Instruccions de funcionament
Elektor Arduino
NANO
Junta de Formació MCCAB®
Rev. 3.3

Benvolgut client, El MCCAB Training Board està fabricat d'acord amb les directives europees aplicables i, per tant, porta el marcatge CE. El seu ús previst es descriu en aquestes instruccions d'ús. Si modifiqueu el Consell de Formació de l'MCCAB o no l'utilitzeu d'acord amb la finalitat prevista, sou l'únic responsable del compliment de la normativa aplicable.
Per tant, utilitzeu només el MCCAB Training Board i tots els seus components tal com es descriu a aquestes instruccions d'ús. Només podeu transmetre el MCCAB Training Board juntament amb aquest manual d'operacions.
Tota la informació d'aquest manual fa referència al Consell de Formació de MCCAB amb el nivell d'edició Rev. 3.3. El nivell d'edició del Training Board està imprès a la part inferior (vegeu la figura 13 a la pàgina 20). La versió actual d'aquest manual es pot descarregar des de weblloc www.elektor.com/20440 per descarregar. ARDUINO i altres marques i logotips d'Arduino són marques registrades d'Arduino SA. ®

Reciclatge

Els equips elèctrics i electrònics usats s'han de reciclar com a residus electrònics i no s'han de llençar a les escombraries domèstiques.
El Consell de Formació de MCCAB conté matèries primeres valuoses que es poden reciclar.
Per tant, llenceu l'aparell al dipòsit de recollida corresponent. (Directiva UE 2012/19/UE). La vostra administració municipal us indicarà on trobar el punt de recollida gratuïta més proper.

Instruccions de seguretat

Aquestes instruccions d'operació per a la Junta de Formació MCCAB contenen informació important sobre la posada en marxa i el funcionament!
Per tant, llegiu atentament tot el manual d'operacions abans d'utilitzar el tauler d'entrenament per primera vegada per evitar lesions a la vida i a les extremitats a causa de descàrregues elèctriques, incendis o errors de funcionament, així com danys al tauler d'entrenament.
Poseu aquest manual a disposició de tots els altres usuaris del tauler de formació.
El producte s'ha dissenyat d'acord amb la norma IEC 61010-031 i s'ha provat i ha sortit de fàbrica en condicions segures. L'usuari ha d'observar la normativa aplicable a la manipulació d'equips elèctrics, així com totes les pràctiques i procediments de seguretat generalment acceptats. En particular, les normes VDE VDE 0100 (planificació, instal·lació i proves de baix voltage sistemes elèctrics), VDE 0700 (seguretat d'equips elèctrics per a ús domèstic) i VDE 0868 (equips per a tecnologia d'àudio/vídeo, informació i comunicació).
A les instal·lacions comercials també s'apliquen les normes de prevenció d'accidents de les associacions d'assegurances de responsabilitat civil dels empresaris comercials.

Símbols de seguretat utilitzats

Avís de perill elèctric
Aquest senyal indica condicions o pràctiques que poden provocar la mort o lesions personals.
Senyal d'avís general
Aquest signe indica condicions o pràctiques que poden provocar danys al propi producte o als equips connectats.

2.1 Font d'alimentació
Precaució:

• En cap cas es podrà negatiu voltages o voltagés superior a +5 V estar connectat a la Junta de Formació del MCCAB. Les úniques excepcions són les entrades VX1 i VX2, aquí l'entrada voltages poden estar en el rang de +8 V a +12 V (vegeu la secció 4.2).
• No connecteu mai cap altre potencial elèctric a la línia de terra (GND, 0 V).
• No intercanvieu mai les connexions per terra (GND, 0 V) ​​i +5 V, ja que això provocaria danys permanents a la Junta de Formació MCCAB!
• En particular, no connecteu mai la xarxa elèctrica de ~230 V o ~115 Vtage al Consell de Formació de MCCAB!
  Hi ha perill per a la vida!!!

2.2 Manipulació i condicions ambientals
Per evitar la mort o lesions i protegir el dispositiu de danys, s'han d'observar estrictament les regles següents:

• No utilitzeu mai el MCCAB Training Board en sales amb vapors o gasos explosius.
• Si joves o persones que no estan familiaritzades amb el maneig de circuits electrònics treballen amb la Junta de Formació del MCCAB, per exemple, en el context de la formació, personal degudament format en un lloc responsable ha de supervisar aquestes activitats.
  L'ús per part de nens menors de 14 anys no està previst i s'ha d'evitar.
• Si el MCCAB Training Board presenta signes de dany (p. ex., a causa d'una tensió mecànica o elèctrica), no s'ha d'utilitzar per motius de seguretat.
• El MCCAB Training Board només es pot utilitzar en un ambient net i sec a temperatures de fins a +40 °C.

2.3 Reparació i manteniment

• Per evitar danys a la propietat o lesions personals, les reparacions que siguin necessàries només les poden dur a terme personal especialitzat adequadament format i utilitzant recanvis originals.
• El MCCAB Training Board no conté cap peça que pugui ser reparada per l'usuari.

Ús previst

El MCCAB Training Board ha estat desenvolupat per a l'ensenyament senzill i ràpid dels coneixements sobre programació i l'ús d'un sistema de microcontroladors.
El producte està dissenyat exclusivament per a finalitats d'entrenament i pràctica. No es permet cap altre ús, per exemple, en instal·lacions de producció industrial.

Precaució: El MCCAB Training Board només està pensat per al seu ús amb un sistema de microcontrolador Arduino® NANO (vegeu la figura 2) o un mòdul de microcontrolador que sigui 100% compatible amb ell. Aquest mòdul s'ha de fer funcionar amb un volum de funcionamenttage de Vcc = +5V. En cas contrari, hi ha un risc de dany irreversible o destrucció del mòdul del microcontrolador, la placa d'entrenament i els dispositius connectats a la placa d'entrenament.
Precaució: Voltages poden connectar a les entrades VX8 i VX12 del tauler d'entrenament (vegeu la secció 1 d'aquest manual) els que estan en el rang de +2 V a +4.2 V. El voltagLes altres entrades del tauler d'entrenament han d'estar entre 0 V i +5 V.
Precaució: Aquestes instruccions d'ús descriuen com connectar i operar correctament el MCCAB Training Board amb l'ordinador de l'usuari i qualsevol mòdul extern. Tingueu en compte que no tenim cap influència en els errors de funcionament i/o connexió causats per l'usuari. L'usuari és l'únic responsable de la correcta connexió del tauler d'entrenament al PC de l'usuari i de qualsevol mòdul extern, així com de la seva programació i bon funcionament! De tots els danys derivats d'una connexió incorrecta, un control incorrecte, una programació incorrecta i/o un funcionament incorrecte, l'usuari és l'únic responsable! Les reclamacions de responsabilitat contra nosaltres s'exclouen comprensiblement en aquests casos.

No es permet cap ús diferent de l'especificat! No s'ha de modificar ni reconvertir el Tauler de Formació MCCAB, ja que això podria danyar-lo o posar en perill l'usuari (curtcircuit, risc de sobreescalfament i incendi, risc de descàrrega elèctrica). Si es produeixen lesions personals o danys a la propietat com a conseqüència d'un ús inadequat del tauler d'entrenament, aquesta és responsabilitat exclusiva de l'operador i no del fabricant.

