Ардуино уно схема своими руками – Как сделать Arduino c USB своими руками? — Arduino скетчи — Каталог статей — Микроконтроллеры

Содержание

Arduino своими руками. Arduino UNO своими руками

Arduino — это контроллер, который используется в электрических цепях для обработки данных. Его часто можно встретить в системах умного дома. Существует множество модификаций данного элемента, которые отличаются по проводимости, напряжению и предельной перегрузке. Также стоит отметить, что модели производятся с различными комплектующими элементами. При необходимости устройство можно собрать самостоятельно. Однако для этого стоит ознакомиться со схемой модификации.

Как устроен контроллер Arduino?

Обычная модель включает в себя транзистор, который работает от переходника, а также цепь трансиверов. Для поддержки стабильного тока имеется реле. Контакторы у контроллеров применяются разной направленности. Выпрямительные блоки у контроллеров устанавливаются с обкладками. Конденсаторы во многих моделях имеются с фильтрами низкочастотного типа.

Сборка Arduino UNO

При необходимости можно сделать контроллер Arduino UNO своими руками. С этой целью применяются два трансивера и одна обкладка. Конденсаторы разрешается использовать с проводимость от 50 мк. Рабочая частота у элементов находится на уровне 300 Гц. Для установки транзистора применяется регулятор. Фильтры можно припаивать в начале цепи. Довольно часто они устанавливаются переходного типа. В данном случае трансиверы разрешается использовать расширительного типа.

Сборка Arduino UNO R3

Собрать Arduino UNO R3 своими руками довольно просто. С этой целью потребуется заготовить трансивер переходного типа, который работает от переходника. Стабилизатор разрешается использовать с проводимостью от 40 мк. Рабочая частота у контроллера будет составлять около 400 Гц. Специалисты советуют не использовать проводниковые транзисторы, поскольку они не способны работать при волновых помехах. Многие модели делаются с саморегулируемыми трансиверами. Коннекторы у них подключаются с проводимостью от 340 мк. Номинальное напряжение у контроллеров данной серии равняется не менее 200 В.

Сборка модификации Arduino Mega

Сделать Arduino Mega своими руками можно только на базе коллекторного трансивера. Контакторы довольно часто устанавливаются с переходниками, а чувствительность у них равняется не менее 2 мВ. Некоторые специалисты рекомендуют использовать инвертирующие фильтры, однако надо помнить, что они не могут работать при пониженной частоте. Транзисторы используются только проводникового типа. Блок выпрямителя устанавливается в последнюю очередь. При возникновении проблем с проводимостью эксперты рекомендуют проверить номинальное напряжение устройства и поставить емкостные конденсаторы.

Как собрать Arduino Shield?

Собрать контроллер Arduino Shield своими руками довольно просто. С этой целью трансивер можно заготавливать на два переходника. Транзистор разрешается использовать с подкладкой и проводимостью на уровне 40 мк. Рабочая частота у контроллера данной серии равняется не менее 500 Гц. Эксплуатируется элемент при напряжении от 200 В. Регулятор для модификации потребуется на триоде. Преобразователь нужно устанавливать для того, чтобы не перегорел трансивер. Фильтры часто используются переменного типа.

Сборка Arduino Nano

Контроллер Arduino Nano своими руками делается с двумя трансиверами. Для сборки используется стабилизатор полюсного типа. Всего потребуется два конденсатора малой емкости. Транзистор устанавливается с фильтром. Триод в данном случае обязан работать при частоте не менее 400 Гц. Номинальное напряжение контроллеров данной серии составляет 200 В. Если говорить про другие показатели, то стоит отметить, что чувствительность составляет не менее 3 мВ. Реле для сборки потребуется с сеточным фильтром.

Сборка транзисторов SMD

Чтобы сделать с транзистором SMD умный дом своими руками (Arduino), потребуется только один трансивер. Для поддержания стабильной частоты устанавливаются два конденсатора. Емкость у них обязана составлять не менее 5 пФ. Для установки тиристора применяется обычный проводной переходник. Стабилизаторы в начале цепи устанавливаются на диодной основе. Проводимость у элементов должна составлять не менее 55 мк. Также следует обращать внимание на изоляцию конденсаторов. Для уменьшения количества сбоев в работе системы рекомендуется применять только преобразовательные компараторы с низкой чувствительностью. Также стоит отметить, что существуют волновые аналоги. Показатель чувствительности у них равняется 200 мВ. Регуляторы подходят только дуплексного типа.

Модель на базе DA1

Транзисторы данной серии обладают отличной проводимостью и способны работать с выходными преобразователями разной частоты. Сделать модификацию своими руками пользователь способен на базе проводникового трансивера. Контакты его подключаются напрямую через конденсаторный блок. Также стоит отметить, что регулятор устанавливается за трансивером.

При сборке контроллера рекомендуется применять емкостные триоды с низкими тепловыми потерями. У них высокая чувствительность, а проводимость находится на уровне 55 мк. Если использовать простой стабилизатор переходного типа, то фильтр применяется с обкладкой. Специалисты говорят о том, что тетроды разрешается устанавливать с компаратором. Однако стоит учитывать все риски сбоев в работе конденсаторного блока.

Сборка на транзисторе DD1

Транзисторы DD1 обеспечивают высокую скорость отклика при незначительных тепловых потерях. Чтобы собрать контроллер Arduino своими руками, рекомендуется заготовить трансивер. Целесообразнее применять линейный аналог, у которого высокая проводимость. Также надо отметить, что рынок переполнен однополюсными модификациями, и показатель чувствительности у них находится на уровне 60 мВ. Для качественного контроллера этого явно недостаточно.

Регулятор стандартно устанавливается дуплексного типа. Триод для модели подбирается на диодной основе. Непосредственно компаратор устанавливается в начале цепи. Он обязан работать при сопротивлении не ниже 50 Ом. Номинальное напряжение при этом обязано составлять около 230 В.

