Návod na obsluhu
Elektor Arduino
NANO
Školiaca rada MCCAB®
Rev. 3.3

Vážený zákazník, školiaca doska MCCAB je vyrobená v súlade s platnými európskymi smernicami, a preto nesie označenie CE. Jeho účel použitia je popísaný v tomto návode na obsluhu. Ak upravíte školiacu radu MCCAB alebo ju nepoužívate v súlade s jej zamýšľaným účelom, za dodržiavanie platných pravidiel zodpovedáte iba vy.
Tréningovú dosku MCCAB a všetky jej komponenty preto používajte len tak, ako je to popísané v tomto návode na obsluhu. Školiacu radu MCCAB môžete odovzdať len spolu s týmto návodom na obsluhu.
Všetky informácie v tejto príručke sa vzťahujú na školiacu radu MCCAB s úrovňou vydania Rev. 3.3. Úroveň vydania školiacej tabule je vytlačená na jej spodnej strane (pozrite Obrázok 13 na strane 20). Aktuálnu verziu tohto návodu si môžete stiahnuť z webstránky www.elektor.com/20440 na stiahnutie. ARDUINO a ďalšie značky a logá Arduino sú registrované ochranné známky spoločnosti Arduino SA. ®

Recyklácia

Použité elektrické a elektronické zariadenia sa musia recyklovať ako elektronický odpad a nesmú sa vyhadzovať do domového odpadu.
MCCAB Training Board obsahuje cenné suroviny, ktoré je možné recyklovať.
Zariadenie preto zlikvidujte na príslušnom zbernom mieste. (Smernica EÚ 2012/19 / EÚ). Vaša obecná správa vám povie, kde nájdete najbližšie bezplatné zberné miesto.

Bezpečnostné pokyny

Tento návod na obsluhu školiacej rady MCCAB obsahuje dôležité informácie o uvedení do prevádzky a prevádzke!
Preto si pred prvým použitím tréningovej dosky pozorne prečítajte celý návod na obsluhu, aby ste predišli zraneniu života a končatín v dôsledku zásahu elektrickým prúdom, požiaru alebo chybnej obsluhy, ako aj poškodeniu tréningovej dosky.
Sprístupnite túto príručku všetkým ostatným používateľom školiacej dosky.
Výrobok bol navrhnutý v súlade s normou IEC 61010-031 a bol testovaný a opustil továreň v bezpečnom stave. Používateľ musí dodržiavať predpisy platné pre manipuláciu s elektrickým zariadením, ako aj všetky všeobecne uznávané bezpečnostné postupy a postupy. Najmä predpisy VDE VDE 0100 (plánovanie, inštalácia a testovanie nízkoobjtage elektrické systémy), treba tu spomenúť VDE 0700 (bezpečnosť elektrických zariadení pre domáce použitie) a VDE 0868 (zariadenia pre audio/video, informačnú a komunikačnú techniku).
V komerčných zariadeniach platia aj predpisy úrazovej prevencie komerčných združení poistenia zodpovednosti zamestnávateľov.

Použité bezpečnostné symboly

Varovanie pred elektrickým nebezpečenstvom
Táto značka označuje podmienky alebo postupy, ktoré môžu viesť k smrti alebo zraneniu osôb.
Všeobecné výstražné znamenie
Táto značka označuje podmienky alebo postupy, ktoré môžu viesť k poškodeniu samotného produktu alebo pripojeného zariadenia.

2.1 Napájanie
Pozor:

• Za žiadnych okolností nesmie negatívny objtages alebo voltagak je väčšie ako +5 V, pripojte k školiacemu panelu MCCAB. Výnimkou sú len vstupy VX1 a VX2, tu je vstup objtages môže byť v rozsahu +8 V až +12 V (pozri časť 4.2).
• Nikdy nepripájajte k uzemňovaciemu vedeniu žiadny iný elektrický potenciál (GND, 0 V).
• Nikdy nezamieňajte pripojenia uzemnenia (GND, 0 V) ​​a +5 V, pretože by to malo za následok trvalé poškodenie školiacej dosky MCCAB!
• Najmä nikdy nepripájajte ~230 V alebo ~115 V objtage Školiacemu výboru MCCAB!
  Hrozí ohrozenie života!!!

2.2 Manipulácia a podmienky prostredia
Aby ste predišli smrti alebo zraneniu a chránili zariadenie pred poškodením, musia sa prísne dodržiavať nasledujúce pravidlá:

• Nikdy nepoužívajte školiacu tabuľu MCCAB v miestnostiach s výbušnými výparmi alebo plynmi.
• Ak mladí ľudia alebo osoby, ktoré nie sú oboznámené s manipuláciou s elektronickými obvodmi, pracujú so školiacim výborom MCCAB, napr. v rámci školenia, musí na tieto činnosti dohliadať primerane vyškolený personál na zodpovednom mieste.
  Použitie deťmi mladšími ako 14 rokov nie je určené a je potrebné sa mu vyhnúť.
• Ak školiaca doska MCCAB vykazuje známky poškodenia (napr. v dôsledku mechanického alebo elektrického namáhania), z bezpečnostných dôvodov sa nesmie používať.
• Tréningovú dosku MCCAB možno používať len v čistom a suchom prostredí pri teplotách do +40 °C.

2.3 Oprava a údržba

• Aby sa predišlo vecným škodám alebo zraneniam osôb, akékoľvek opravy, ktoré môžu byť nevyhnutné, môže vykonávať iba primerane vyškolený odborný personál a s použitím originálnych náhradných dielov.
• Tréningová doska MCCAB neobsahuje žiadne časti, ktoré by mohol opravovať používateľ.

Zamýšľané použitie

Školiaca doska MCCAB bola vyvinutá pre jednoduchú a rýchlu výučbu vedomostí o programovaní a používaní systému mikrokontrolérov.
Produkt je určený výhradne na tréningové a cvičné účely. Iné použitie, napr. v priemyselných výrobných zariadeniach, nie je prípustné.

Pozor: Školiaca doska MCCAB je určená len na použitie so systémom mikrokontroléra Arduino® NANO (pozri obrázok 2) alebo s modulom mikrokontroléra, ktorý je s ním 100% kompatibilný. Tento modul musí byť prevádzkovaný s prevádzkovým objtage Vcc = +5 V. V opačnom prípade hrozí nenávratné poškodenie alebo zničenie modulu mikrokontroléra, tréningovej dosky a zariadení pripojených k tréningovej doske.
Pozor: Voltages v rozsahu +8 V až +12 V môžu byť pripojené na vstupy VX1 a VX2 tréningovej dosky (pozri časť 4.2 tohto návodu). Zvtages na všetkých ostatných vstupoch tréningovej dosky musí byť v rozsahu 0 V až +5 V.
Pozor: Tento návod na obsluhu popisuje, ako správne pripojiť a obsluhovať školiacu tabuľu MCCAB s počítačom používateľa a akýmikoľvek externými modulmi. Upozorňujeme, že nemáme žiadny vplyv na chyby obsluhy a/alebo pripojenia spôsobené používateľom. Za správne pripojenie cvičnej dosky k PC užívateľa a prípadným externým modulom, ako aj za jej naprogramovanie a správnu činnosť je zodpovedný iba používateľ! Za všetky škody spôsobené nesprávnym zapojením, nesprávnym ovládaním, nesprávnym programovaním a/alebo nesprávnou obsluhou je zodpovedný výlučne používateľ! Nároky na zodpovednosť voči nám sú v týchto prípadoch pochopiteľne vylúčené.

Iné ako uvedené použitie nie je povolené! Tréningová doska MCCAB sa nesmie upravovať ani prestavovať, pretože by mohlo dôjsť k jej poškodeniu alebo ohrozeniu používateľa (skrat, nebezpečenstvo prehriatia a požiaru, nebezpečenstvo úrazu elektrickým prúdom). Ak dôjde k zraneniu osôb alebo poškodeniu majetku v dôsledku nesprávneho používania školiacej dosky, je to výlučne na zodpovednosti prevádzkovateľa a nie na výrobcovi.