El Consell de Formació del MCCAB i els seus components

La figura 1 mostra la Junta de Formació de MCCAB amb els seus elements de control. El tauler d'entrenament es col·loca simplement en una superfície de treball elèctricament no conductora i es connecta a l'ordinador de l'usuari mitjançant un cable mini-USB (vegeu la secció 4.3).
Especialment en combinació amb el "Curs pràctic de microcontroladors per a iniciadors d'Arduino" (ISBN 978-3-89576-545-2), publicat per Elektor, el MCCAB Training Board és perfectament adequat per a un aprenentatge fàcil i ràpid de la programació i l'ús d'un sistema de microcontroladors. L'usuari crea els seus programes d'exercicis per al MCCAB Training Board al seu PC a l'IDE Arduino, un entorn de desenvolupament amb un compilador C/C++ integrat, que pot descarregar gratuïtament des del weblloc  

Figura 1: El Consell de Formació del MCCAB, Rev. 3.3

Els elements operatius i de visualització del Consell de Formació de MCCAB:

1. 11 × LED (indicació d'estat de les entrades/sortides D2 ... D12)
2. Capçalera JP6 per connectar els LED LD10 … LD20 amb els GPIO D2 … D12 assignats.
3. Bloc de terminals SV5 (distribuïdor) per a les entrades/sortides del microcontrolador
4. Botó RESET
5. Mòdul de microcontrolador Arduino® NANO (o compatible) amb presa mini USB
6. LED “L”, connectat a GPIO D13
7. Connector SV6 (distribuïdor) per a les entrades/sortides del microcontrolador
8. Potenciòmetre P1
9. Capçalera de pin JP3 per seleccionar el volum operatiutage dels potenciòmetres P1 i P2
10. Potenciòmetre P2
11. Capçalera del pin JP4 per seleccionar el senyal al pin X de la tira de connectors SV12
12. Tira de connector SV12: SPI-Interface 5 V (el senyal al pin X es selecciona mitjançant JP4)
13. Tira de connectors SV11: interfície SPI 3.3 V
14. Bloc de terminals SV10: interfície IC 5 V
15. Bloc de terminals SV8: interfície I2 C 3.3 V
16. Bloc de terminals SV9: 22 interfície IC 3.3 V
17. Bloc de terminals SV7: Sortida de commutació per a dispositius externs
18. Pantalla LC amb 2 x 16 caràcters
19. 6 × polsadors K1 … K6
20. 6 × interruptors lliscants S1 … S6
21. Capçalera de pin JP2 per connectar els interruptors a les entrades del microcontrolador.
22. Bloc de terminals SV4: distribuïdor per al vol operatiutages
23. Zumbador piezoelèctric Zumbador 1
24. Bloc de terminals SV1: Sortida de commutació per a dispositius externs
25. Regleta de terminals SV3: Columnes de la matriu LED 3 × 3 (sortides D6 ... D8 amb resistències en sèrie 330 Ω)
26. Tira de connector SV2: 2 x 13 pins per connectar mòduls externs
27. Matriu LED 3 × 3 (9 LED vermells)
28. Capçalera de pin JP1 per connectar les files de la matriu LED 3 × 3 amb el microcontrolador GPIO D3 ... D5
29. Un pont a la posició "Buzzer" de la capçalera del pin JP6 connecta Buzzer1 amb el GPIO D9 del microcontrolador.

Els controls individuals del tauler d'entrenament s'expliquen amb detall a les seccions següents.

4.1 El mòdul del microcontrolador Arduino® NANO 
NANO o un mòdul de microcontrolador compatible amb ell està connectat al MCCAB Training Board (vegeu la fletxa (5) a la figura 1 així com la figura 2 i M1 a la figura 4). Aquest mòdul està equipat amb el microcontrolador AVR ATmega328P, que controla els components perifèrics del tauler d'entrenament. A més, hi ha un circuit convertidor integrat a la part inferior del mòdul, que connecta la interfície sèrie del microcontrolador UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) amb la interfície USB del PC. Aquesta interfície també s'utilitza per carregar programes creats per l'usuari al seu PC al microcontrolador o per transferir dades al/des del monitor sèrie de l'IDE Arduino (entorn de desenvolupament). Els dos LED TX i RX de la figura 2 indiquen el trànsit de dades a les línies sèrie TxD i RxD del microcontrolador. Un Arduino®

Figura 2: Mòdul de microcontrolador Arduino® NANO (Font: www.arduino.cc)

El LED L (vegeu la figura 2 i la fletxa (6) a la figura 1; la designació "L" pot ser diferent per als clons compatibles amb Arduino NANO) està connectat permanentment al GPIO D13 del microcontrolador mitjançant una resistència en sèrie i indica el seu estat BAIX o ALTA. El +5 V voltagEl regulador de la part inferior del mòdul estabilitza el volumtage es subministra externament al MCCAB Training Board mitjançant l'entrada VIN del mòdul Arduino ® NANO (vegeu la secció 4.2).
En prémer el botó RESET a la part superior del mòdul Arduino ® NANO (vegeu la figura 2 i la fletxa (4) a la figura 1), el microcontrolador es configura en un estat inicial definit i es reinicia un programa ja carregat. i Totes les entrades i sortides del microcontrolador que són importants per a l'usuari estan connectades a les dues regletes de terminals SV5 i SV6 (fletxa (3) i fletxa (7) a la figura 1). Mitjançant connectors – anomenats cables Dupont (vegeu la figura 3) – les entrades/sortides del microcontrolador (també anomenades GPIO = General Purpose Inputs/Outputs) conduïdes a SV5 i SV6 es poden connectar als elements operatius (botons, interruptors). , …) al Consell de Formació del MCCAB o a parts externes.

Figura 3: Diferents tipus de cables Dupont per connectar els GPIO als elements de control

L'usuari ha de configurar cada GPIO del mòdul de microcontrolador Arduino® NANO a les dues tires de connector SV5 i SV6 (fletxa (3) i fletxa (7) a la figura 1), que es connecta mitjançant un cable Dupont a un connector de l'entrenament. placa o a un connector extern, en el seu programa per a la direcció de dades requerida com a entrada o sortida!
La direcció de les dades s'estableix amb la instrucció
pinMode (gpio, direcció); // per a "gpio" inseriu el número de pin corresponent // per a "direcció" inseriu "INPUT" o "OUTPUT"
Examples:
pinMode(2, SORTIDA); // GPIO D2 s'estableix com a sortida
pinMode(13, INPUT); // GPIO D13 està establert com a entrada
La figura 4 mostra el cablejat del mòdul M1 del microcontrolador Arduino® NANO al tauler de formació MCCAB.