Модель на базе DD2

Транзисторы DD2 эксплуатируются при проводимости 300 мк. У них высокая чувствительность, однако они способны работать лишь при высокой частоте. С этой целью на контроллер устанавливается расширительный трансивер. Далее чтобы сделать Arduino своими руками, берется проводниковый коммутатор. Выходные контакты элемента соединяются с реле. Сопротивление у коммутатора обязано составлять не менее 55 Ом.

Дополнительно стоит проверить сопротивление на конденсаторном блоке. Если данный параметр превышает 30 Ом, то фильтр используется с триодом. Тиристор устанавливается с одним стабилизатором. В некоторых случаях за транзисторами припаиваются выпрямители. Данные элементы не только поддерживают стабильность частоты, но и частично решают проблему с проводимостью.

Сборка на транзисторе L7805

Собрать контроллер Arduino своими руками (на базе транзистора L7805) довольно просто. Трансивер для модели потребуется с сеточным фильтром. Проводимость элемента должна составлять не менее 40 мк. Дополнительно стоит отметить, что конденсаторы разрешается использовать двоичного типа. Специалисты говорят о том, что номинальное напряжение не должно составлять выше 200 В. При этом чувствительность зависит от многих факторов. Компаратор чаще всего на контроллер устанавливается с линейным переходником. На выходе припаивается триод на диодной основе. Для стабилизации процесса преобразования применяется однопереходный фильтр.

Модель на базе FT232RL

Чтобы правильно сделать контроллер Arduino своими руками, рекомендуется подобрать высоковольтный трансивер. Проводимость элемента обязана составлять не менее 400 мк при чувствительности 50 мВ. Контакторы в данном случае устанавливаются на выходе цепи. Реле разрешается использовать низкой проводимости, но важно обратить внимание на показатель предельного напряжения, который не должен превышать 210 В. Триод можно устанавливать только за обкладкой.

Также стоит отметить, что для контроллера потребуется один преобразователь. Конденсаторная коробка используется с двумя фильтрами низкой проводимости. Уровень выходного сопротивления элемента зависит от типа компаратора. В основном он используется на дипольном переходнике. Однако есть импульсные аналоги.

Сборка контроллера с транзистором 166НТ1

Транзисторы указанной серии обладают проводимостью в 400 мк, и у них хорошая чувствительность. Чтобы сделать котроллер своими руками, рекомендуется применять дипольный трансивер. Однако фильтры для него подходят только с обмоткой. Специалисты говорят о том, что контактор следует устанавливать с переходником. В данном случае хорошо подойдет линейный компонент, а номинальное напряжение в цепи обязано составлять не менее 200 В. Таким образом, рабочая частота у контроллера не будет опускаться ниже 35 Гц.

fb.ru

Arduino своими руками [Амперка / Вики]

В этот статье мы расскажем как своими руками собрать Arduino на обычной макетной плате.

Для этого нам понадобится микроконтроллер ATmega328 — такой же как и в оригинальной Arduino Uno.

Распиновка ATmega328

В начале работы с любым микроконтроллером необходимо изучить его распиновку. После этого уже можно приступать к сборке необходимой обвязки.
Ниже представлена распиновка микроконтроллера ATmega328.

Сборка Arduino на макетной плате

Необходимые компоненты

Для работы с микроконтроллером понадобятся:

  1. Конденсатор 22 пф

Схема сборки

Соберите на макетной плате компоненты по следующей схеме:

Эксперимент «маячок» из Матрёшки

Добавьте к схеме светодиод на 13 пине. Для этого повторите первый эксперимент из набора Матрёшка Z — маячок.

Обратите внимание, 13 пин Arduino, это не 13 ножка микроконтроллера. Чтобы найти нужный пин, воспользуйтесь распиновкой ATmega328


Схема эксперимента собрана. Осталось прошить нашу Arduino.

Прошивка ATmega328

У микроконтроллера нет собственного USB-порта. К компьютеру его можно подключить одним из двух способов:

Рассмотрим их подробнее.

Прошивка ATmega328 через USB-UART преобразователь

Для сборки программатора нам понадобится:

  1. Собранная в предыдущем эксперименте схема

Соберите следующую схему

Аппаратная часть готова. Теперь скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino — Arduino IDE — и прошейте свой контроллер.

Прошивка ATmega328 через Arduino Uno

Для сборки программатора нам понадобится:

  1. Собранная в предыдущем эксперименте схема

Порядок сборки:

  1. Аккуратно извлеките из платы Arduino Uno микросхему ATMega328P. Не беспокойтесь, вы сможете вставить её обратно позднее.

  2. Соберите следующую схему

Аппаратная часть готова. Теперь скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino — Arduino IDE и прошейте свою Arduino.

wiki.amperka.ru

Arduino USB сделай сам (DIY)

Плата улучшена. Смотрите Z-DIYino FT232RL

Держа в руках оригинальную плату Ардуино, в голове зародилась мысль о сборке её клона. Посидев, подумав над проектом, было решено уместить все на односторонней плате, а для связи с компьютером снабдить плату микросхемой FT232RL. Во избежание вывода из строя USB порта компьютера, из-за превышения потребляемого тока, я решил пожертвовать возможностью питания от USB, но более детально об этом ходе чуть позже. 

Итак, дорогие читатели, представляю вашему вниманию нашу версию клона Ардуино. Встречайте Paduino FT232RL

 


 

Как уже говорилось выше, плата имеет недостаток — лишена возможности питания от юсби порта. Однако, благодаря использованию микросхемы FT232RL, на плате присутствует выход 3.3В. Также к доп. функционалу хочется отнести наличие джампера автоматической загрузки ( ENABLE ), а также джампера ( JP LED13 ), позволяющего отключить не всегда используемый светодиод подключенный к пину под номером 13. 