Školiaca rada MCCAB a jej zložky

Obrázok 1 zobrazuje školiacu tabuľu MCCAB s jej ovládacími prvkami. Tréningová doska sa jednoducho umiestni na elektricky nevodivý pracovný povrch a pripojí sa k PC užívateľa pomocou mini-USB kábla (pozri časť 4.3).
Špeciálne v kombinácii s „Microcontrollers Hands-On Course for Arduino Starters“ (ISBN 978-3-89576-545-2), publikovaným spoločnosťou Elektor, je MCCAB Training Board dokonale vhodná na ľahké a rýchle učenie sa programovania a používania mikrokontrolérový systém. Používateľ si vytvára svoje cvičebné programy pre MCCAB Training Board na svojom PC v Arduino IDE, vývojovom prostredí s integrovaným kompilátorom C/C++, ktoré si môže bezplatne stiahnuť z webstránky  

Obrázok 1: Školiaci výbor MCCAB, Rev. 3.3

Ovládacie a zobrazovacie prvky na školiacej tabuli MCCAB:

1. 11 × LED (indikácia stavu pre vstupy/výstupy D2 … D12)
2. Hlavička JP6 na pripojenie LED LD10 … LD20 s priradenými GPIO D2 … D12
3. Svorkovnica SV5 (rozdeľovač) pre vstupy/výstupy mikrokontroléra
4. tlačidlo RESET
5. Modul mikrokontroléra Arduino® NANO (alebo kompatibilný) s mini USB – zásuvkou
6. LED “L”, pripojená k GPIO D13
7. Konektor SV6 (distribútor) pre vstupy/výstupy mikrokontroléra
8. Potenciometer P1
9. Záhlavie kolíka JP3 pre výber prevádzkového objemutage potenciometrov P1 a P2
10. Potenciometer P2
11. Záhlavie kolíka JP4 pre výber signálu na kolíku X konektorového pásika SV12
12. Konektorový pásik SV12: SPI-Interface 5 V (signál na kolíku X sa volí cez JP4)
13. Konektorová lišta SV11: SPI rozhranie 3.3 V
14. Svorkovnica SV10: IC rozhranie 5 V
15. Svorkovnica SV8: I2 C rozhranie 3.3 V
16. Svorkovnica SV9: 22 IC rozhranie 3.3 V
17. Svorkovnica SV7: Spínací výstup pre externé zariadenia
18. LC displej s 2 x 16 znakmi
19. 6 × tlačidlové spínače K1 … K6
20. 6 × posuvné spínače S1 … S6
21. Pin hlavička JP2 pre pripojenie spínačov na vstupy mikrokontroléra.
22. Svorkovnica SV4: rozdeľovač pre prevádzkový objtages
23. Piezo bzučiak Bzučiak 1
24. Svorkovnica SV1: Spínací výstup pre externé zariadenia
25. Svorkovnica SV3: Stĺpce matice 3 × 3 LED (výstupy D6 … D8 so sériovými odpormi 330 Ω)
26. Konektorová lišta SV2: 2 x 13 pinov pre pripojenie externých modulov
27. 3 × 3 LED matica (9 červených LED)
28. Kolíková hlavička JP1 na prepojenie radov matice 3 × 3 LED s mikrokontrolérom GPIO D3 … D5
29. Prepojka na pozícii „Buzzer“ kolíkovej hlavičky JP6 spája Buzzer1 s GPIO D9 mikrokontroléra.

Jednotlivé ovládacie prvky na tréningovej doske sú podrobne vysvetlené v nasledujúcich častiach.

4.1 Modul mikrokontroléra Arduino® NANO 
NANO alebo modul mikrokontroléra, ktorý je s ním kompatibilný, sa zapojí do školiacej dosky MCCAB (pozri šípku (5) na obrázku 1, ako aj obrázok 2 a M1 na obrázku 4). Tento modul je vybavený mikrokontrolérom AVR ATmega328P, ktorý riadi periférne komponenty na tréningovej doske. Ďalej je na spodnej strane modulu integrovaný obvod prevodníka, ktorý prepája sériové rozhranie mikrokontroléra UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) s USB rozhraním PC. Toto rozhranie sa používa aj na načítanie programov vytvorených používateľom na jeho PC do mikrokontroléra alebo na prenos dát do/zo sériového monitora Arduino IDE (vývojové prostredie). Dve LED diódy TX a RX na obrázku 2 indikujú dátovú prevádzku na sériových linkách TxD a RxD mikrokontroléra. Arduino®

Obrázok 2: Modul mikrokontroléra Arduino® NANO (Zdroj: www.arduino.cc)

LED L (pozri obrázok 2 a šípka (6) na obrázku 1 – označenie „L“ môže byť pre klony kompatibilné s Arduino NANO iné) je trvalo pripojená k GPIO D13 mikrokontroléra cez sériový odpor a indikuje jeho stav LOW resp. VYSOKÝ. +5 V objtagRegulátor na spodnej strane modulu stabilizuje objtagDodáva sa externe do školiacej rady MCCAB cez VIN vstup modulu Arduino ® NANO (pozri časť 4.2).
Stlačením tlačidla RESET na vrchu modulu Arduino ® NANO (pozri obrázok 2 a šípka (4) na obrázku 1) sa mikrokontrolér nastaví do definovaného počiatočného stavu a reštartuje sa už načítaný program. i Všetky vstupy a výstupy mikrokontroléra, ktoré sú dôležité pre používateľa, sú pripojené na dve svorkovnice SV5 a SV6 (šípka (3) a šípka (7) na obrázku 1). Pomocou konektorov – tzv. Dupont Cables (pozri obrázok 3) – je možné pripojiť vstupy/výstupy mikrokontroléra (tiež nazývané GPIO = General Purpose Inputs/Outputs) vyvedené na SV5 a SV6 k ovládacím prvkom (tlačidlá, spínače). , …) na školiacom výbore MCCAB alebo do externých častí.

Obrázok 3: Rôzne typy káblov Dupont na pripojenie GPIO k ovládacím prvkom

Používateľ musí nakonfigurovať každé GPIO modulu mikrokontroléra Arduino® NANO na dvoch konektorových pásikoch SV5 a SV6 (šípka (3) a šípka (7) na obrázku 1), ktoré sú pripojené pomocou kábla Dupont ku konektoru na tréningu. dosku alebo na externý konektor, vo svojom programe pre požadovaný smer dát ako vstup alebo výstup!
Smer údajov sa nastavuje inštrukciou
pinMode(gpio, smer); // pre „gpio“ vložte zodpovedajúce číslo PIN // pre „direction“ vložte „INPUT“ alebo „OUTPUT“
Examples:
pinMode(2, OUTPUT); // GPIO D2 je nastavený ako výstup
pinMode(13, INPUT); // GPIO D13 je nastavený ako vstup
Obrázok 4 zobrazuje zapojenie modulu mikrokontroléra Arduino® NANO M1 na školiacej doske MCCAB.