Figura 4: El cablejat del mòdul del microcontrolador Arduino® NANO al MCCAB Training Board
Les dades més importants del mòdul microcontrolador Arduino® NANO:

•Vol. operatiutagi Vcc:	+5 V
•Vol. operatiu subministrat externamenttage al VIN:	+8 V a +12 V (vegeu la secció 4.2)
• Pins d'entrada analògic de l'ADC:	8 (AO … A7, vegeu les notes m següents)
• Pins d'entrada/sortida digitals:	12 (D2 … D13) resp. 16 (semblan notes)
•Consum actual del mòdul NANO:	aprox. 20 mA
•Màx. corrent d'entrada/sortida d'un GPIO:	40 mA
•Suma dels corrents d'entrada/sortida de tots els GPIO:	màxim 200 mA
• Memòria d'instruccions (memòria flash):	32 KB
•Memòria de treball (memòria RAM):	2 KB
• Memòria EEPROM:	1 KB
•Freqüència de rellotge:	16 MHz
•Interfícies sèrie:	SPI, I2C (per a UART semblen notes)

Notes

• Els GPIO D0 i D1 (pin 2 i pin 1 del mòdul M1 a la figura 4) s'assignen amb els senyals RxD i TxD de l'UART del microcontrolador i s'utilitzen per a la connexió en sèrie entre el MCCAB Training Board i el port USB de l'ordinador. . Per tant, només estan disponibles per a l'usuari en una mesura limitada (vegeu també la secció 4.3).
• Els GPIO A4 i A5 (pin 23 i pin 24 del mòdul M1 a la figura 4) s'assignen als senyals SDA i SCL de la interfície IC del microcontrolador (vegeu la secció 4.13) i, per tant, es reserven per a la connexió en sèrie a la pantalla LC de el MCCAB Training Board (vegeu la secció 4.9) i als mòduls I 2 C externs connectats a les regletes de connectors SV8, SV9 i SV10 (fletxes (15), (16) i (14) a la figura 1). Per tant, només estan disponibles per a l'usuari per a aplicacions I 2 C.
• Els pins A6 i A7 (pin 25 i pin 26 del microcontrolador ATmega328P a la figura 4 només es poden utilitzar com a entrades analògiques per al convertidor analògic/digital (ADC) del microcontrolador. No s'han de configurar mitjançant la Funció pinMode() (ni tan sols com a entrada!), això comportaria un comportament incorrecte de l'esbós A6 i A7 estan connectats de manera permanent als terminals de neteja dels potenciòmetres P1 i P2 (fletxa (8) i fletxa (10) a la figura 1), vegeu la secció 4.3. .
• Les connexions A0 … A3 a la capçalera de pin SV6 (fletxa (7) a la figura 1) són en principi entrades analògiques per al convertidor analògic/digital del microcontrolador. Tanmateix, si els 12 GPIO digitals D2 ... D13 no són suficients per a una aplicació específica, A0 ... A3 també es poden utilitzar com a entrades/sortides digitals. A continuació, s'adrecen mitjançant els números de pins 14 (A0) … 17 (A3). 2 Examples: pinMode(15, SORTIDA); // A1 s'utilitza com a sortida digital pinMode(17, INPUT); // A3 s'utilitza com a entrada digital
• El pin D12 de la capçalera SV5 (fletxa (3) a la figura 1) i els pins D13 i A0 ... A3 de la capçalera SV6 (fletxa (7) a la figura 1) es dirigeixen a la capçalera JP2 (fletxa (21) a la figura 1) i es pot connectar als interruptors S1 … S6 o als polsadors K1 … K6 connectats a ells en paral·lel, vegeu també l'apartat 4.6. En aquest cas, el pin corresponent s'ha de configurar com a entrada digital amb la instrucció pinMode.

Precisió de la conversió A/D
Els senyals digitals dins del xip del microcontrolador generen interferències electromagnètiques que poden afectar la precisió de les mesures analògiques.
Si s'utilitza un dels GPIO A0 ... A3 com a sortida digital, és important, per tant, que no es canviï mentre es produeix una conversió analògica/digital a una altra entrada analògica! Un canvi del senyal de sortida digital a A0 ... A3 durant una conversió analògica/digital en una de les altres entrades analògiques A0 ... A7 pot falsejar considerablement el resultat d'aquesta conversió.
L'ús de la interfície IC (A4 i A5, vegeu la secció 4.13) o els GPIO A0 ... A3 com a entrades digitals no influeix en la qualitat de les conversions analògica/digital.

4.2 La font d'alimentació de la Junta de Formació del MCCAB
La Junta de Formació de MCCAB treballa amb un volum nominal de DC operatiutage de Vcc = +5 V, que normalment se li subministra mitjançant la presa mini-USB del mòdul de microcontrolador Arduino NANO des de l'ordinador connectat (figura 5, figura 2 i fletxa (5) a la figura 1). Com que el PC sol estar connectat de totes maneres per a la creació i transmissió dels programes d'exercici, aquest tipus d'alimentació és ideal.
Per a això, la placa d'entrenament s'ha de connectar a un port USB de l'ordinador de l'usuari mitjançant un cable mini-USB. El PC proporciona un vol de CC estabilitzattage d'aprox. +5 V, que està aïllat galvànicament de la xarxa voltagi es pot carregar amb un corrent màxim de 0.5 A, a través de la seva interfície USB. La presència del +5 V vol de funcionamenttage s'indica amb el LED etiquetat ON (o POW, PWR) al mòdul del microcontrolador (Figura 5, Figura 2). El +5 V voltagEl subministrat a través de la presa mini-USB està connectat al volum de funcionament realtage Vcc al mòdul del microcontrolador Arduino NANO a través del díode protector D. El vol operatiu realtage Vcc disminueix lleugerament fins a Vcc ≈ +4.7 V a causa del voltage caiguda al díode de protecció D. Aquesta petita reducció del vol operatiutage no afecta la funció del mòdul de microcontrolador Arduino® NANO. ® Alternativament, el tauler d'entrenament es pot subministrar amb un DC vol externtage font. Aquest voltage, aplicat al terminal VX1 o al terminal VX2, ha d'estar en el rang VExt = +8 … +12 V. El vol externtage s'introdueix al pin 30 (= VIN) del mòdul del microcontrolador Arduino NANO mitjançant el connector SV4 o des d'un mòdul extern connectat al connector SV2 (vegeu la figura 5, la figura 4 i la fletxa (22) o la fletxa (26) a la figura 1). . Com que la placa s'alimenta des de l'ordinador connectat a través de la seva presa USB, no és possible invertir la polaritat del vol operatiu.tage. Els dos vol externstagEls que es poden subministrar a les connexions VX1 i VX2 estan desacoblats per díodes, tal com es mostra a la figura 4. 

Els díodes D2 i D3 proporcionen un desacoblament dels dos vol externstages a VX1 i VX2, en cas voltage s'hauria d'aplicar a les dues entrades externes al mateix temps per error, perquè a causa dels díodes només el més alt dels dos voltages poden arribar al VIN d'entrada (pin 30, vegeu la figura 5 i la figura 4) del mòdul de microcontrolador Arduino NANO M1.
El vol DC externtage subministrat al mòdul del microcontrolador al seu connector VIN es redueix a +5 V i s'estabilitza mitjançant el vol integrattage regulador a la part inferior del mòdul del microcontrolador (vegeu la figura 2). El +5 V vol de funcionamenttage generada pel voltagEl regulador està connectat al càtode del díode D a la figura 5. L'ànode de D també està connectat al potencial de +5 V per l'ordinador quan la connexió USB a l'ordinador està connectada. Així, el díode D està bloquejat i no té efecte sobre la funció del circuit. En aquest cas, s'apaga l'alimentació mitjançant el cable USB. El vol auxiliar +3.3 Vtage es genera al MCCAB Training Board per un vol linealtage regulador del +5 V vol de funcionamenttage Vcc del mòdul del microcontrolador i pot subministrar un corrent màxim de 200 mA.

Sovint en projectes, l'accés al vol operatiutages requereix, per exemple, per al voltage subministrament de mòduls externs. Amb aquesta finalitat, la Junta de Formació del MCCAB proporciona el voltage distribuïdor SV4 (figura 4 i fletxa (21) a la figura 1), en què dues sortides per al voltage +3.3 V i tres sortides per al voltage +5 V i sis connexions de terra (GND, 0 V) ​​estan disponibles a més del pin de connexió VX1 per al vol externtage.