Также, вдобавок к уже имеющемуся выходу Vin на Arduino, был добавлен выход VTG INPUT . На мой взгляд, стандартный вывод Vin имеет ряд недостатков, хотя с другой стороны плюсов. К недостаткам можно отнести потерю напряжения на диоде (0.6-0.8 вольта), также при запитывании Arduino не от разъема питания, а непосредственно от гребенок мы теряем защиту от переполюсовки т.к. выход Vin на схеме расположен после защитного диода. На выводе VTG INPUT мы же всегда имеем напряжение равное входному без каких либо потерь, а также при запитывании Arduino через гребенки функционал защиты от переполюсовки сохраняется т.к. на схеме выход расположен перед защитным диодом. К достоинствам вывода Vin можно отнести то, что при правильно поданном питании на нем всегда будет плюс, в противном же не будет ничего, в то время как на VTG INPUT либо минус либо плюс.   

Смыслом данной модификации является возможность питания самодельных мотр шилдов представленных на этом сайте и нашего клона Arduino от одного источника питания без каких либо потерь питающего напряжения. 

Далее привожу принципиальную схему данного устройства. Принципиальная схема ( кликабельна ).

Так, как ФТшка в данной сборке использует только землю и сигнальные линии USB порта, то, полистав даташит, повесим на неё обвязку в следующей конфигурации:


 

В этот раз все этапы изготовления я пропущу. Из процесса изготовления приложу только фото протравленной и залуженной платы до начала монтажа элементов. 

 

Пару слов об FT232RL. Микросхемка довольно таки мелких размеров. Для того чтобы вы смогли оценить свои силы, привожу фото ФТшки на десятикопеечной монетке.

 

Приставляем Фтшку к плате, отцентровываем, смачиваем ножки флюсом, берем на жало паяльника припой в очень малом количестве, и быстро проходимся по каждой ножке. Если вы в пайке новичок, и еще не научились паять быстро, в одно касание, советую делать интервал в 10-15 секунд после каждой ножки.

 

Про изготовление печатных плат и распайку деталей, как я уже говорил в предыдущих статьях , можно прочитать у DIHALTа на http://easyelectronics.ru  

Что касается размеров, то Paduino выходит не на много больше оригинальной Arduino.


 

Все, с изготовлением разобрались. Для работы в среде Arduino в память контроллера осталось лишь залить bootloader.

Про заливку бутлоадера, через LPTport написано уже огромное множество статей, наиболее полная на мой взгляд сделана парнями с сайта robocraft. Мы же пойдем альтернативным путем и зальем бутлоадер через самодельный программатор Громова, статья об изготовлении которого находится здесь, либо же зальем через программатор USBasp.


 

После заливки бутлоадера, нам уже ничто не мешает приступить непосредственно к программированию.

Для начала необходимо скачать среду Arduino. Скачать последнюю версию можно на сайте производителя.

Подключаем наш клон к компьютеру, при наличии интернета устройство должно определиться автоматически. 

Если при подключении драйвер на FT232RL не уcтановился в автоматическом режиме, тогда скачаваем драйвер на свою ОС с сайта производителя FTDI.

В комментариях к статье, человек указал на возможность конфликта новых драйверов на FT232RL с сайта производителя. В связи с этим лучше установить драйвер из среды Arduino IDE ( arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\drivers\FTDI USB Drivers )

.Открываем скачанную идешку и выбираем плату. Плата будет отображаться как Arduino NG or older w/ATmega 8 при использовании контроллера ATmega 8, либо как Arduino NG or older w/ATmega 168 при использовании ATmega168.

Затем выбираем COMport к которому подключена плата. У меня кабель определился под девятым номером.

Для проверки работоспособности зальем в контроллер тестовую программку-мигалку, выполнив следующие действия

Далее жмем кнопку «Загрузить»

После успешной загрузки вы должны увидеть следующее

Если все заработало, то поздравляю вас. Вы собственноручно собрали полноценный клон USB Arduino.


 

В архиве лежит шаблон под ЛУТ и список деталей.

Открываем изображение => Печать => Во всю страницу


 

Для облегчения распайки smd компонентов с обратной стороны платы, где нет маркировки, приведу картинку. 

Хочется отметить, что на smd конденсаторах нет маркировки номиналов, но для облегчения распайки на картинке я их нанес. 104 — 0,1 мкФ, 22 — 22пФ.


В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества.
Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.

zelectro.cc

Arduino UNO R3: схема, питание, память

Arduino/Genuino UNO — это флагманская плата для разработки собственных проектов, построения простых систем автоматики и робототехники на базе микроконтроллера ATmega328 с бесплатным программным обеспечением и открытой архитектурой. Arduino UNO R3 является сегодня самой популярной платформой для начинающих изобретателей, любителей мастерить своими руками, студентов и школьников.

Arduino UNO: распиновка платы

Что такое Arduino UNO Ch440 мы уже рассказывали, поэтому перейдем сразу к характеристикам и описанию платы Ардуино УНО. Распиновка и принципиальная схема платформы представлена на фото далее. Как мы уже говорили, вся линейка плат имеет полностью открытую архитектуру системы, что позволяет любому стороннему производителю копировать и модернизировать платы Arduino Genuino UNO.

Arduino UNO распиновка платы на русском, ICSP

UNO является лучшим вариантом для знакомства с микроконтроллерами. Плата имеет удобный размер и все необходимое для начала работы: 14 цифровых входов/выходов (6 портов могут работать в режиме ШИМ), 6 аналоговых входов для датчиков, разъем USB для программирования и разъем питания Arduino UNO от блока питания или кроны. Но главное — это огромное множество уроков и инструкций в Интернете.

