти "". Далі вибрати плату. Натиснути кнопку оновлення вручну, вказати комп 'ютеру, де знаходяться драйвери, і дочекатися установки. Обирати для встановлення на комп 'ютер необхідно файл arduino.inf, який і є необхідним для роботи. Він розташовуватиметься в директорії arduino-1.0 - "" Двайвера "" - "Драйвер для USB" ".
  5. Провести всі налаштування, необхідність яких визначається актуальністю версії програмного забезпечення, і в якості тесту спробувати написати програму, щоб упевнитися в правильності установки і потім складати на Arduino UNO R3 проекти різної складності. Якщо мова інтерфейсу не така, якою хотілося б бачити, то її можна змінити в налаштуваннях. Серед того, що необхідно зробити в першу чергу: вказати модель з 'єднаної плати і вибрати послідовний порт, до якого вона з' єднана. Всі технічні напрацювання, які будуть зроблені під час роботи, збережуться в папку "" Мої документи "" того юзера, який використовував програму.