4.3 La connexió USB entre el MCCAB Training Board i el PC
Els programes que l'usuari desenvolupa a l'IDE Arduino (entorn de desenvolupament) al seu PC es carreguen al microcontrolador ATmega328P del MCCAB Training Board mitjançant un cable USB. Per a aquest propòsit, el mòdul de microcontrolador del MCCAB Training Board (fletxa (5) a la figura 1) s'ha de connectar a un port USB de l'ordinador de l'usuari mitjançant un cable mini-USB.
Com que el microcontrolador ATmega328P del mòdul del microcontrolador no té la seva pròpia interfície USB al seu xip, el mòdul té un circuit integrat a la part inferior per convertir els senyals USB D+ i D- en els senyals sèrie RxD i TxD de l'UART de l'ATmega328P.
A més, és possible enviar dades o llegir dades del monitor sèrie integrat a l'IDE Arduino mitjançant l'UART del microcontrolador i la connexió USB posterior.
Amb aquest propòsit, la biblioteca "Serial" està disponible per a l'usuari a l'IDE d'Arduino.
El tauler d'entrenament normalment també s'alimenta mitjançant la interfície USB de l'ordinador de l'usuari (vegeu la secció 4.2).

No es pretén que l'usuari utilitzi els senyals RX i TX del microcontrolador, que estan connectats a la capçalera del pin SV5 (fletxa (3) a la figura 1), per a la comunicació en sèrie amb dispositius externs (per exemple, WLAN, transceptors Bluetooth o similars). , perquè això pot danyar el circuit convertidor USB UART integrat a la part inferior del mòdul del microcontrolador (vegeu la secció 4.1) malgrat les resistències de protecció existents! Si l'usuari ho fa de totes maneres, s'ha d'assegurar que no hi hagi comunicació entre el PC i el mòdul del microcontrolador Arduino NANO alhora! Els senyals subministrats a través de la presa USB comportarien un deteriorament de la comunicació amb el dispositiu extern i, en el pitjor dels casos, també un dany al maquinari! ®

4.4 Els onze LED D2 ... D12 per a la indicació d'estat dels GPIO del microcontrolador
A la part inferior esquerra de la Figura 1 es poden veure els 11 LEDs LED10 … LED20 (fletxa (1) a la Figura 1), que poden indicar l'estat de les entrades/sortides (GPIO) del microcontrolador D2 … D12.
El diagrama de circuit corresponent es mostra a la figura 4.
El díode emissor de llum respectiu està connectat al GPIO, si es connecta un pont a la posició corresponent de la capçalera del pin JP6 (fletxa (2) a la figura 1).
Si el GPIO D2 ... D12 corresponent està a nivell ALTO (+5 V) quan el pont de JP6 està connectat, el LED assignat s'il·lumina, si el GPIO està a BAIX (GND, 0 V), el LED s'apaga.

Si s'utilitza un dels GPIO D2 … D12 com a entrada, pot ser necessari desactivar el LED assignat traient el pont per tal d'evitar una càrrega del senyal d'entrada per la intensitat de funcionament del LED (aprox. 2... 3 mA).
L'estat del GPIO D13 s'indica mitjançant el seu propi LED L directament al mòdul del microcontrolador (vegeu la figura 1 i la figura 2). El LED L no es pot desactivar.
Atès que les entrades/sortides A0 … A7 s'utilitzen bàsicament com a entrades analògiques per al convertidor analògic/digital del microcontrolador o per a tasques especials (interfície TWI), no disposen d'un indicador digital d'estat LED per no perjudicar aquestes funcions.

4.5 Els potenciòmetres P1 i P2
Els eixos giratoris dels dos potenciòmetres P1 i P2 a la part inferior de la figura 1 (fletxa (8) i fletxa (10) a la figura 1) es poden utilitzar per configurar el voltagestan en el rang 0 ... VPot a les seves connexions d'eixugaparabrises.
El cablejat dels dos potenciòmetres es pot veure a la figura 6.

Figura 6: El cablejat dels potenciòmetres P1 i P2
Les connexions de neteja dels dos potenciòmetres es connecten a les entrades analògiques A6 i A7 del mòdul de microcontrolador Arduino® NANO mitjançant les resistències protectores R23 i R24.
Els díodes D4, D6 o D5, D7 protegeixen l'entrada analògica respectiva del microcontrolador d'un volum massa alt o negatiutages.

Precaució:
Els pins A6 i A7 de l'ATmega328P són sempre entrades analògiques a causa de l'arquitectura interna del xip del microcontrolador. La seva configuració amb la funció pinMode() de l'IDE d'Arduino no està permesa i pot provocar un comportament incorrecte del programa.

Mitjançant el convertidor analògic/digital del microcontrolador, el conjunt voltage es pot mesurar d'una manera senzilla.
Example per llegir el valor del potenciòmetre P1 a la connexió A6: int z = analogRead(A6);
El valor numèric Z de 10 bits, que es calcula a partir del voltage en A6 segons Z = (equació 1 de la secció 5) 1024⋅

El límit superior desitjat VPot = +3.3 V resp. VPot = +5 V del rang de configuració s'estableix amb la capçalera del pin JP3 (fletxa (9) a la figura 1). Per seleccionar VPot, el pin 1 o el pin 3 de JP3 està connectat al pin2 mitjançant un pont.
Quin voltage s'ha de configurar amb JP3 per a VPot depèn del vol de referènciatage VREF del convertidor analògic/digital al connector REF de la capçalera del pin SV6 (fletxa (7) a la figura 1), vegeu la secció 5.
El vol de referènciatage VREF del convertidor A/D al terminal REF de la capçalera del pin SV6 i el voltagEl VPot especificat amb JP3 ha de coincidir.

4.6 Els interruptors S1 … S6 i els botons K1 … K6
El MCCAB Training Board proporciona a l'usuari sis polsadors i sis interruptors lliscants per als seus exercicis (fletxes (20) i (19) a la figura 1). La figura 7 mostra el seu cablejat. Per oferir a l'usuari l'opció d'aplicar un senyal permanent o un pols a una de les entrades del mòdul del microcontrolador M1, es connecten en paral·lel un interruptor de llisca i un polsador.
La sortida comuna de cadascun dels sis parells d'interruptors es connecta mitjançant una resistència protectora (R25 ... R30) a la capçalera del pin JP2 (fletxa (21) a la figura 1). La connexió en paral·lel d'un interruptor lliscant i un polsador amb una resistència de funcionament comuna (R31 … R36) actua com una operació OR lògica: Si mitjançant un dels dos interruptors (o ambdós interruptors al mateix temps) el +5 V vol.tage està present a la resistència de treball comuna, aquest nivell lògic ALTA a través de la resistència protectora també està present al pin 2, 4, 6, 8, 10 o 12 corresponent de JP2. Només quan els dos interruptors estan oberts, la seva connexió comuna està oberta i el pin corresponent de la capçalera del pin JP2 es porta al nivell BAIX (0 V, GND) mitjançant la connexió en sèrie de la resistència protectora i la resistència de treball.