Obrázok 4: Zapojenie modulu mikrokontroléra Arduino® NANO na školiacej doske MCCAB
Najdôležitejšie údaje modulu mikrokontroléra Arduino® NANO:

•Prevádzkový objtage Vcc:	+5 V
•Externe dodávané prevádzkové objtage pri VIN:	+8 V až +12 V (pozri časť 4.2)
•Analógové vstupné kolíky ADC:	8 (AO … A7, pozri nasledujúce poznámky m)
• Digitálne vstupné/výstupné kolíky:	12 (D2 … D13) resp. 16 (podľa poznámok)
•Aktuálna spotreba NANO modulu:	cca. 20 mA
•Max. vstupný/výstupný prúd GPIO:	40 mA
•Súčet vstupných/výstupných prúdov všetkých GPIO:	maximálne 200 mA
•Pamäť pokynov (pamäť Flash):	32 kB
•Pracovná pamäť (RAM pamäť):	2 kB
•Pamäť EEPROM:	1 kB
•Frekvencia hodín:	16 MHz
•Sériové rozhrania:	SPI, I2C (pre UART sa zdajú poznámky)

Poznámky

• GPIO D0 a D1 (pin 2 a pin 1 modulu M1 na obrázku 4) sú priradené signálom RxD a TxD UART mikrokontroléra a používajú sa na sériové spojenie medzi MCCAB Training Board a USB portom počítača. . Preto sú pre používateľa dostupné len v obmedzenom rozsahu (pozri tiež časť 4.3).
• GPIO A4 a A5 (pin 23 a pin 24 modulu M1 na obrázku 4) sú priradené k signálom SDA a SCL rozhrania IC mikrokontroléra (pozri časť 4.13), a preto sú vyhradené na sériové pripojenie k LC displeju na školiacu dosku MCCAB (pozri časť 4.9) a k externým modulom I 2 C pripojeným ku konektorovým pásikom SV8, SV9 a SV10 (šípky (15), (16) a (14) na obrázku 1). Používateľovi sú teda dostupné len pre aplikácie I 2 C.
• Piny A6 a A7 (piny 25 a pin 26 mikrokontroléra ATmega328P na obrázku 4 môžu byť použité len ako analógové vstupy pre analógový/digitálny prevodník (ADC) mikrokontroléra. Nesmú byť konfigurované pomocou funkcie pinMode() (ani ako vstup!), viedlo by to k nesprávnemu správaniu náčrtu.A6 a A7 sú trvalo pripojené na svorky stierača potenciometrov P1 a P2 (šípka (8) a šípka (10) na obrázku 1), pozri časť 4.3 .
• Pripojenia A0 … A3 na kolíkovej hlavičke SV6 (šípka (7) na obrázku 1) sú v princípe analógové vstupy pre analógový/digitálny prevodník mikrokontroléra. Ak však 12 digitálnych GPIO D2 ... D13 nestačí pre konkrétnu aplikáciu, A0 ... A3 možno použiť aj ako digitálne vstupy/výstupy. Potom sú adresované pomocou čísel pinov 14 (A0) … 17 (A3). 2 Pramples: pinMode(15, OUTPUT); // A1 sa používa ako digitálny výstup pinMode(17, INPUT); // A3 sa používa ako digitálny vstup
• Kolík D12 na hlavičke kolíka SV5 (šípka (3) na obrázku 1) a kolíky D13 a A0 … A3 na hlavičke kolíka SV6 (šípka (7) na obrázku 1) sú vedené do hlavičky kolíka JP2 (šípka (21) na obrázku 1) a môžu byť pripojené k spínačom S1 … S6 alebo k paralelne pripojeným tlačidlám K1 … K6, pozri tiež časť 4.6. V tomto prípade musí byť príslušný pin nakonfigurovaný ako digitálny vstup pomocou inštrukcie pinMode.

Presnosť A/D prevodu
Digitálne signály v čipe mikrokontroléra generujú elektromagnetické rušenie, ktoré môže ovplyvniť presnosť analógových meraní.
Ak je jedno z GPIO A0 … A3 použité ako digitálny výstup, je preto dôležité, aby sa neprepínal, kým prebieha analógovo/digitálna konverzia na inom analógovom vstupe! Zmena digitálneho výstupného signálu na A0 ... A3 počas analógovo/digitálnej konverzie na jednom z ďalších analógových vstupov A0 ... A7 môže značne skresliť výsledok tejto konverzie.
Použitie rozhrania IC (A4 a A5, pozri časť 4.13) alebo GPIO A0 … A3 ako digitálnych vstupov nemá vplyv na kvalitu analógovo/digitálnych konverzií.

4.2 Napájanie školiacej rady MCCAB
MCCAB Training Board pracuje s nominálnym prevádzkovým jednosmerným objtage of Vcc = +5 V, ktorý sa k nemu zvyčajne dodáva cez mini-USB zásuvku modulu mikrokontroléra Arduino NANO z pripojeného PC (obrázok 5, obrázok 2 a šípka (5) na obrázku 1). Keďže PC je na vytváranie a prenos cvičebných programov väčšinou aj tak pripojený, je tento typ napájania ideálny.
Na tento účel musí byť tréningová doska pripojená k USB portu počítača užívateľa pomocou mini-USB kábla. PC poskytuje stabilizovaný jednosmerný objtage cca. +5 V, ktorý je galvanicky oddelený od siete objtage a je možné ho zaťažiť maximálnym prúdom 0.5 A prostredníctvom rozhrania USB. Prítomnosť +5 V prevádzkového objtage je indikované LED označenou ON (alebo POW, PWR) na module mikrokontroléra (obrázok 5, obrázok 2). +5 V objtage napájaný cez mini-USB zásuvku je pripojený k aktuálnej prevádzkovej objtage Vcc na module mikrokontroléra Arduino NANO cez ochrannú diódu D. Skutočná prevádzková objtage Vcc mierne klesá na Vcc ≈ +4.7 V v dôsledku objtage pokles na ochrannej dióde D. Toto malé zníženie prevádzkového objtage neovplyvňuje funkciu modulu mikrokontroléra Arduino® NANO. ® Alternatívne môže byť tréningová doska napájaná externým jednosmerným prúdom objtage zdroj. Tento svtage, aplikovaný buď na svorku VX1 alebo na svorku VX2, musí byť v rozsahu VExt = +8 … +12 V. Externé obj.tage sa privádza na kolík 30 (= VIN) modulu mikrokontroléra Arduino NANO buď cez konektor SV4 alebo z externého modulu pripojeného ku konektoru SV2 (pozri obrázok 5, obrázok 4 a šípku (22) alebo šípku (26) na obrázku 1) . Keďže doska je napájaná z pripojeného PC cez USB konektor, nie je možné prepólovať prevádzkový objemtage. Dva vonkajšie objtagTie, ktoré je možné dodať do prípojok VX1 a VX2, sú oddelené diódami, ako je znázornené na obrázku 4. 

Diódy D2 a D3 zabezpečujú oddelenie dvoch vonkajších objtages pri VX1 a VX2, v prípade objtage treba omylom priviesť na oba externé vstupy súčasne, pretože kvôli diódam len ten vyšší z dvoch obj.tages môže dosiahnuť vstup VIN (pin 30, pozri obrázok 5 a obrázok 4) modulu mikrokontroléra Arduino NANO M1.
Externý jednosmerný objtage dodávaný do modulu mikrokontroléra na jeho VIN konektore je znížený na +5 V a stabilizovaný integrovaným obj.tage regulátor na spodnej strane modulu mikrokontroléra (pozri obrázok 2). Prevádzkový objem +5 Vtage generované objtagRegulátor je pripojený ku katóde diódy D na obrázku 5. Anóda D je tiež pripojená k +5 V potenciálu počítačom, keď je pripojené USB pripojenie k počítaču. Dióda D je tak blokovaná a nemá vplyv na funkciu obvodu. Napájanie cez USB kábel je v tomto prípade vypnuté. Prídavný +3.3 V objtage je generované na MCCAB Training Board lineárnym objtage regulátor od +5 V prevádzkového objtage Vcc modulu mikrokontroléra a môže dodávať maximálny prúd 200 mA.