Характеристики платы Arduino UNO

  • Микроконтроллер: ATmega328
  • Тактовая частота: 16 МГц
  • Напряжение логических уровней: 5 В
  • Входное напряжение питания: 7–12 В
  • Портов ввода-вывода общего назначения: 20
  • Максимальный ток с пина ввода-вывода: 40 мА
  • Максимальный выходной ток пина 3.3V: 50 мА
  • Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА
  • Портов с поддержкой ШИМ: 6
  • Портов, подключённых к АЦП: 6
  • Разрядность АЦП: 10 бит
  • Flash-память: 32 КБ
  • EEPROM-память: 1 КБ
  • Оперативная память: 2 КБ
  • Габариты: 69×53 мм

Arduino UNO: схема электрическая

Arduino UNO R3 схема принципиальная электрическая

Arduino UNO: порты ввода вывода, питание

Рабочее напряжение — 5 В при подключении через USB с любых устройств (компьютер, ноутбук, зарядка от смартфона и т.д.). При одновременном подключении внешнего адаптера (аккумулятора, кроны, блока питания), питание автоматически переключается, но плату можно по-прежнему программировать через компьютер. Рекомендуемое питание Arduino Uno от батареек или аккумулятора от 7 до 12 В.

Arduino Uno питание от блока питания 12 вольт

Arduino UNO: питание от внешнего источника

5V     – на пин Ардуино подает 5В, его можно использовать для питания устройств
3.3V – на пин подается напряжение 3.3В от внутреннего стабилизатора
GND – вывод земли
VIN  – пин для подачи внешнего напряжения
IREF – пин для информирования о рабочем напряжении платы

Можно питание на микроконтроллер подать через порт VIN с помощью проводов. «Плюс» от внешнего источника подается на порт VIN, а «Минус» на GND (заземление). Подача внешнего напряжения 5 Вольт на пин 5V не допустимо, так как питание Genuino Arduino Uno обходит стороной стабилизатор, что может привести к поломке. Все цифровые порты на плате выдают стабилизированное напряжение в 5 Вольт.

Arduino UNO: прошивка, память

Arduino UNO программирование для начинающих

Программирование платы происходит в бесплатной среде Arduino IDE, которую можно скачать на официальном сайте www.arduino.cc. Для подключения устройств и модулей используются коннекторы («папа-папа» и «папа-мама»), которые подключаются к портам Ардуино. Чтобы начать работать с платформой, перейдите в раздел Arduino uno r3 «Уроки для начинающих«, где представлены подробные инструкции с примерами.

Плата поддерживает три типа памяти:

Flash – память объемом 32 кБ, используется для хранения программы. Когда контроллер прошивается скетчем через USB, он записывается именно во Flash – память. Чтобы очистить память Arduino UNO следует загрузить пустой скетч.

SRAM память — это оперативная память Ардуино объемом 2 кБ. Здесь хранятся переменные и объекты, создаваемые в скетче. SRAM память энерго-зависимая, при отключении источника питания от платы, все данные удалятся.

EEPROM — это энергонезависимая память объемом 1кБ. Сюда можно записывать данные, которые при выключении питания не исчезнут. Минус EEPROM в ограничении циклов перезаписи — 100 000 раз по утверждениям производителя.

Описание Ардуино УНО на русском

Рекомендуем вам ознакомиться с другими платами из линейки Arduino-Genuino, например, аналог самой популярной платы UNO — RobotDyn UNO R3 от китайского производителя. Плата по своим характеристикам ничем не уступает официальному производителю, но при этом имеет более демократичную цену и ряд преимуществ. Таких как, более удобный USB-разъем и большее количество аналоговых входов.

xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai

Arduino своими руками — Shrimp

На этот раз я поведаю о том, как сделать Ардуино своими руками, да еще и без паяльника. Схема этого простого Ардуино-клона называется Shrimp. Самодельный Shrimp полностью совместим с Arduino IDE, так что можно легко запускать на нем любые скетчи.

Сразу следует отметить, что для создания Shrimp с нуля потребуется рабочая плата Ардуино. Она необходима для установки загрузчика на пустой микроконтроллер. Если под рукой нет Ардуино, то можно приобрести уже прошитый микроконтроллер и сразу прыгнуть к разделу 2.

Для создания Shrimp нам потребуется:

  • микроконтроллер ATMEGA328P-PU;
  • резистор 10 кОм;
  • конденсатор 10-100 мкФ, электролитический;
  • конденсатор 22 пФ, керамический — 2 шт;
  • конденсатор 100 нФ, керамический — 4 шт;
  • кнопка тактовая;
  • кварц 16 МГц;
  • макетная плата;
  • набор перемычек для макетной платы;
  • USB — UART конвертер на основе FT232R, CP2102 или Ch440.

1. Копирование загрузчика на чистый микроконтроллер

Обычно, чтобы записать программу в микроконтроллер требуется использовать отдельное устройство — программатор. Ардуино же хороша тем, что программатор ей не нужен. Вместо него, используется особая микропрограмма, называемая загрузчиком (bootloader). Этот загрузчик умеет принимать программы из вне и записывать их во флеш-память микроконтроллера.

Так вот, загрузчик записывается в микроконтроллер на заводе. И чтобы заставить наш Shrimp работать, мы должны повторить эту процедуру. Вот здесь-то нам и потребуется другая плата Ардуино, о которой упоминалось в самом начале. Процедура установки загрузчика состоит из трёх шагов.

Шаг 1. Установка на рабочую плату Ардуино специальной программы — OptiLoader

Открытая программа OptiLoader позволяет прошить загрузчик optiboot в микроконтроллер нашего Shrimp. На момент написания статьи OptiLoader поддерживал микроконтроллеры: ATmega8, ATmega168, ATmega168P, ATmega168PB, ATmega328, ATmega328P, ATmega328PB.  Качаем архив по одной из ссылок:

Распаковываем архив и открываем скетч в Arduino IDE. Загружаем скетч в рабочую плату Ардуино. Отключаем Ардуино от питания USB.