Figura 7: El cablejat dels interruptors lliscants / polsadors S1 … S6 / K1 … K6
Cada pin de la capçalera del pin JP2 es pot connectar a la seva entrada assignada A0 ... A3, D12 o D13 de l'Arduino
Mòdul de microcontrolador NANO mitjançant un pont. La tasca es mostra a la figura 7.
Alternativament, una connexió d'interruptor als pins 2, 4, 6, 8, 10 o 12 de la capçalera de pins JP2 es pot connectar a qualsevol entrada D2 ... D13 o A0 ... A3 del mòdul de microcontrolador Arduino® a les capçaleres de pins SV5 o SV6 ( fletxa (3) i fletxa (7) a la figura 1) amb un cable Dupont. Aquesta manera flexible de connexió és preferible a l'assignació fixa de cada commutador a un GPIO específic si el GPIO assignat del microcontrolador ATmega328P s'utilitza per a una funció especial (entrada del convertidor A/D, sortida PWM...). D'aquesta manera l'usuari pot connectar els seus interruptors als GPIO que estan lliures en l'aplicació respectiva, és a dir, no ocupats per una funció especial.

En el seu programa, l'usuari ha de configurar com a entrada cada GPIO del mòdul de microcontrolador Arduino® NANO, que està connectat a un port de commutació, mitjançant la instrucció pinMode(gpio, INPUT); // per a "gpio" inseriu el número de pin corresponent
Example: pinMode(A1, INPUT); // A1 està configurat com a entrada digital per a S2|K2
En cas que un GPIO del microcontrolador connectat a un interruptor s'hagi configurat com a sortida per error, les resistències protectores R25 … R30 eviten un curtcircuit entre +5 V i GND (0 V) quan l'interruptor s'acciona i el GPIO té un nivell BAIX. a la seva sortida.

Per poder utilitzar un polsador, l'interruptor lliscant connectat en paral·lel a aquest ha d'estar obert (posició “0”)! En cas contrari, la seva sortida comuna està permanentment a nivell ALTA, independentment de la posició del polsador.
Les posicions dels interruptors lliscants estan marcades amb "0" i "1" al tauler d'entrenament, tal com es mostra a la figura 1.
La figura 8 mostra: Si l'interruptor està a la posició "1", la sortida de l'interruptor està connectada a +5 V (ALTA), a la posició "0" la sortida de l'interruptor està oberta.

4.7 El timbre piezoel·línic Zumbador1
La part superior esquerra de la figura 1 mostra Buzzer1 (fletxa (23) a la figura 1), que permet a l'usuari emetre tons de diferents freqüències. El seu circuit bàsic es mostra a la figura 9.
El timbre 1 es pot connectar al GPIO D9 del microcontrolador de la placa d'entrenament MCCAB mitjançant un pont a la posició "Buzzer" de la capçalera del pin JP6 (fletxa (29) a la figura 1) (vegeu la figura 9, la figura 4 i la fletxa (2) a la figura 1). El pont es pot treure si el GPIO D9 es necessita en un programa per a altres finalitats.
Si s'elimina el pont, també és possible aplicar un senyal extern al pin 24 de la capçalera del pin JP6 mitjançant un cable Dupont i fer-lo sortir per Buzzer1.

Figura 9: El cablejat de Buzzer1
Per generar tons, l'usuari ha de generar un senyal al seu programa que canvia amb la freqüència de to desitjada a la sortida D9 del microcontrolador (esbossat a la dreta a la figura 9).
Aquesta seqüència ràpida de nivells ALTS i BAIXOS aplica un vol AC rectangulartage a Buzzer1, que deforma periòdicament la placa de ceràmica dins del timbre per produir vibracions sonores a la freqüència de to adequada.

Una manera encara més senzilla de generar un to és utilitzar T/C1 (Timer/Counter 1) del microcontrolador: la sortida T/C1 OC1A del microcontrolador AVR ATmega328P al mòdul del microcontrolador Arduino NANO es pot connectar a GPIO D9 dins del microcontrolador. xip. Amb una programació adequada de T/C1, és molt fàcil generar un senyal rectangular la freqüència del qual f = ® 1 ?? (T és el període del senyal rectangular) es converteix en el to desitjat pel timbre. La figura 10 mostra que un timbre piezoel·línic no és un altaveu d'alta fidelitat. Com es pot veure, la resposta en freqüència d'un timbre piezoel·línic és qualsevol cosa menys lineal. El diagrama de la figura 10 mostra el nivell de pressió acústica (SPL) del transductor piezoeléctric SAST-2155 de Sonitron mesurat a una distància d'1 m en funció de la freqüència del senyal. A causa de les propietats físiques i de les ressonàncies naturals, determinades freqüències es reprodueixen més fort i altres més suaus. El diagrama corresponent del timbre piezoel·línic del MCCAB Training Board mostra una corba similar.

Figura 10: Resposta de freqüència típica d'un timbre piezoel·lèrgic (Imatge: Sonitron)

Malgrat aquesta limitació, un timbre piezoel·línic és un bon compromís entre la qualitat de reproducció dels sons generats pel microcontrolador i la seva empremta a la placa, la qual cosa permet allotjar-lo en un espai reduït. En els casos en què es requereixi una qualitat de sortida de so més alta, el timbre piezoelèctric es pot desconnectar de la sortida D9 traient el pont i el D9 es pot connectar a un equip extern per a la reproducció del so a la capçalera del pin SV5, per exemple, mitjançant un cable Dupont (si cal , a través d'un voltage divisor per reduir la amplitud per evitar danys a l'entrada stagi).

4.8 La matriu LED 3 × 3
Els 9 LED de la part esquerra de la figura 1 estan disposats en una matriu amb 3 columnes i 3 files (fletxa (27) a la figura 1). Els seus circuits es mostren a la figura 11. Els 9 LED es poden controlar amb només 6 GPIO del microcontrolador a causa de la disposició de la matriu.
Les línies de tres columnes A, B i C estan connectades permanentment als pins D8, D7 i D6 del microcontrolador, tal com es mostra a la figura 11. Les tres resistències R5 ... R7 de les línies de columna limiten el corrent a través dels LED. A més, les línies de columna estan connectades al connector SV3 (fletxa (25) a la figura 1).

Les connexions de tres files 1, 2 i 3 es dirigeixen a la capçalera del pin JP1 (fletxa (28) a la figura 1). Es poden connectar als pins D3 … D5 del microcontrolador mitjançant ponts. Alternativament, els pins 1, 2 o 3 de la capçalera JP1 es poden connectar mitjançant cables Dupont a qualsevol sortida D2 ... D13 o A0 ... A3 del mòdul de microcontrolador Arduino NANO a les dues capçaleres SV5 i SV6 (fletxa (3) i fletxa (7) a la figura 1) si un dels GPIO assignats D3 ... D5 del microcontrolador ATmega328P del mòdul de microcontrolador Arduino ® NANO s'utilitza per a una funció especial. Els 9 LED s'etiqueten A1 … C3 segons la seva disposició dins de la matriu, per exemple, el LED B1 es troba a la línia B de la columna i a la línia 1 de la fila.