Často v projektoch je prístup k prevádzkovému svtages sa vyžaduje napr. pre objtage dodávka externých modulov. Na tento účel Školiaci výbor MCCAB poskytuje zvtage rozvádzač SV4 (obrázok 4 a šípka (21) na obrázku 1), na ktorom sú dva výstupy pre obj.tage +3.3 V a tri výstupy pre objtage +5 V ako aj šesť uzemňovacích pripojení (GND, 0 V) ​​je k dispozícii okrem pripojovacieho kolíka VX1 pre externé zv.tage.

4.3 Prepojenie USB medzi školiacou radou MCCAB a počítačom
Programy, ktoré si používateľ vyvinie v Arduino IDE (vývojovom prostredí) na svojom PC, sa načítajú do mikrokontroléra ATmega328P na MCCAB Training Board cez USB kábel. Na tento účel musí byť modul mikrokontroléra na školiacej doske MCCAB (šípka (5) na obrázku 1) pripojený k portu USB počítača používateľa pomocou kábla mini-USB.
Keďže mikrokontrolér ATmega328P na module mikrokontroléra nemá na svojom čipe vlastné USB rozhranie, modul má na spodnej strane integrovaný obvod na konverziu USB signálov D+ a D- na sériové signály RxD a TxD UART ATmega328P.
Ďalej je možné cez UART mikrokontroléra a následné USB pripojenie vydávať alebo čítať dáta zo sériového monitora integrovaného do Arduino IDE.
Na tento účel je používateľovi k dispozícii knižnica „Serial“ v IDE Arduino.
Tréningová doska je normálne napájaná aj cez USB rozhranie PC užívateľa (pozri časť 4.2).

Nie je určené, aby používateľ používal signály RX a TX mikrokontroléra, ktoré sú pripojené na kolíkovú hlavičku SV5 (šípka (3) na obrázku 1), na sériovú komunikáciu s externými zariadeniami (napr. WLAN, Bluetooth transceivery a pod.) , pretože to môže napriek existujúcim ochranným odporom poškodiť integrovaný obvod prevodníka USB UART na spodnej strane modulu mikrokontroléra (pozri časť 4.1)! Ak to používateľ aj tak urobí, musí sa uistiť, že súčasne neprebieha žiadna komunikácia medzi PC a modulom mikrokontroléra Arduino NANO! Signály privádzané cez USB zásuvku by viedli k narušeniu komunikácie s externým zariadením a v najhoršom prípade aj k poškodeniu hardvéru! ®

4.4 Jedenásť LED diód D2 … D12 pre indikáciu stavu GPIO mikrokontroléra
V ľavej dolnej časti obrázku 1 môžete vidieť 11 LED diód LED10 … LED20 (šípka (1) na obrázku 1), ktoré môžu indikovať stav vstupov/výstupov mikrokontroléra (GPIO) D2 … D12.
Príslušná schéma zapojenia je znázornená na obrázku 4.
Príslušná svetelná dióda je pripojená k GPIO, ak je prepojka zasunutá do zodpovedajúcej polohy kolíkovej hlavičky JP6 (šípka (2) na obrázku 1).
Ak je príslušné GPIO D2 ... D12 na úrovni HIGH (+5 V), keď je prepojka na JP6 zapojená, priradená LED sa rozsvieti, ak je GPIO na úrovni LOW (GND, 0 V), LED je vypnutá.

Ak je jedno z GPIO D2 ... D12 použité ako vstup, môže byť potrebné deaktivovať k nemu priradenú LED odstránením prepojky, aby sa predišlo zaťaženiu vstupného signálu prevádzkovým prúdom LED (približne 2 ... 3 mA).
Stav GPIO D13 je indikovaný vlastnou LED L priamo na module mikrokontroléra (pozri obrázok 1 a obrázok 2). LED L sa nedá deaktivovať.
Keďže vstupy/výstupy A0 … A7 sa v zásade používajú ako analógové vstupy pre analógovo-digitálny prevodník mikrokontroléra alebo pre špeciálne úlohy (rozhranie TWI), nemajú digitálny stavový LED displej, aby sa tieto funkcie neovplyvnili.

4.5 Potenciometre P1 a P2
Rotačné osi dvoch potenciometrov P1 a P2 v spodnej časti obrázku 1 (šípka (8) a šípka (10) na obrázku 1) možno použiť na nastavenie obj.tagje v rozsahu 0 … VPot na ich stieračoch.
Zapojenie dvoch potenciometrov je možné vidieť na obrázku 6.

Obrázok 6: Zapojenie potenciometrov P1 a P2
Stieracie spoje dvoch potenciometrov sú pripojené k analógovým vstupom A6 a A7 modulu mikrokontroléra Arduino® NANO cez ochranné odpory R23 a R24.
Diódy D4, D6 alebo D5, D7 chránia príslušný analógový vstup mikrokontroléra pred príliš vysokým alebo záporným vol.tages.

Pozor:
Piny A6 a A7 ATmega328P sú vždy analógové vstupy kvôli vnútornej čipovej architektúre mikrokontroléra. Ich konfigurácia pomocou funkcie pinMode() Arduino IDE nie je povolená a môže viesť k nesprávnemu správaniu programu.

Cez analógovo/digitálny prevodník mikrokontroléra sa zostava objtage možno merať jednoduchým spôsobom.
Example pre odčítanie hodnoty potenciometra P1 na prípojke A6: int z = analogRead(A6);
10-bitová číselná hodnota Z, ktorá sa vypočíta z objtage pri A6 podľa Z = (rovnica 1 z časti 5) 1024⋅

Požadovaná horná hranica VPot = +3.3 V resp. VPot = +5 V rozsahu nastavenia sa nastavuje hlavičkou kolíka JP3 (šípka (9) na obrázku 1). Ak chcete vybrať VPot, buď kolík 1 alebo kolík 3 JP3 je pripojený k kolíku 2 pomocou prepojky.
Ktorá zvtage sa musí nastaviť pomocou JP3 pre VPot závisí od referenčného objemutage VREF analógového/digitálneho prevodníka na konektore REF kolíkovej hlavičky SV6 (šípka (7) na obrázku 1), pozri časť 5.
Referenčný objemtage VREF A/D prevodníka na termináli REF kolíkovej hlavičky SV6 a obj.tage VPot špecifikovaný pomocou JP3 sa musí zhodovať.

4.6 Prepínače S1 … S6 a tlačidlá K1 … K6
Tréningová doska MCCAB poskytuje užívateľovi šesť tlačidiel a šesť posuvných prepínačov pre jeho cvičenia (šípky (20) a (19) na obrázku 1). Obrázok 7 ukazuje ich zapojenie. Aby mal užívateľ možnosť priviesť buď permanentný alebo impulzný signál na jeden zo vstupov modulu mikrokontroléra M1, sú paralelne zapojené jeden posuvný spínač a jeden tlačidlový spínač.
Spoločný výstup každého zo šiestich párov spínačov je pripojený cez ochranný odpor (R25 … R30) k kolíkovej hlavici JP2 (šípka (21) na obrázku 1). Paralelné zapojenie posuvného spínača a tlačidlového spínača so spoločným prevádzkovým odporom (R31 … R36) funguje ako logická operácia OR: Ak cez jeden z dvoch spínačov (alebo oba spínače súčasne) bude +5 V vol.tage je prítomný na spoločnom pracovnom odpore, táto logická HIGH úroveň cez ochranný odpor je tiež prítomná na zodpovedajúcom kolíku 2, 4, 6, 8, 10 alebo 12 JP2. Až keď sú oba spínače rozopnuté, ich spoločné spojenie je otvorené a príslušný pin hlavičky pinov JP2 je vytiahnutý na úroveň LOW (0 V, GND) cez sériové prepojenie ochranného odporu a pracovného odporu.