Примечание. Если скачать программу с github, то нужно будет переименовать папку «optiLoader-master» в просто «optiLoader»

Шаг 2. Подключение чистого микроконтроллера

Соединяем рабочую плату Ардуино с чистым микроконтроллером по приведенной схеме. Здесь все очень просто. Внимательно смотрим на картинку, вставляем проводки, семь раз проверяем.

Принципиальная схема

Внешний вид макета

Шаг 3. Прошивка загрузчика (bootloader)

Теперь подключим Ардуино к питанию через USB. Сразу после включения, программа начнет копирование загрузчика на чистый микроконтроллер. При это будут активно мигать светодиоды RX и TX. Как только светодиоды перестанут мигать — копирование окончено.

Если что-то пошло не так и светодиоды не мигают, можно открыть COM-монитор. OptiLoader отображает весь процесс копирования загрузчика. В случае успеха, отчет о процедуре будет выглядеть следующим образом.

2. Загрузка программ на Shrimp

Итак, теперь у нас есть самодельный Arduino с прошитым загрузчиком. Чтобы залить на него какой-нибудь скетч, нам потребуется частично разобрать предыдущую схему, и дополнить её новыми элементами.В частности, добавляется кнопка сброса, и защитные цепи питания.

После того как схема собрана, подключаем её к компьютеру через USB — UART модуль. Выбираем в Arduino IDE тип платы «Arduino Uno» и правильный COM-порт, а затем загружаем программу мигания светодиодом. Готово!

Примечание. Если у вас не получается загрузить программу, попробуйте поменять местами провода RX и TX на USB-UART мосту.

Полезные ссылки

Если используется UCB-UART мост на основе CP2102 — устанавливаем драйвера с официального сайта silabs:
http://www.silabs.com/products/mcu/Pages/USBtoUARTBridgeVCPDrivers.aspx

Если FT232R, то отсюда:
http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm

Если Ch440, то качаем китайские драйвера:
http://arduino-project.net/Ch441SER.ZIP

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

robotclass.ru

Arduino UNO R3: схема, инструкция :: SYL.ru

Arduino – под этим названием объединено несколько популярных печатных плат, которые имеют стандартизированное расположение всех выводов для микроконтроллеров, а также одинаковые габариты в границах одной модели продукта. Некоторые из них имеют дополнительные элементы, позволяющие осуществлять контроль напряжения подаваемого питания и USB, который благодаря своей универсальности может и подзаряжать плату, и использоваться для связи микроконтроллера с компьютером. Одной из наилучших вариаций семейства этих плат является модель Arduino UNO R3.

Общий вид платы

На фото можно увидеть как стандартные подписи, нанесённые при изготовлении самой платы, так и добавленные с помощью графического редактора. Дело в том, что для работы в схемах используются все составляющие, но так как не все они были подписаны, пришлось исправить эту несправедливость. Теперь переходим к объяснению схематического рисунка, что за что отвечает на нём. Стоит хорошо рассмотреть Arduino UNO R3, схема этой платы представлена в многих книгах-пособиях, но для полноты статьи публикуется и здесь.

Ниже вся изображенная информация будет представлена в виде схематического рисунка, который весьма сильно отличается от визуального образа платы. Но такие отличия нисколько не влияют на качество работы с печатной платой, необходимо только понять принцип её работы, и вы увидите, что здесь ничего сложного нет.

Как МК и компьютер видят друг друга

Для корректного функционирования Arduino UNO R3 драйвер для него должен быть установлен на компьютере, что работает с платой. Выбор драйвера зависит от операционной системы. Существует отдельное ПО для Arduino UNO R3: драйвер Windows 7, Windows Vista и XP. То есть с помощью любой аппаратуры, на которую установлены эти операционные системы, можно работать с печатной платой. Arduino UNO R3 совместим со всеми компьютерамы, выпущенными с нулевых.

Почти все видимые выводы соединены напрямую с микроконтроллером. Часть из них может быть как доступной для подключения, так и задействована во внутренней схеме. Вывод USB может использоваться для подачи питания напряжением 5 В, а также для обмена информацией с компьютером, который в таком случае распознаёт устройство как неодновременный последовательный порт.

С технической стороны, для микроконтроллера компьютер и «общение» с ним – это тоже асинхронный последовательный порт, посредством которого идёт обмен данными. Подключить Arduino UNO R3 своими руками несложно, тут основная заковыка – понять, как происходит сам процесс обмена данными, каковы его особенности. Про это вы сможете прочитать далее.

Напряжение для работы платы

Рабочее напряжение составляет 5 В. Но вход для внешнего питания рассчитан на 7-12 В. Экспериментально было установлено, что для работы хватает минимального напряжения 6 В, а максимум, который плата может выдержать, – 20 В. Но лучше не отклоняться от рекомендованных параметров, чтобы не было нежелательных ситуаций, как-то выход из строя и ему подобные варианты, зависимые от подачи напряжения.

Система энергоснабжения устроена таким образом, что происходит автоматическое переключение с USB-порта на другой источник энергии, если последний подаёт больше 6,7 В. Такие требования к предоставляемому напряжению для Arduino UNO R3, схема подключения и питания были разработаны для оптимальной работы платы.

Преимущества работы с различными напряжениями этим не ограничиваются. Плата Arduino UNO R3 может заставить работать МК и на более низком (3,3 В) напряжении, но только из-за того, что он сам функционирует на частоте 8 Гц. Плата же требует 16 Гц и, соответственно, большего напряжения.