Figura 11: Els nou LED en forma de matriu 3 × 3

Els LED solen ser controlats pel programa d'usuari en un bucle sense fi, en el qual una de les tres files 1, 2 i 3 s'ajusta cíclicament al potencial BAIX, mentre que les altres dues files estan configurades al nivell ALTO o estan en una alta impedància. estat (Hi-Z). Si s'ha d'encendre un o més dels LED de la fila activada actualment pel nivell BAIX, el terminal A, B o C de la seva columna es posarà al nivell ALTO. Els terminals de columna dels LED de la fila activa que no s'han d'encendre estan a BAIX potencial. Per exampPer tal que els dos LED A3 i C3 s'il·luminin, la fila 3 ha d'estar al nivell BAIX i les columnes A i C han d'estar al nivell ALTO, mentre que la columna B està al nivell BAIX i les dues línies 1 i 2 de la fila estan al nivell ALTO o estat d'alta impedància (Hi-Z).
Precaució: Si les línies de fila de la matriu LED 3 × 3 estan connectades als GPIO D3 ... D5 mitjançant ponts a la capçalera del pin JP1 o a altres GPIO del microcontrolador mitjançant cables Dupont, aquestes línies de fila així com les línies de columna D6 ... D8 mai s'ha d'utilitzar per a altres tasques d'un programa. Una doble assignació dels GPIO de la matriu comportaria mal funcionament o fins i tot danys al tauler d'entrenament!

4.9 La pantalla LCD (LCD)
A la part superior dreta de la figura 1 hi ha la pantalla LC (LCD) per mostrar text o valors numèrics (fletxa (18) a la figura 1). La pantalla LCD té dues files; cada fila pot mostrar 16 caràcters. El seu circuit es mostra a la figura 12.
El disseny de la pantalla LC pot variar segons el fabricant, per exemple, caràcters blancs sobre fons blau o caràcters negres sobre fons groc o un altre aspecte possible.
Com que la pantalla LCD no és necessària en tots els programes, el +5 V voltagLa pantalla LCD es pot interrompre estirant el pont de la capçalera del pin JP5, si la llum de fons de la pantalla LCD ha d'interferir.

Figura 12: Les connexions de la pantalla LC

Configuració de contrast
El comprador del MCCAB Training Board ha d'ajustar el contrast de la pantalla LC durant la primera posada en marxa! Per fer-ho, s'emet un text a la pantalla LCD i s'ajusta el contrast canviant la resistència de retall que es mostra a la figura 13 (marca de fletxa blanca a la figura 13) amb un tornavís des de la part inferior del tauler d'entrenament perquè els caràcters de la pantalla es mostren de manera òptima.
Si és necessari un reajustament a causa de les fluctuacions de temperatura o de l'envelliment, l'usuari pot corregir el contrast de la pantalla LCD ajustant aquesta resistència de retall si cal.

Figura 13: Ajust del contrast de la pantalla LCD amb un tornavís

Transmissió de les dades a la pantalla LC

La pantalla LC es controla mitjançant la interfície sèrie TWI (=I2 C) del microcontrolador ATmega328P. El connector A4 de la capçalera del pin SV6 (fletxa (7) a la figura 1) funciona com a línia de dades SDA (Serial DAta) i A5 com a línia de rellotge SCL (Serial Clock).
La pantalla LC del MCCAB Training Board normalment té l'adreça I2 C 0x27.
Si s'ha d'utilitzar una altra adreça per motius de fabricació, aquesta adreça s'indica amb un adhesiu a la pantalla. A l'esbós de l'usuari, s'ha d'utilitzar aquesta adreça en lloc de l'adreça 0x27.

El controlador instal·lat a la pantalla LC és compatible amb l'estàndard industrial àmpliament utilitzat HD44780, per al qual hi ha un gran nombre de biblioteques Arduino (p. https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C) a Internet per al control mitjançant el
Bus IC2. Les biblioteques normalment es poden descarregar gratuïtament des dels respectius weblloc.

4.10 El controlador surt SV1 i SV7 per a corrents de sortida i voltages
Les capçaleres de pin SV1 (fletxa (24) a la figura 1) i SV7 (fletxa (17) a la figura 1) es poden utilitzar per encendre i apagar càrregues que requereixen corrents superiors als aprox. 40 mA que una sortida normal de microcontrolador pot oferir com a màxim. El vol operatiutage de la càrrega externa pot ser de fins a +24 V i el corrent de sortida pot ser de fins a 160 mA. Això fa possible controlar motors més petits (per exemple, motors de ventilador), relés o bombetes més petites directament amb el microcontrolador de la placa d'entrenament.
La figura 14 mostra l'esquema de circuit de les dues sortides del controlador.

Figura 14: Les sortides del controlador SV1 i SV7 per a corrents de sortida més altes

Les àrees discontínues de la figura 14 mostren com es connecten les càrregues a la sortida del controlador, utilitzant l'exampel d'un relé i un motor:

• El pol positiu del vol operatiu externtage està connectat al pin 3 (etiquetat "+" a la placa) de la capçalera SV1 resp. SV7. La connexió més positiva de la càrrega també està connectada al pin 3 de la capçalera del pin SV1 o SV7.
• La connexió més negativa de la càrrega es connecta al pin 2 (etiquetat "S" a la placa) de la capçalera SV1 resp. SV7.
• El pol negatiu del vol operatiu externtage està connectat al pin 1 (etiquetat amb ” ” a la placa) de la capçalera SV1 resp. SV7.
  El conductor stage SV1 està connectat permanentment al GPIO D3 del microcontrolador i al controlador stage SV7 està connectat permanentment al GPIO D10 del microcontrolador. Com que D3 i D10 són sortides del microcontrolador compatibles amb PWM, és possible controlar fàcilment, per exempleample, la velocitat d'un motor de corrent continu connectat o la brillantor d'una bombeta. Els díodes protectors D1 i D8 asseguren que voltage pics, que es produeixen en apagar càrregues inductives, no poden danyar la sortida stage.
  Un senyal ALTA a la sortida D3 del microcontrolador activa el transistor T2 i la connexió més negativa de la càrrega a SV1 es connecta a terra (GND) mitjançant el transistor de commutació T2. Així, la càrrega està encès, perquè tot el volum de funcionament externtagi ara hi cau.
  Un senyal BAIX a D3 bloqueja el transistor T2 i la càrrega connectada a SV1 s'apaga. El mateix s'aplica a la sortida D10 del microcontrolador i a la capçalera SV7.

4.11 El connector de presa SV2 per enllaçar mòduls externs
Mitjançant el connector d'endoll SV2 (fletxa (26) a la figura 1), els mòduls externs i les plaques de circuits impresos es poden acoblar al MCCAB Training Board. Aquests mòduls poden ser plaques de sensors, convertidors digitals/analògics, mòduls WLAN o de ràdio, pantalles gràfiques o circuits per augmentar el nombre de línies d'entrada/sortida, per citar només algunes de les moltes opcions. Fins i tot els models d'aplicació complets, com ara els mòduls d'entrenament per a l'enginyeria de control o el control de semàfors, que requereixen molts GPIO per al seu control, es poden connectar al connector de presa SV2 del MCCAB Training Board i controlats pel seu microcontrolador. La tira de connector femella SV2 consta de 26 contactes, que estan disposats en 2 files de 13 contactes cadascuna. Els contactes senars es troben a la fila superior, els contactes parells es troben a la fila inferior de la tira de preses SV2.

Figura 15: Assignació de pins del connector de presa SV2

L'assignació de pins de l'SV2 mostra la figura 15. Totes les connexions rellevants per a un mòdul extern de la placa d'entrenament MCCAB es condueixen a la regleta d'endolls SV2.
Els GPIO D0 i D1 (RxD i TxD) i les entrades analògiques A6 i A7 no estan connectades a SV2, perquè D0 i D1 es reserven per a la connexió en sèrie entre el MCCAB Training Board i el PC i només estan disponibles per a l'usuari en una d'una manera molt limitada (vegeu Notes a la secció 4.1) i A6 i A7 estan connectats de manera permanent als terminals d'eixugaparabrises dels potenciòmetres P1 i P2 del MCCAB Training Board (vegeu la secció 4.3) i, per tant, no es poden utilitzar d'una altra manera.