Obrázok 7: Zapojenie posuvných / tlačidlových spínačov S1 … S6 / K1 … K6
Každý kolík kolíkovej hlavičky JP2 môže byť pripojený k priradenému vstupu A0 ... A3, D12 alebo D13 Arduina
Modul mikrokontroléra NANO cez prepojku. Zadanie je znázornené na obrázku 7.
Alternatívne môže byť prepínač na kolíkoch 2, 4, 6, 8, 10 alebo 12 kolíkov hlavičky JP2 pripojený k akémukoľvek vstupu D2 ... D13 alebo A0 ... A3 modulu mikrokontroléra Arduino® na kolíkoch SV5 alebo SV6 ( šípka (3) a šípka (7) na obrázku 1) pomocou kábla Dupont. Tento flexibilný spôsob pripojenia je výhodnejší ako pevné priradenie každého prepínača ku konkrétnemu GPIO, ak sa priradené GPIO mikrokontroléra ATmega328P používa na špeciálnu funkciu (vstup A/D prevodníka, výstup PWM … ). Používateľ tak môže pripojiť svoje prepínače k ​​GPIO, ktoré sú v príslušnej aplikácii voľné, teda neobsadené špeciálnou funkciou.

Používateľ musí vo svojom programe nakonfigurovať každé GPIO modulu mikrokontroléra Arduino® NANO ako vstup, ktorý je pripojený k portu prepínača, pomocou inštrukcie pinMode(gpio, INPUT); // pre „gpio“ vložte príslušné číslo PIN
Example: pinMode(A1, INPUT); // A1 je nastavený ako digitálny vstup pre S2|K2
V prípade, že GPIO mikrokontroléra pripojeného k prepínaču bolo omylom nakonfigurované ako výstup, ochranné odpory R25 … R30 zabránia skratu medzi +5 V a GND (0 V), keď je spínač aktivovaný a GPIO má NÍZKU úroveň na jeho výstupe.

Aby ste mohli použiť tlačidlový vypínač, musí byť paralelne k nemu pripojený posuvný vypínač otvorený (poloha „0“)! V opačnom prípade je ich spoločný výstup trvalo na úrovni HIGH, bez ohľadu na polohu tlačidlového spínača.
Polohy prepínačov posuvných prepínačov sú na tréningovej doske označené „0“ a „1“, ako je znázornené na obrázku 1.
Obrázok 8 ukazuje: Ak je spínač v polohe „1“, výstup spínača je pripojený na +5 V (HIGH), v polohe “0” je výstup spínača otvorený.

4.7 Piezo bzučiak Bzučiak1
Ľavá horná časť obrázku 1 zobrazuje Bzučiak 1 (šípka (23) na obrázku 1), ktorý umožňuje užívateľovi vydávať tóny rôznych frekvencií. Jeho základný obvod je znázornený na obrázku 9.
Buzzer1 je možné pripojiť k GPIO D9 mikrokontroléra na tréningovej doske MCCAB pomocou prepojky na pozícii „Buzzer“ hlavičky kolíka JP6 (šípka (29) na obrázku 1) (pozri obrázok 9, obrázok 4 a šípku (2) na obrázku 1). Prepojku je možné odstrániť, ak je GPIO D9 potrebný v programe na iné účely.
Ak je prepojka odstránená, je tiež možné priviesť externý signál na kolík 24 kolíkovej hlavičky JP6 cez kábel Dupont a nechať ho vystupovať pomocou Buzzer1.

Obrázok 9: Zapojenie Buzzer1
Pre generovanie tónov musí užívateľ vo svojom programe vygenerovať signál, ktorý sa mení s požadovanou frekvenciou tónu na výstupe D9 mikrokontroléra (načrtnuté vpravo na obrázku 9).
Táto rýchla sekvencia HIGH a LOW úrovní aplikuje obdĺžnikový AC objtage na bzučiak1, ktorý periodicky deformuje keramickú platňu vo vnútri bzučiaka, aby produkoval zvukové vibrácie s vhodnou frekvenciou tónu.

Ešte jednoduchší spôsob generovania tónu je použiť T/C1 (časovač/počítadlo 1) mikrokontroléra: Výstup T/C1 OC1A mikrokontroléra AVR ATmega328P na module mikrokontroléra Arduino NANO je možné pripojiť k GPIO D9 vnútri mikrokontroléra. čip. Pri vhodnom naprogramovaní T/C1 je veľmi jednoduché generovať obdĺžnikový signál, ktorého frekvencia f = ® 1 ?? (T je perióda obdĺžnikového signálu) sa bzučiakom prevedie na požadovaný tón. Obrázok 10 ukazuje, že piezo bzučiak nie je hi-fi reproduktor. Ako je možné vidieť, frekvenčná odozva piezo bzučiaka nie je lineárna. Diagram na obrázku 10 znázorňuje hladinu akustického tlaku (SPL) piezo meniča SAST-2155 od Sonitron meranú vo vzdialenosti 1 m ako funkciu frekvencie signálu. V dôsledku fyzikálnych vlastností a prirodzených rezonancií sú určité frekvencie reprodukované hlasnejšie a iné mäkšie. Zodpovedajúci diagram piezo bzučiaka na školiacej doske MCCAB ukazuje podobnú krivku.

Obrázok 10: Typická frekvenčná odozva piezo bzučiaka (Obrázok: Sonitron)

Napriek tomuto obmedzeniu je piezo bzučiak dobrým kompromisom medzi kvalitou reprodukcie zvukov generovaných mikrokontrolérom a jeho stopou na doske, čo umožňuje jeho umiestnenie na malom priestore. V prípadoch, kde je požadovaná vyššia kvalita zvukového výstupu, je možné piezo bzučiak odpojiť od výstupu D9 odstránením prepojky a D9 je možné pripojiť k externému zariadeniu pre reprodukciu zvuku na kolíkovej hlavičke SV5, napr. cez Dupont kábel (v prípade potreby , prostredníctvom zvtage rozdeľovač na zníženie amplitude, aby nedošlo k poškodeniu vstupu staga).

4.8 Matica LED 3 × 3
9 LED diód v ľavej časti obrázku 1 je usporiadaných v matici s 3 stĺpcami a 3 riadkami (šípka (27) na obrázku 1). Ich obvod je znázornený na obrázku 11. 9 LED diód je možné ovládať iba 6 GPIO mikrokontroléra vďaka maticovému usporiadaniu.
Trojstĺpcové vedenia A, B a C sú trvalo pripojené ku kolíkom D8, D7 a D6 mikrokontroléra, ako je znázornené na obrázku 11. Tri odpory R5 … R7 v stĺpcoch obmedzujú prúd cez LED. Okrem toho sú stĺpcové vedenia pripojené ku konektoru SV3 (šípka (25) na obrázku 1).

Trojradové spojenia 1, 2 a 3 sú vedené do kolíkovej hlavičky JP1 (šípka (28) na obrázku 1). Môžu byť pripojené na piny D3 … D5 mikrokontroléra pomocou prepojok. Alternatívne môžu byť kolíky 1, 2 alebo 3 na header JP1 pripojené cez káble Dupont k akémukoľvek výstupu D2 ... D13 alebo A0 ... A3 modulu mikrokontroléra Arduino NANO na oboch headeroch SV5 a SV6 (šípka (3) a šípka (7) na obrázku 1), ak sa jedno z priradených GPIO D3 … D5 mikrokontroléra ATmega328P na module mikrokontroléra Arduino ® NANO používa na špeciálnu funkciu. 9 LED diód je označených A1 … C3 podľa ich usporiadania v matici, napr. LED B1 sa nachádza v stĺpcovom riadku B a v riadku 1.