Краткая информация о выводах

Они на плате двух типов: аналоговые и цифровые. Цифровые обозначаются буквой D (0-13), и их насчитывают 14 штук. Тогда как аналоговых шесть, и обозначаются они буквой А (0-5). Общая нумерация начинается с D, и 15-й вывод нумеруется А0, 16-й пронумерован как А1. Цифровой вывод можно использовать в качестве как входа, так и выхода, тогда как аналоговый допустимо примениять только в качестве входа.

Для чего предназначены выводы?

IOREF выдаёт необходимое для работы напряжение — 5 В.

D0 и D2 используются для обмена данными с помощью асинхронного последовательного порта. Они подключены к USB-контролеру. Но при этом следует быть осторожным, ведь их нельзя напрямую подключить к порту RS. Для подключения необходимо произвести преобразование, которое силами этих выводов не осуществляется. Информация по подключению Arduino UNO R3 (инструкция) находится в конце статьи.

Также вывод D2 или D3 можно использовать, чтобы вызвать внешнее прерывание.

D3, D5, D6, D9, D10 и D11 благодаря тому, что они связаны со счетчиками на самом микроконтроллере, используются для сигнала широтно-импульсной модуляции, а также как счетчики для внешних импульсов.

D10-D13 необходимы, чтобы МК мог работать с посторонними устройствами посредством протокола SPI. Если микроконтроллер является ведомым в конструкции, то используется D10.

Возможности ввода-вывода

Благодаря аналоговым входам можно измерить напряжение подаваемого сигнала. С их помощью реально смастерить даже осциллограф, который, правда, будет ограничен возможностями процессора. Цифровые выводы способны как генерировать сигнал, так и принимать его. Могут они работать и с ШИМ-сигналами, поэтому их используют для управления двигателем или устройством генерирования звука. Также их используют для «общения» с другими устройствами вроде однопроводной шины, асинхронного последовательного порта, SPI, I2C. Благодаря конструктивным особенностям подключение I2C и SPI возможно даже на одну шину.

Для обмена какого типа данных и в каких случаях используются различные выводы?

Аналоговые устройства используются для обмена данными с сенсорами различного типа. Почти все виды сенсоров при работе подключаются именно через них.

С помощью SPI цифровые устройства могут работать в тех случаях, когда необходима высокая скорость передачи всех данных. Такой обмен используется при работе с сетями Ethernet, Wi-Fi.

Техника безопасности при подаче тока

Для избегания ситуации, когда плата выходит из строя, необходимо знать особенности работы техники, в том числе и максимальную нагрузку, которую можно давать на отдельный вывод, группу выводов и сам МК. Максимальные значения напряжений составляют:

  1. На одном выводе микроконтроллера ток должен иметь напряжение не больше 40 мА.
  2. На одной группе выводов текущий ток не должен превысить отметку 100 мА. Самих групп выводов три.
  3. Одновременный ток на микроконтроллере не должен превысить отметку 200 мА.

Инструкция по настройке

Прежде чем работать с самой платой, её необходимо подготовить. Условно можно выделить такие этапы подготовки: покупка кабеля для связи между МК и компьютером, подготовка необходимого софта для работы, установка драйверов и запуск ПО с последующей его настройкой. Общая последовательность действий будет выглядеть таким образом:

  1. Кабель, который необходим для работы, имеет типы разъемов А-В. Если у вас есть принтер, то вовсе не обязательно идти в магазин, чтобы купить кабель. Последний можно позаимствовать с принтера. В таком устройстве он используется для соединения с компьютером.
  2. С сайта разработчика скачать последние версии ПО, в том числе и среду разработки. Последние версии рекомендуются потому, что в них исправлены проблемы и баги предыдущих.
  3. Установить соединение между Arduino UNO R3 и компьютером посредством кабеля. В настройках обозначено, чтобы плата автоматически использовала USB как источник питания для своего функционирования и своей работы.
  4. Посредством кабеля установить все необходимые драйвера. Операционная система должна попробовать сама установить обновление, но если она не смогла, то положение можно исправить с помощью ручной установки: «Пуск» – «Панель управления» – «Система и безопасность» – «Диспетчер устройств» – «Порты». Далее выбрать плату. Нажать на кнопку обновления вручную, указать компьютеру, где находятся драйвера, и дождаться установки. Выбирать для установки на компьютер необходимо файл arduino.inf, который и является необходимым для работы. Он будет располагаться в директории arduino-1.0 – «Двайвера» — «Драйвер для USB».
  5. Провести все настройки, необходимость которых определяется актуальностью версии программного обеспечения, и в качестве теста попробовать написать программу, чтобы удостоверится в правильности установки и потом составлять на Arduino UNO R3 проекты различной сложности. Если язык интерфейса не такой, каким хотелось бы видеть, то его можно изменить в настройках. Среди того, что необходимо сделать в первую очередь: указать модель подключенной платы и выбрать последовательный порт, к которому она подключена. Все технические наработки, которые будут сделаны во время работы, сохранятся в папку «Мои документы» того юзера, который использовал программу.

www.syl.ru

ARDUINO UNO ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

Введение

Робот — это машина, которая способна принимать информацию из внешней среды с помощью системы датчиков, самостоятельно обрабатывать ее и менять характер своих действий в соответствии с этим. Самое главное все эти операции должны происходить без участия человека. Именно по этой причине телеуправляемая модель, даже если она конструктивно сложна и имеет антропоморфный вид, не может считаться роботом, в то время как простой термостат или даже плавкий предохранитель в этом смысле являются простейшими роботами.

Конструирование робототехнической системы — это многоплановая задача, требующая знаний по широкому кругу научных и технических вопросов. Изготовление электромеханических исполнительных узлов, например, ходовой части робота, потребует знаний по общей механике, электротехнике. Создание алгоритма действий для робототехнической системы, требует знаний по информатике, в первую очередь навыков программирования. Для получения информации из внешней среды роботу необходимы различные датчики, использование которых потребует знания физических принципов работы этих датчиков. Создание всей системы в целом невозможно без знания электроники. Таким образом, процесс создания робототехнической системы потребует в процессе работы получения большого объема информации по различным естественно научным и физико-математическим дисциплинам, выходящего далеко за пределы объема школьной программы.