En el seu programa, l'usuari ha de configurar cada GPIO del mòdul de microcontrolador Arduino NANO a les dues capçaleres de pins SV5 i SV6 (fletxa (3) i fletxa (7) a la figura 1), que és utilitzada per un mòdul extern a SV2, per a la direcció de dades requerida com a INPUT o OUTPUT (vegeu la secció 4.1)! ®
Precaució: Els GPIO del microcontrolador ATmega328P del MCCAB Training Board, que s'utilitzen per un mòdul connectat a SV2, no s'han d'utilitzar per a altres tasques d'un programa. Una doble assignació d'aquests GPIO comportaria mal funcionament o fins i tot danys al tauler d'entrenament!

4.12 Les capçaleres de pins per a la connexió de mòduls SPI
Les capçaleres de pin SV11 (fletxa (13) a la figura 1) i SV12 (fletxa (12) a la figura 1) es poden utilitzar per connectar el MCCAB Training Board com a mestre SPI amb mòduls esclaus externs que tenen una interfície SPI (SPI = perifèric sèrie). interfície). La interfície perifèrica sèrie permet una transferència de dades sincrònica ràpida entre la placa d'entrenament i el mòdul perifèric.
El microcontrolador AVR ATmega328P té un SPI de maquinari al seu xip, els senyals del qual SS, MOSI, MISO i SCLK es poden connectar dins del xip del microcontrolador als GPIO D10 ... D13 a les capçaleres de pins SV5 i SV6 (fletxa (3) i fletxa (7). ) a la figura 1).
A l'IDE d'Arduino, la biblioteca SPI està disponible per al control de mòduls SPI, que s'integra al programa d'usuari amb #include

Figura 16: Assignació de pins del connector SPI SV11

Atès que els mòduls SPI amb vol operatiutage +3.3 V així com mòduls SPI amb vol operatiutagi +5 V són habituals, el MCCAB Training Board ofereix amb SV11 i SV12 dues tires de connexió cablejades corresponents per cobrir ambdues opcions.
Si un pont curt els pins 2 i 3 de la capçalera JP4 (vegeu la figura 17 anterior), les dues interfícies SPI SV11 i SV12 utilitzen el mateix pin de sortida D10 del microcontrolador com a línia SS (Slave Select), tal com mostren la Figura 16 i la Figura 17! Per tant, només un dels dos connectors SV11 o SV12 es pot connectar a un mòdul SPI alhora, perquè l'ús simultani de la mateixa línia SS per a diferents dispositius provocaria errors de transmissió i curtcircuits a les línies SPI! La secció 4.12.3 mostra una possibilitat de com, tanmateix, es poden connectar dos esclaus SPI a SV11 i SV12 alhora.

4.12.1 La interfície SV11 per a mòduls SPI amb +3.3 V vol operatiutage
El connector SV11 (fletxa (13) a la figura 1) permet a l'usuari establir una connexió SPI sèrie (SPI = Serial Peripheral Interface) entre el MCCAB Training Board i un mòdul SPI extern amb +3.3 V de vol operatiu.tage, perquè els nivells dels senyals de sortida SPI SS, MOSI i SCLK a la interfície SV11 es redueixen a 3.3 V per vol.tage divisors. Un nivell de 3.3 V a la línia d'entrada SPI MISO és reconegut com a senyal ALTA pel microcontrolador AVR ATmega328P i, per tant, no s'ha d'elevar al nivell de 5 V. El cablejat de l'SV11 es mostra a la figura 16.

4.12.2 La interfície SV12 per a mòduls SPI amb +5 V vol operatiutage
La interfície SV12 (fletxa (12) a la figura 1) permet a l'usuari establir una connexió SPI en sèrie entre el MCCAB Training Board i un esclau SPI extern amb +5 V vol operatiutage, perquè els senyals SS, MOSI, MISO i SCLK de la interfície SV12 funcionen amb nivells de senyal de 5 V.
El cablejat de l'SV12 es mostra a la figura 17.

Figura 17: Assignació de pins del connector SPI SV12

La disposició de pins a la capçalera de pins SV12 correspon a l'assignació de pins recomanada de la interfície de programació AVR del fabricant de l'AVR Microchip, que es mostra a la figura 18. Això dóna a l'usuari la possibilitat de reprogramar el carregador d'arrencada de l'ATmega328P amb un dispositiu de programació adequat mitjançant la interfície SPI, per exemple, si necessita una actualització a una nova versió o s'ha suprimit per error.

Figura 18: Assignació de pins recomanada de la interfície de programació AVR

Selecció del senyal X al pin 5 de SV12
Depenent de l'aplicació desitjada, la connexió X al pin 5 de SV12 (Figura 17) es pot assignar amb diferents senyals:

1. Un pont connecta els pins 2 i 3 de la capçalera de pins JP4.
   Si els pins 2 i 3 de la capçalera de pins JP4 (vegeu la figura 17 anterior i la fletxa (11) a la figura 1) estan curtititzats per un pont, el GPIO D10 (senyal SS) del microcontrolador està connectat al pin 5 del connector SV12. L'SV12 s'utilitza llavors com a interfície SPI normal amb el SS (Slave Select) GPIO D10.
   En aquest cas, les dues interfícies SPI SV11 i SV12 utilitzen la mateixa línia SS D10! Per tant, només una de les dues tires de connector SV11 o SV12 es pot connectar a un mòdul SPI, perquè l'ús comú simultani de la mateixa línia SS per diferents dispositius provocaria errors de transmissió i curtcircuits a les línies SPI!
2. Un pont connecta els pins 1 i 2 de la capçalera de pins JP4. En aquest cas, la línia RESET del microcontrolador està connectada al pin 5 de la capçalera del pin SV12. En aquest mode SV12 actua com a interfície de programació per al microcontrolador ATmega328P, perquè per al procés de programació la línia RESET de l'ATmega328P s'ha de connectar al pin X (pin 5) de la capçalera del pin SV12. En aquest mode, l'ATmega328P és l'esclau SPI i el programador extern és el mestre.

4.12.3 Connexió simultània de mòduls SPI a SV11 i SV12
Si cal connectar un mòdul de 3.3 V i un mòdul de 5 V al MCCAB Training Board al mateix temps, això es pot realitzar amb el cablejat que es mostra a la figura 19. Els pins 1 i 3 de la capçalera de pins JP4 no estan connectats, el pin 2 de JP4 està connectat a un dels GPIO digitals D2 ... D9 a la capçalera del pin SV5 (fletxa (3) a la figura 1) mitjançant un cable Dupont, tal com es mostra a la figura 19. Aquesta sortida del microcontrolador ATmega328P compleix llavors la tasca de un senyal SS addicional al connector X (pin 5) de la capçalera del pin SV12. La figura 19 mostra el procediment utilitzant l'exampel de D9 com a connector addicional SS2.