Obrázok 11: Deväť LED diód vo forme matice 3 × 3

LED diódy sú zvyčajne riadené užívateľským programom v nekonečnej slučke, v ktorej je jeden z troch radov 1, 2 a 3 cyklicky nastavený na NÍZKY potenciál, zatiaľ čo ostatné dva riadky sú nastavené na úroveň VYSOKÝ alebo sú vo vysokej impedancii. stave (Hi-Z). Ak sa má rozsvietiť jedna alebo viacero LED diód v riadku, ktorý je aktuálne aktivovaný úrovňou LOW, jej svorka stĺpca A, B alebo C je nastavená na úroveň HIGH. Stĺpcové svorky LED v aktívnom rade, ktoré nemajú svietiť, majú NÍZKY potenciál. Naprample, aby sa rozsvietili obidve LED diódy A3 a C3, riadok 3 musí byť na úrovni NÍZKA a stĺpce A a C musia byť na úrovni VYSOKÝ, zatiaľ čo stĺpec B je na úrovni NÍZKEHO a oba riadky riadkov 1 a 2 sú na úrovni VYSOKÝ alebo v stav vysokej impedancie (Hi-Z).
Pozor: Ak sú riadkové riadky matice 3 × 3 LED pripojené buď k GPIO D3 ... D5 pomocou prepojok na kolíkovej hlavičke JP1, alebo k iným GPIO mikrokontroléra cez káble Dupont, tieto riadkové riadky, ako aj riadky stĺpcov D6 ... D8 sa nikdy nesmie použiť na iné úlohy v programe. Dvojité priradenie maticových GPIO by viedlo k poruchám alebo dokonca k poškodeniu tréningovej dosky!

4.9 LC-displej (LCD)
V pravej hornej časti obrázku 1 je LC displej (LCD) na zobrazovanie textových alebo číselných hodnôt (šípka (18) na obrázku 1). LCD má dva riadky; každý riadok môže obsahovať 16 znakov. Jeho obvod je znázornený na obrázku 12.
Dizajn LC displeja sa môže líšiť v závislosti od výrobcu, napr. sú možné biele znaky na modrom pozadí alebo čierne znaky na žltom pozadí alebo iný vzhľad.
Keďže LCD nie je potrebný vo všetkých programoch, prevádzkový +5 V objtagAk by podsvietenie LCD rušilo, vytiahnutím prepojky na kolíkovej hlavičke JP5 je možné prerušiť činnosť LCD.

Obrázok 12: Pripojenia LC displeja

Nastavenie kontrastu
Kupujúci tréningovej rady MCCAB musí pri prvom spustení nastaviť kontrast LC displeja! Na tento účel sa na LCD zobrazí text a kontrast sa nastaví zmenou orezávacieho odporu znázorneného na obrázku 13 (značka bielej šípky na obrázku 13) pomocou skrutkovača zo spodnej časti tréningovej dosky tak, aby znaky na displeji sa zobrazujú optimálne.
Ak je potrebné opätovné nastavenie z dôvodu kolísania teploty alebo starnutia, používateľ môže v prípade potreby upraviť kontrast LCD nastavením tohto orezávacieho odporu.

Obrázok 13: Nastavenie kontrastu LCD pomocou skrutkovača

Prenos údajov na LC-displej

LC-Displej je ovládaný cez sériové TWI (=I2 C) rozhranie mikrokontroléra ATmega328P. Konektor A4 na kolíkovej hlavičke SV6 (šípka (7) na obrázku 1) funguje ako dátová linka SDA (Serial DAta) a A5 ako hodinová linka SCL (Serial CLock).
LC displej na MCCAB Training Board má normálne I2 C adresu 0x27.
Ak by sa mala z výrobných dôvodov použiť iná adresa, táto adresa je označená nálepkou na displeji. V užívateľskom náčrte potom musí byť táto adresa použitá namiesto adresy 0x27.

Ovládač nainštalovaný na LC displeji je kompatibilný so široko používaným priemyselným štandardom HD44780, pre ktorý existuje veľké množstvo knižníc Arduino (napr. https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C) na internete na ovládanie cez
zbernica IC2. Knižnice sa zvyčajne dajú bezplatne stiahnuť z príslušných webstránky.

4.10 Výstupy budiča SV1 a SV7 pre vyššie výstupné prúdy a objtages
Záhlavia kolíkov SV1 (šípka (24) na obrázku 1) a SV7 (šípka (17) na obrázku 1) sa môžu použiť na zapínanie a vypínanie záťaží, ktoré vyžadujú vyššie prúdy ako cca. 40 mA, ktoré môže poskytnúť normálny výstup mikrokontroléra ako maximum. Prevádzkový objtage externej záťaže môže byť až +24 V a výstupný prúd môže byť až 160 mA. To umožňuje ovládať menšie motory (napr. motory ventilátorov), relé alebo menšie žiarovky priamo pomocou mikrokontroléra tréningovej dosky.
Obrázok 14 zobrazuje schému zapojenia dvoch výstupov ovládača.

Obrázok 14: Výstup ovládača SV1 a SV7 pre vyššie výstupné prúdy

Prerušované oblasti na obrázku 14 znázorňujú, ako sú záťaže pripojené k výstupu meniča pomocou príkladuample relé a motora:

• Kladný pól vonkajšieho prevádzkového objtage sa pripája na kolík 3 (označený na doske „+“) záhlavia SV1 resp. SV7. Kladnejšie zapojenie záťaže je tiež pripojené na kolík 3 hlavičky kolíkov SV1 alebo SV7.
• Zápornejšie zapojenie záťaže je pripojené na pin 2 (na doske označený „S“) záhlavia SV1 resp. SV7.
• Záporný pól vonkajšieho prevádzkového objtage je pripojený na kolík 1 (označený na doske „ “) záhlavia SV1 resp. SV7.
  Vodič stage SV1 je trvalo pripojený k GPIO D3 mikrokontroléra a ovládača stage SV7 je trvalo pripojený k GPIO D10 mikrokontroléra. Keďže D3 a D10 sú PWM výstupy mikrokontroléra, je možné jednoducho ovládať napr.ample, rýchlosť pripojeného jednosmerného motora alebo jas žiarovky. Ochranné diódy D1 a D8 zabezpečujú, že objtage špičky, ktoré vznikajú pri vypínaní indukčných záťaží, nemôžu poškodiť výstup stage.
  Signál HIGH na výstupe D3 mikrokontroléra zapína tranzistor T2 a zápornejšie spojenie záťaže na SV1 je pripojené k zemi (GND) cez spínací tranzistor T2. Tým je záťaž zapnutá, pretože celý vonkajší prevádzkový objtage teraz na to padá.
  Signál LOW na D3 zablokuje tranzistor T2 a záťaž pripojená k SV1 sa vypne. To isté platí pre výstup D10 mikrokontroléra a hlavičku SV7.

4.11 Zásuvkový konektor SV2 na pripojenie externých modulov
Prostredníctvom zásuvkového konektora SV2 (šípka (26) na obrázku 1) možno externé moduly a dosky plošných spojov pripojiť k školiacej doske MCCAB. Týmito modulmi môžu byť senzorové dosky, digitálne/analógové prevodníky, WLAN alebo rádiové moduly, grafické displeje alebo obvody na zvýšenie počtu vstupných/výstupných liniek, aby sme vymenovali len niektoré z mnohých možností. Dokonca aj kompletné aplikačné modely, ako sú školiace moduly pre riadiacu techniku ​​alebo riadenie semaforov, ktoré na svoje ovládanie vyžadujú veľa GPIO, je možné pripojiť k zásuvkovému konektoru SV2 školiacej dosky MCCAB a ovládať ich mikrokontrolérom. Zásuvkový pásik SV2 pozostáva z 26 kontaktov, ktoré sú usporiadané v 2 radoch po 13 kontaktoch. Nepárne kontakty sú v hornom rade, párne kontakty sú v spodnom rade zásuvkovej lišty SV2.