В настоящее время существует несколько основных путей позволяющих приступить к воплощению робототехнической системы. Первый использование готовых наборов для конструирования роботов, такие наборы изготовляет известный производитель конструкторов для детей фирма Lego. Они содержат все необходимые компоненты для изготовления робота: блок микроконтроллера, электродвигатели, датчики. Несомненное достоинство этого пути в том, что сконструировать робота на основе готового набора можно просто и быстро.

Все необходимое программное обеспечение прилагается к роботу и имеет интуитивно понятный интерфейс. Однако стоимость таких наборов неоправданно высока, за не слишком большой набор датчиков и исполнительных механизмов, а также за набор стандартных пластмассовых деталей придется отдать весьма значительную сумму. Таким образом, подобные конструкторы лучше всего подходят для младшей возрастной группы. Если в кружке в основном занимаются старшеклассники, то разумнее средства отпускаемы на оснащение кружка технического творчества, пустить на приобретение измерительных приборов, инструментов, материалов и комплектующих, а не на приобретение подобных наборов.

Второй путь это создание полностью оригинальной робототехнической системы, используя выпускаемые промышленностью микроконтроллеры, дискретные радиоэлементы, электродвигатели и т.п.. Действуя таким путем можно получить на выходе устройство, не уступающее по своим функциональным возможностям устройству, изготовленному в заводских условиях. Правда это потребует досконального знания выбранного микроконтроллера и Ассемблера специфичного для данного микроконтроллера. И это не говоря о наличии хотя бы минимального станочного парка, для обслуживания которого нужны специалисты с профильным образованием. В условиях кружка технического творчества этот путь мало реализуем, во всяком случае, если кружок только приступает к изучению вопросов робототехники.

Кроме приведенных выше вариантов, существует и третий путь – использование вычислительной платформы Arduino. Ее основой является специальная плата с микроконтроллером, а также специализированная среда разработки Wiring, созданная на основе языка C++.

Программное обеспечение полностью бесплатное, его можно скачать с официального сайта производителя. Имеются версии для всех основных операционных систем Windows, Linux, MacOS. При разработке программной части комплекса в данной среде от нас скрываются многие рутинные операции, что упрощает разработку. Однако с другой стороны программа пишется на языке высокого уровня, по этому при компиляции в машинные коды, полученная программа не будет оптимальной по размеру и времени выполнения.

Иными словами программа, написанная на языке Ассемблер, будет занимать места меньше, а выполняться быстрее. Если конструируется учебный робот, или бытовое электронное устройство, в большинстве случаев это не столь важно, в самом деле, если сигнализация среагирует на разбитое окно не через 0,1 с, а через 0,2 с, это ничего принципиально не изменит. Однако в ответственных случаях объем памяти требуемый для программы, и особенно, скорость работы могут стать критически важными, по этому среди специалистов по разработке аппаратно-программных комплексов отношение к данной платформе как минимум неоднозначное. Впрочем, в системах жизнеобеспечения, промышленных, авиационных и космических системах использовать Arduino никому и не придет в голову, к тому же любители крайне редко сталкиваются с необходимостью создания подобных систем.

В любительской же среде Arduino фактически стала стандартом. Применение законченных функциональных блоков Arduino очень сильно упрощает и, следовательно, ускоряет изготовление устройств. Нам важно как тот или иной блок реагирует на определенные сигналы и воздействия, но не принципиально его внутренне устройство. Фактически узлы Arduino являются, с точки зрения кибернетики, «черными ящиками». Однако, есть мнение, что Arduino – это своеобразный радиолюбительский фаст фуд, использование которого недостойно настоящего радиолюбителя.

На это можно возразить, что практически любое электронное устройство собирается из деталей заводского изготовления. В конечном счете, что такое любая микросхема, как не «черный ящик», нам важно как микросхема отвечает на тот или иной электронный сигнал, при этом ее внутреннее устройство, как правило, неизвестно, или мы его знаем только приблизительно. Если отрицать использование готовых узлов можно прийти к тому, что настоящий радиолюбитель должен сам делать радиолампы (как изготовить в кустарных условиях транзистор я не представляю) или, вообще, сначала осваивать добычу медной руды, выплавку метала и волочение проволоки.

В общем, Arduino позволяет с одной стороны изучить основы работы с микроконтроллерами и конструировать законченные устройства, с другой объем первоначальных знаний, необходимых для начала работы не слишком велик, и вполне доступен школьнику. 

Описание аппаратной части Arduino

Физически Arduino представляет собой небольшую печатную плату. Самой распространенной на данный момент версией является Arduino UNO с габаритами 75×55 мм.

На плате располагается микроконтроллер ATMega328, этот микроконтроллер имеет 2 кб оперативной памяти и 32 кб памяти флэш-памяти для программ. Пользователю доступно несколько меньшая часть памяти программ, потому что часть памяти программ отведено под программу-загрузчик, которая управляет работой платы при загрузке в нее пользовательской программы. Платы заводского изготовления обычно поставляются уже с записанной в память программой-загрузчиком. Если отдельный микроконтроллер, программируемый на Ассемблере, достаточно легко довести до неработоспособного состояния неверными командами, то с Arduino это сделать несколько сложнее, т.к. программное обеспечение Arduino играет роль «защиты от дурака», защищая микроконтоллер от неверных действий начинающего пользователя. Кварцевый резонатор задает тактовую частоту работы микроконтроллера 16 МГц. Так же в микроконтоллере имеется внутренний кварцевый резонатор на частоту 8 МГц, но его обычно не используют.