Figura 19: Connexió simultània de dos mòduls SPI al MCCAB Training Board En aquest cas, ambdues interfícies SPI SV11 i SV12 es poden connectar a esclaus SPI externs al mateix temps, perquè tant SV11 com SV12 utilitzen línies SS diferents ara: nivell BAIX a GPIO D10 activa el mòdul SPI a SV11 i el nivell BAIX a GPIO D9 activa el mòdul SPI a SV12 (vegeu la figura 19).
El microcontrolador del MCCAB Training Board només pot intercanviar dades amb un mòdul connectat al bus mitjançant SV11 o SV12 alhora. Com podeu veure a la figura 19, les línies MISO de les dues interfícies SV11 i SV12 estan connectades entre si. Si ambdues interfícies s'activarien al mateix temps pel nivell BAIX al seu connector SS i transfereixen dades al microcontrolador, el resultat seria errors de transmissió i curtcircuits a les línies SPI!

4.13 Les capçaleres de pins SV8, SV9 i SV10 per a la interfície TWI (=I2C)
Mitjançant les capçaleres de pins SV8, SV9 i SV10 (fletxes (15), (16) i (14) a la figura 1), l'usuari pot establir una sèrie I
C = Inter-Integrated Circuit) del microcontrolador a la placa d'entrenament amb connexió externa I2 C (mòduls I2C. A la fitxa tècnica del microcontrolador AVR ATmega328P la interfície I2C s'anomena TWI (Two Wire Interface). El cablejat dels tres connectors es mostra a la figura 20. 

Figura 20: La interfície TWI (=I2C) del MCCAB Training Board

Mòduls C amb +3.3 V vol de funcionamenttage estan connectats a SV8 o SV9. Un ajust de nivell stage en SV8 i SV9 redueix el nivell de senyal de 5 V del microcontrolador AVR ATmega328P al nivell de senyal de 3.3 V dels mòduls externs. L'I A SV10, es connecten aquells mòduls I 2 C, que funcionen amb el vol operatiutagLa interfície e +5 V. I 2 C consta només de les dues línies bidireccionals SDA (Serial DAta) i SCL (Serial Clock). Per a una millor distinció, a la figura 20 les línies SDA i SCL estan marcades amb el sufix 5V abans de l'ajust de nivell stage i amb el sufix 3V3 després de l'ajust de nivell stage. El microcontrolador AVR ATmega328P té un maquinari TWI (Two Wire Interface, funcionalment idèntic a la interfície I 2 C) al seu xip, els senyals del qual SDA i SCL es poden connectar dins del xip del microcontrolador als GPIO A4 i A5 a la capçalera del pin SV6 ( fletxa (7) a la figura 1).
A l'IDE d'Arduino, la biblioteca de cables està disponible per al control de mòduls I 2 C, que s'integra al programa d'usuari amb #include . 2

Consells per a l'ús del convertidor analògic/digital de l'ATmega328P

En la configuració predeterminada després d'encendre el vol operatiutage del mòdul de microcontrolador Arduino NANO, el convertidor analògic/digital (ADC) del microcontrolador té el vol analògictage rang VADC = 0 … +5 V. En aquest cas, el +5 V vol de funcionamenttage Vcc del mòdul del microcontrolador és també el vol de referènciatage VREF de l'ADC, sempre que el terminal REF del connector SV6 (fletxa (7) a la figura 1) no estigui connectat. L'ADC de l'ATmega328P converteix una entrada analògica voltage VADC en una de les seves entrades A0 … A7 en un valor digital de 10 bits Z. El valor numèric Z es troba al binari resp. rang de nombres hexadecimals ®

Z = 00 0000 00002 … 11 1111 11112 = 000 … 3FF16.
Això correspon a l'interval de números decimals
Z = 0 … (2– 1) = 0 ….

102310

1024

El rang permès de l'entrada analògica voltage és VADC = 0 V … 10 1023 REFV⋅
La precisió de la conversió analògica/digital depèn principalment de la qualitat del vol de referènciatage VREF, perquè per al valor numèric de 10 bits Z generat pel convertidor analògic/digital del microcontrolador s'aplica:

Z =.1024 (equació 1)

VADC és el volum d'entradatage del convertidor analògic/digital a una de les seves entrades A0 … A7 i VREF és el vol de referènciatage configurat per al convertidor. La referència voltage es pot mesurar amb un voltímetre d'alta impedància entre el terminal REF de SV6 i la massa del circuit GND. El resultat de la conversió analògica/digital és un valor enter, és a dir, qualsevol xifra decimal resultant de la divisió dels dos vol.tages VADC i VREF estan tallats. El +5 V vol de funcionamenttagL'alimentació de l'ordinador mitjançant el cable USB és generada per la font d'alimentació commutada de l'ordinador. No obstant això, la sortida voltage d'una font d'alimentació commutada sol tenir un vol de CA no menyspreabletage component superposat a ell, que redueix la precisió de la conversió analògic/digital. Es poden aconseguir millors resultats utilitzant el vol auxiliar +3.3 Vtage estabilitzada pel vol linealtagEl regulador del Consell de Formació del MCCAB com a referència voltage per al convertidor analògic/digital. Amb aquesta finalitat, el convertidor analògic/digital de l'ATmega328P s'inicialitza al programa amb la instrucció analogReference(EXTERNAL); // estableix el voltage al pin REF com a referència voltage segons la referència canviada voltage i el pin REF de la capçalera SV6 (fletxa (7) a la figura 1) es connecten al pin adjacent +3.3 V 3V3 de la capçalera SV6 mitjançant un cable Dupont o un pont.
Tingueu en compte que el vol analògictage VADC a la referència voltage VREF = 3.3 V encara es converteix en valors digitals de 10 bits en el rang 0 … 102310, però el rang de mesura del convertidor analògic/digital es redueix al rang VADC = 0 … +3.297 V.
A canvi, s'aconsegueix una resolució més fina dels resultats de la conversió, perquè el LSB (el valor resoluble més petit) és ara només 3.2 mV.

El volum d’entradatage VADC del convertidor analògic/digital a les seves entrades analògiques A0 … A7 a la capçalera del pin SV6 sempre ha de ser menor que el valor VREF al terminal REF de SV6!
L'usuari ha d'assegurar-se que VADC < VREF!
Per a "Precisió de la conversió A/D", vegeu també la nota a la pàgina 11.

La Biblioteca "MCCAB_Lib" per al Consell de Formació de MCCAB

Per ajudar l'usuari a controlar els nombrosos components de maquinari (interruptors, botons, LED, matriu LED 3 × 3, timbre) al MCCAB Training Board, està disponible la biblioteca "MCCAB_Lib", que es pot descarregar gratuïtament des del lloc d'Internet  www.elektor.com/20440 pels compradors de la junta de formació.

Literatura addicional sobre l'ús del Consell de Formació de MCCAB

Al llibre "Curs pràctic de microcontroladors per a principiants d'Arduino" (ISBN 978-3-89576-5452) no només trobareu una introducció detallada a la programació de microcontroladors i al llenguatge de programació C, que s'utilitza a l'IDE d'Arduino. per escriure els programes, però també una descripció detallada dels mètodes de la biblioteca "MCCAB_Lib" i una varietat d'aplicacions per exempleamples i programes d'exercicis per utilitzar el MCCAB Training Board.

Documents/Recursos

elektor Arduino NANO Training Board MCCAB [pdfManual d'instruccions Arduino NANO Training Board MCCAB, Arduino, NANO Training Board MCCAB, Training Board MCCAB, Board MCCAB

Referències

• Manual d'usuari