Obrázok 15: Obsadenie kolíkov zásuvkového konektora SV2

Priradenie kolíkov SV2 je znázornené na obrázku 15. Všetky pripojenia relevantné pre externý modul na školiacej doske MCCAB sú vyvedené do zásuvkovej lišty SV2.
GPIO D0 a D1 (RxD a TxD) a analógové vstupy A6 a A7 nie sú pripojené k SV2, pretože D0 a D1 sú vyhradené pre sériové spojenie medzi MCCAB Training Board a PC a sú dostupné len pre užívateľa v veľmi obmedzeným spôsobom (pozri Poznámky v časti 4.1) a A6 a A7 sú trvalo pripojené na svorky stieračov potenciometrov P1 a P2 na školiacom paneli MCCAB (pozri časť 4.3), a preto ich nemožno použiť inak.

Vo svojom programe musí používateľ nakonfigurovať každé GPIO modulu mikrokontroléra Arduino NANO na dvoch kolíkových hlavičkách SV5 a SV6 (šípka (3) a šípka (7) na obrázku 1), ktoré používa externý modul na SV2, pre požadovaný smer dát ako INPUT alebo OUTPUT (pozri časť 4.1)! ®
Pozor: GPIO mikrokontroléra ATmega328P na školiacej doske MCCAB, ktoré používa modul pripojený k SV2, sa nesmú používať na iné úlohy v programe. Dvojité priradenie týchto GPIO by viedlo k poruchám alebo dokonca k poškodeniu tréningovej dosky!

4.12 Záhlavia kolíkov na pripojenie modulov SPI
Záhlavia kolíkov SV11 (šípka (13) na obrázku 1) a SV12 (šípka (12) na obrázku 1) možno použiť na pripojenie školiacej dosky MCCAB ako SPI master s externými podriadenými modulmi, ktoré majú rozhranie SPI (SPI = Serial Peripheral Rozhranie). Serial Peripheral Interface umožňuje rýchly synchrónny prenos dát medzi tréningovou doskou a periférnym modulom.
Mikrokontrolér AVR ATmega328P má na svojom čipe hardvérové ​​SPI, ktorého signály SS, MOSI, MISO a SCLK je možné pripojiť vo vnútri čipu mikrokontroléra k GPIO D10 … D13 na pinových hlavičkách SV5 a SV6 (šípka (3) a šípka (7). ) na obrázku 1).
V Arduino IDE je na ovládanie SPI modulov k dispozícii knižnica SPI, ktorá je integrovaná do používateľského programu pomocou #include

Obrázok 16: Priradenie pinov konektora SPI SV11

Keďže moduly SPI s prevádzkovým objtage +3.3 V ako aj moduly SPI s prevádzkovým objtage + 5 V sú bežné, školiaca doska MCCAB ponúka s SV11 a SV12 dva zodpovedajúce prepojovacie pásiky na pokrytie oboch možností.
Ak prepojka skratuje kolíky 2 a 3 záhlavia JP4 (pozri obrázok 17 vyššie), obe rozhrania SPI SV11 a SV12 používajú rovnaký výstupný kolík D10 mikrokontroléra ako linka SS (Slave Select), ako ukazuje obrázok 16 a obrázok 17! Preto môže byť k modulu SPI súčasne pripojený iba jeden z dvoch konektorov SV11 alebo SV12, pretože súčasné použitie toho istého vedenia SS pre rôzne zariadenia by viedlo k chybám prenosu a skratom na vedeniach SPI! Časť 4.12.3 ukazuje možnosť, ako napriek tomu môžu byť dva SPI slave pripojené k SV11 a SV12 súčasne.

4.12.1 Rozhranie SV11 pre moduly SPI s prevádzkovým objemom +3.3 Vtage
Konektor SV11 (šípka (13) na obrázku 1) umožňuje užívateľovi vytvoriť sériové SPI spojenie (SPI = Serial Peripheral Interface) medzi školiacou doskou MCCAB a externým modulom SPI s prevádzkovým objemom +3.3 Vtage, pretože úrovne výstupných signálov SPI SS, MOSI a SCLK na rozhraní SV11 sú znížené na 3.3 V obj.tage rozdeľovače. Úroveň 3.3 V na vstupnej linke SPI MISO rozpoznáva mikrokontrolér AVR ATmega328P ako signál HIGH, a preto sa nemusí zvyšovať na úroveň 5 V. Zapojenie SV11 je znázornené na obrázku 16.

4.12.2 Rozhranie SV12 pre moduly SPI s prevádzkovým objemom +5 Vtage
Rozhranie SV12 (šípka (12) na obrázku 1) umožňuje užívateľovi vytvoriť sériové SPI spojenie medzi tréningovou radou MCCAB a externým SPI slave s +5 V prevádzkovým objemomtage, pretože signály SS, MOSI, MISO a SCLK rozhrania SV12 pracujú s 5 V úrovňami signálu.
Zapojenie SV12 je znázornené na obrázku 17.

Obrázok 17: Priradenie pinov konektora SPI SV12

Usporiadanie pinov na hlavičke pinov SV12 zodpovedá odporúčanému priradeniu pinov programovacieho rozhrania AVR od výrobcu AVR Microchip, ktoré je znázornené na obrázku 18. To dáva užívateľovi možnosť preprogramovať bootloader ATmega328P pomocou vhodného programovacieho zariadenia cez rozhranie SPI, napr. ak potrebuje aktualizáciu na novú verziu alebo bolo omylom vymazané.

Obrázok 18: Odporúčané priradenie pinov programovacieho rozhrania AVR

Výber signálu X na kolíku 5 SV12
V závislosti od požadovanej aplikácie môže byť pripojenie X na kolíku 5 SV12 (obrázok 17) priradené rôznym signálom:

1. Prepojka spája kolíky 2 a 3 hlavičky kolíkov JP4.
   Ak sú kolíky 2 a 3 hlavičky kolíkov JP4 (pozri obrázok 17 vyššie a šípka (11) na obrázku 1) skratované prepojkou, GPIO D10 (signál SS) mikrokontroléra sa pripojí na kolík 5 konektora SV12. SV12 sa potom používa ako normálne rozhranie SPI s SS (Slave Select) GPIO D10.
   V tomto prípade obe rozhrania SPI SV11 a SV12 používajú rovnakú linku SS D10! Preto môže byť k modulu SPI pripojený iba jeden z dvoch konektorových pásikov SV11 alebo SV12, pretože súčasné spoločné používanie toho istého vedenia SS rôznymi zariadeniami by viedlo k chybám prenosu a skratom na vedeniach SPI!
2. Prepojka spája kolíky 1 a 2 hlavičky kolíkov JP4. V tomto prípade je linka RESET mikrokontroléra pripojená na kolík 5 hlavičky kolíkov SV12. V tomto režime funguje SV12 ako programovacie rozhranie pre mikrokontrolér ATmega328P, pretože pre proces programovania musí byť linka RESET ATmega328P pripojená na kolík X (pin 5) hlavičky kolíkov SV12. V tomto režime je ATmega328P SPI slave a externý programátor je master.

4.12.3 Súčasné pripojenie modulov SPI k SV11 a SV12
Ak je potrebné súčasne pripojiť 3.3 V modul a 5 V modul k školiacemu panelu MCCAB, je možné to zrealizovať pomocou zapojenia znázorneného na obrázku 19. Piny 1 a 3 v hlavičke kolíkov JP4 sú odpojené, pin 2 JP4 je pripojený k jednému z digitálnych GPIO D2 ... D9 na kolíkovej hlavičke SV5 (šípka (3) na obrázku 1) cez kábel Dupont, ako je znázornené na obrázku 19. Tento výstup mikrokontroléra ATmega328P potom plní úlohu dodatočný signál SS na konektore X (kolík 5) hlavičky kolíkov SV12. Obrázok 19 ukazuje postup s použitím example D9 ako prídavný konektor SS2.