Для связи с компьютером на плате имеется разъем USB-BF. На платах разных производителей в этой части возможны существенные различия, кроме USB-BF автору встречались платы с micro-USB, на старых и самодельных платах, скорее всего, будет 9-контактный разъем COM-порта. На плате Arduino UNO установлен специальный преобразователь, поэтому подключенная к компьютеру плата, определяется как новый COM-порт. Одно из преимуществ Arduino состоит в том, что благодаря наличию программы загрузчика и возможности подключения Arduino к персональному компьютеру для ее программирования не нужен отдельный программатор. 

Подключенная к компьютеру плата Arduino питается через USB-порт. Если плата используется отдельно, то необходимо подключить к плате блок питания с выходным постоянным напряжением 7-12 В, разъем питания, вероятно, типа DS-210. На плате имеется стабилизатор напряжения, поэтому к качеству питающего напряжения устройство нетребовательно. Подойдет почти любой малогабаритный блок питания. В автономных условиях подходит 9 В батарея типа «Крона», или две последовательно соединенные батареи типа 3R12 (3336).

На плате располагается 14 цифровых портов ввода-вывода, 6 из которых поддерживают широтно-импульсную модуляцию (помечены на плате знаком «~»).

Кроме цифровых на плате есть 6 аналоговых портов. Аналоговые порты подключены в 10 битному аналогово-цифровому преобразователю, при необходимости их также можно использовать в качестве цифровых портов. 

На плате имеются четыре светодиода – индикатор питания (обозначен, как ON), светодиод, подключенный к 13 порту (L), два светодиода индикации обмена данными через последовательный порт (TX и RX). Также на плате имеется кнопка для перезагрузки микроконтроллера. 

Одним из достоинств Arduino является то, что кроме основной платы производится дополнительные платы, расширяющие возможности основного устройства. Такие платы расширения называют Shield, что дословно можно перевести как «щит» или «экран», обычно в русскоязычной литературе используется англицизм «шилд». Шилды позволяют подключать к Arduino электродвигатели, обеспечивают выход в компьютерные сети по протоколу Ethernet или WiFi, передачу информации по сети сотовой связи GSM, и выполняют многие другие функции. Для работы с такими платами существуют готовые программные библиотеки.

Плата Arduino UNO

Плата Arduino UNO хорошо подходит для отладки программ на стадии разработки и настройки конструкций. Но для множества практических приложений возможности Arduino UNO избыточны, ее размер для установки в готовые изделия может оказаться слишком большим. Кроме этого к Arduino UNO внешние устройства подключаются без пайки – с помощью разъемов. Со временем разъем может выпасть от вибрации или его контакты окислятся, что нарушит нормальный контакт, с очевидными последствиями для изготовленного устройства.

Для использования в готовых изделиях выпускаются платы ArdinoNano и ArdinoMini, они имеют меньшие физические размеры, и несколько меньшую стоимость. Эти платы совместимы программно с Arduino UNO, но не позволяют непосредственно подключать к ним шилды. ArdinoNano – плата уменьшенного размера, имеет разъем для непосредственной связи с компьютером, выводы позволяют использовать более надежное паяное соединение. ArdinoMini – еще более уменьшена, по сравнению с ArdinoNano, на плате отсутствует разъем для прямого подсоединения к компьютеру, для программирования требуется специальный переходник.

Если возможностей Arduino UNO недостаточно, можно применить расширенную версию ArdinoMega. Эта плата имеет расширенные возможности 54 цифровых порта из них 15 поддерживают ШИМ,16 — аналоговых портов, 128 кб (в поздних версиях 256 кб) — флэш-памяти для программ, 8 кб оперативной памяти.

Перечень различных вариантов аппаратной реализации Ardino этим платами не ограничивается, но подобные устройства ориентированы на специалиста достаточно высокой квалификации и для первоначального изучения подходят мало. Более подробно различные варианты плат описаны тут.

Основной стандарт плат Arduino, тоже изменялся со временем. Более подробно с различными версиями плат можно познакомиться на сайте разработчика. На данный момент самым современным вариантом является Arduino Leonardo. Однако на данный момент Arduino UNO распространена наиболее широко, так что в дальнейшем остановим свое внимание именно на Arduino UNO.

Надо отметить, что конструктивно Arduino не очень сложна и вполне доступна для самостоятельного изготовления, во всяком случае, если речь идет о подготовленном радиолюбителе-конструкторе. На сайте разработчика имеется вся необходимая документация для самостоятельного изготовления Arduino.

Вообще проект Ардуино полностью открытый, авторским правом охраняется только сам термин «Arduino», поэтому множество сторонних производителей выпускают свои конструкции: Freeduino, Japanino, Seeeduino, CraftDuino, Diavolino и т.п. Существуют платы, как полностью повторяющие оригинальные, так и собственные разработки, часть из которых совместима с Arduino только программно, из-за того, что платы имеют отличную конфигурацию. В целом, на современном уровне производства электронных устройств, платы Arduino не содержат в себе каких-то действительно высоких технологий, поэтому приемлемый для любителя уровень качества способны обеспечить не только производители оригинальных устройств, но и малоизвестные фирмы, которые предлагают аналогичные конструкции по существенно более низким ценам.

Если плата заявлена как копия Arduino UNO, то, скорее всего, все сказанное о Arduino UNO будет относиться и к ней, хотя конечно за конкретного китайского производителя поручиться нельзя. Собственно конкретная плата, которая использовалась автором, обозначена просто UNO, слово «Arduino» отсутствует, так что это плата безвестного азиатского производителя, который уважает авторское право разработчиков оригинального проекта. Не смотря на сомнительное происхождение, ни каких нареканий к качеству самой платы автор предъявить не может. С вами был Denev.

   Форум по Ардуино

   Обсудить статью ARDUINO UNO ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

radioskot.ru