Obrázok 19: Súčasné pripojenie dvoch modulov SPI k školiacemu panelu MCCAB V tomto prípade môžu byť obe rozhrania SPI SV11 a SV12 súčasne pripojené k externým podriadeným modulom SPI, pretože SV11 a SV12 teraz používajú rôzne linky SS: Úroveň LOW pri GPIO D10 aktivuje modul SPI na úrovni SV11 a úroveň LOW na úrovni GPIO D9 aktivuje modul SPI na úrovni SV12 (pozri obrázok 19).
Mikrokontrolér na školiacej doske MCCAB si môže vymieňať dáta iba s jedným modulom pripojeným k zbernici cez SV11 alebo SV12 súčasne. Ako môžete vidieť na obrázku 19, linky MISO oboch rozhraní SV11 a SV12 sú navzájom prepojené. Ak by boli obe rozhrania súčasne aktivované LOW úrovňou na ich SS-konektore a prenášali by dáta do mikrokontroléra, výsledkom by boli chyby prenosu a skraty na linkách SPI!

4.13 Záhlavia kolíkov SV8, SV9 a SV10 pre rozhranie TWI (=I2C)
Prostredníctvom kolíkov SV8, SV9 a SV10 (šípky (15), (16) a (14) na obrázku 1 môže používateľ vytvoriť sériový I
C = Inter-Integrated Circuit) mikrokontroléra na tréningovej doske s externým pripojením I2 C (moduly I2C. V údajovom liste mikrokontroléra AVR ATmega328P sa rozhranie I2C nazýva TWI (Two Wire Interface). Zapojenie troch konektorov je znázornené na obrázku 20. 

Obrázok 20: Rozhranie TWI (=I2C) na školiacej rade MCCAB

C moduly s +3.3 V prevádzkovým objtage sú pripojené k SV8 alebo SV9. A úprava úrovne stage na SV8 a SV9 znižuje úroveň signálu 5 V mikrokontroléra AVR ATmega328P na úroveň signálu 3.3 V externých modulov. Na I Pri SV10 sú zapojené tie I 2 C moduly, ktoré pracujú s prevádzkovým objtage +5 V. Rozhranie I 2 C pozostáva len z dvoch obojsmerných liniek SDA (Serial DAta) a SCL (Serial CLock). Pre lepšie rozlíšenie sú na obrázku 20 riadky SDA a SCL označené príponou 5V pred úpravou úrovne stage a s príponou 3V3 po úprave úrovne stage. Mikrokontrolér AVR ATmega328P má na svojom čipe hardvérové ​​rozhranie TWI (Two Wire Interface, funkčne identické s rozhraním I 2 C), ktorého signály SDA a SCL je možné pripojiť vo vnútri čipu mikrokontroléra k GPIO A4 a A5 na pinovej hlavičke SV6 ( šípka (7) na obrázku 1).
V Arduino IDE je k dispozícii drôtová knižnica na ovládanie modulov I 2 C, ktorá je integrovaná do užívateľského programu pomocou #include . 2

Tipy na použitie analógovo/digitálneho prevodníka ATmega328P

V predvolenom nastavení po zapnutí prevádzkového objtage modulu mikrokontroléra Arduino NANO, analógovo-digitálny prevodník (ADC) mikrokontroléra má analógový obj.tage rozsah VADC = 0 … +5 V. V tomto prípade je +5 V prevádzkový objemtage Vcc modulu mikrokontroléra je tiež referenčným objemomtage VREF ADC za predpokladu, že terminál REF konektora SV6 (šípka (7) na obrázku 1) je odpojený. ADC ATmega328P konvertuje analógový vstup objtage VADC na jednom zo svojich vstupov A0 … A7 do digitálnej 10-bitovej hodnoty Z. Číselná hodnota Z je v binárnom resp. hexadecimálny číselný rozsah ®

Z = 00 0000 00002 … 11 1111 11112 = 000 … 3FF16.
To zodpovedá rozsahu desatinných čísel
Z = 0 … (2– 1) = 0 ….

102310

1024

Povolený rozsah analógového vstupu objtage je VADC = 0 V … 10 1023 REFV⋅
Presnosť analógovo/digitálneho prevodu závisí hlavne od kvality referenčného objtage VREF, pretože pre 10-bitovú číselnú hodnotu Z generovanú analógovo-digitálnym prevodníkom mikrokontroléra platí:

Z =1024 (rovnica 1)

VADC je vstupný objtage analógovo/digitálneho prevodníka na jednom z jeho vstupov A0 … A7 a VREF je referenčný objemtage sada pre prevodník. Referenčný svtage možno merať vysokoimpedančným voltmetrom medzi svorkou REF SV6 a zemou obvodu GND. Výsledkom analógovo/digitálnej konverzie je celočíselná hodnota, tj akékoľvek desatinné miesta vyplývajúce z delenia dvoch obj.tages VADC a VREF sú prerušené. Prevádzkový objem +5 VtagNapájanie z PC cez USB kábel je generované spínaným napájaním PC. Výstup objtage spínaného zdroja má zvyčajne nezanedbateľný AC objtagKomponent na ňom navrstvený, čo znižuje presnosť analógovo/digitálnej konverzie. Lepšie výsledky možno dosiahnuť použitím +3.3 V pomocného objtage stabilizovaný lineárnym objtage regulátor v MCCAB Training Board ako referenčný zväzoktage pre analógovo/digitálny prevodník. Na tento účel sa analógovo-digitálny prevodník ATmega328P inicializuje v programe inštrukciou analogReference(EXTERNAL); // nastaví objtage na kolíku REF ako referenčný objtage podľa zmeneného odkazu objtage a kolík REF kolíkovej hlavičky SV6 (šípka (7) na obrázku 1) je pripojený k susednému +3.3 V kolíku 3V3 na kolíkovej hlavičke SV6 cez Dupont kábel alebo prepojku.
Upozorňujeme, že analógový objtage VADC pri referenčnom svtage VREF = 3.3 V sa stále konvertuje na digitálne 10-bitové hodnoty v rozsahu 0 … 102310, ale rozsah merania analógovo/digitálneho prevodníka sa zníži na rozsah VADC = 0 … +3.297 V.
Na oplátku sa dosiahne jemnejšie rozlíšenie výsledkov konverzie, pretože LSB (najmenšia rozlíšiteľná hodnota) je teraz len 3.2 mV.

Vstupný objemtage VADC analógovo-digitálneho prevodníka na jeho analógových vstupoch A0 … A7 na kolíkovej hlavici SV6 musí byť vždy menšia ako hodnota VREF na svorke REF SV6!
Používateľ musí zabezpečiť, aby VADC < VREF!
Pre „Presnosť A/D konverzie“ pozri tiež poznámku na strane 11.

Knižnica „MCCAB_Lib“ pre školiacu radu MCCAB

Na podporu používateľa pri ovládaní mnohých hardvérových komponentov (spínače, tlačidlá, LED diódy, matica 3 × 3 LED, bzučiak) na školiacom paneli MCCAB je k dispozícii knižnica „MCCAB_Lib“, ktorú je možné bezplatne stiahnuť z internetovej stránky.  www.elektor.com/20440 nákupcami cvičnej dosky.

Ďalšia literatúra o používaní školiacej rady MCCAB

V knihe “Microcontrollers Hands-On Course for Arduino Starters” (ISBN 978-3-89576-5452) nájdete nielen podrobný úvod do programovania mikrokontrolérov a do programovacieho jazyka C, ktorý sa používa v Arduino IDE. pre písanie programov, ale aj podrobný popis metód knižnice “MCCAB_Lib” a rôzne aplikácie napr.amplesov a cvičebných programov na používanie školiacej rady MCCAB.

Dokumenty / zdroje

elektor Arduino NANO Training Board MCCAB [pdfNávod na obsluhu Arduino NANO Training Board MCCAB, Arduino, NANO Training Board MCCAB, Training Board MCCAB, Board MCCAB

Referencie

• Používateľská príručka