Οδηγίες Λειτουργίας
Elektor Arduino
ΝΑΝΟ
Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB®
Αναθ. 3.3

Αγαπητέ πελάτη, το MCCAB Training Board κατασκευάζεται σύμφωνα με τις ισχύουσες ευρωπαϊκές οδηγίες και επομένως φέρει το σήμα CE. Η προβλεπόμενη χρήση του περιγράφεται σε αυτές τις οδηγίες λειτουργίας. Εάν τροποποιήσετε το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο του MCCAB ή δεν το χρησιμοποιήσετε σύμφωνα με τον προορισμό του, είστε μόνοι υπεύθυνοι για τη συμμόρφωση με τους ισχύοντες κανόνες.
Ως εκ τούτου, χρησιμοποιήστε μόνο το MCCAB Training Board και όλα τα εξαρτήματα που υπάρχουν πάνω του όπως περιγράφεται σε αυτές τις οδηγίες λειτουργίας. Μπορείτε να μεταβιβάσετε μόνο το MCCAB Training Board μαζί με αυτό το εγχειρίδιο λειτουργίας.
Όλες οι πληροφορίες σε αυτό το εγχειρίδιο αναφέρονται στο MCCAB Training Board με το επίπεδο έκδοσης Rev. 3.3. Το επίπεδο έκδοσης του Training Board είναι τυπωμένο στην κάτω πλευρά του (βλ. Εικόνα 13 στη σελίδα 20). Μπορείτε να λάβετε την τρέχουσα έκδοση αυτού του εγχειριδίου από το webτοποθεσία www.elektor.com/20440 για λήψη. Το ARDUINO και άλλες επωνυμίες και λογότυπα Arduino είναι σήματα κατατεθέντα της Arduino SA. ®

Ανακύκλωση

Ο χρησιμοποιημένος ηλεκτρικός και ηλεκτρονικός εξοπλισμός πρέπει να ανακυκλώνεται ως ηλεκτρονικό απόβλητο και δεν πρέπει να απορρίπτεται στα οικιακά απορρίμματα.
Το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB περιέχει πολύτιμες πρώτες ύλες που μπορούν να ανακυκλωθούν.
Επομένως, πετάξτε τη συσκευή στην κατάλληλη αποθήκη συλλογής. (Οδηγία ΕΕ 2012/19 / ΕΕ). Η δημοτική σας διοίκηση θα σας πει πού θα βρείτε το πλησιέστερο δωρεάν σημείο συλλογής.

Οδηγίες ασφαλείας

Αυτές οι οδηγίες λειτουργίας για το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB περιέχουν σημαντικές πληροφορίες για τη θέση σε λειτουργία και τη λειτουργία!
Επομένως, διαβάστε προσεκτικά ολόκληρο το εγχειρίδιο λειτουργίας πριν χρησιμοποιήσετε την σανίδα προπόνησης για πρώτη φορά, για να αποφύγετε τραυματισμό στη ζωή και στα άκρα λόγω ηλεκτροπληξίας, πυρκαγιάς ή σφαλμάτων λειτουργίας, καθώς και ζημιάς στον πίνακα εκπαίδευσης.
Κάντε αυτό το εγχειρίδιο διαθέσιμο σε όλους τους άλλους χρήστες του εκπαιδευτικού πίνακα.
Το προϊόν έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με το πρότυπο IEC 61010-031 και έχει ελεγχθεί και έφυγε από το εργοστάσιο σε ασφαλή κατάσταση. Ο χρήστης πρέπει να τηρεί τους κανονισμούς που ισχύουν για το χειρισμό ηλεκτρικού εξοπλισμού, καθώς και όλες τις γενικά αποδεκτές πρακτικές και διαδικασίες ασφαλείας. Ειδικότερα, οι κανονισμοί VDE VDE 0100 (σχεδιασμός, εγκατάσταση και δοκιμή χαμηλού όγκουtage ηλεκτρικά συστήματα), VDE 0700 (ασφάλεια ηλεκτρικού εξοπλισμού για οικιακή χρήση) και VDE 0868 (εξοπλισμός ήχου/εικόνας, τεχνολογίας πληροφοριών και επικοινωνιών) πρέπει να αναφέρονται εδώ.
Στις εμπορικές εγκαταστάσεις ισχύουν και οι κανονισμοί πρόληψης ατυχημάτων των εμπορικών εργοδοτικών ασφαλιστικών ενώσεων αστικής ευθύνης.

Χρησιμοποιούνται σύμβολα ασφαλείας

Προειδοποίηση ηλεκτρικού κινδύνου
Αυτό το σημάδι υποδεικνύει καταστάσεις ή πρακτικές που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε θάνατο ή προσωπικό τραυματισμό.
Γενικό προειδοποιητικό σήμα
Αυτό το σήμα υποδεικνύει συνθήκες ή πρακτικές που μπορεί να προκαλέσουν ζημιά στο ίδιο το προϊόν ή στον συνδεδεμένο εξοπλισμό.

2.1 Τροφοδοτικό
Προσοχή:

• Σε καμία περίπτωση δεν επιτρέπεται το αρνητικό voltages ή voltagΕίναι μεγαλύτερα από +5 V να συνδέονται με την Εκπαιδευτική Πίνακα MCCAB. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι οι είσοδοι VX1 και VX2, εδώ η είσοδος voltagΤα es μπορεί να είναι στην περιοχή από +8 V έως +12 V (βλ. ενότητα 4.2).
• Μη συνδέετε ποτέ άλλο ηλεκτρικό δυναμικό στη γραμμή γείωσης (GND, 0 V).
• Ποτέ μην εναλλάσσετε τις συνδέσεις με γείωση (GND, 0 V) ​​και +5 V, γιατί αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα μόνιμη ζημιά στην Εκπαιδευτική Επιτροπή MCCAB!
• Ειδικότερα, μην συνδέετε ποτέ ρεύμα ~230 V ή ~115 V voltagε στο Εκπαιδευτικό Συμβούλιο του MCCAB!
  Υπάρχει κίνδυνος για τη ζωή!!!

2.2 Χειρισμός και περιβαλλοντικές συνθήκες
Για την αποφυγή θανάτου ή τραυματισμού και για την προστασία της συσκευής από ζημιά, πρέπει να τηρούνται αυστηρά οι ακόλουθοι κανόνες:

• Ποτέ μη λειτουργείτε το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB σε δωμάτια με εκρηκτικούς ατμούς ή αέρια.
• Εάν νέοι ή άτομα που δεν είναι εξοικειωμένα με το χειρισμό ηλεκτρονικών κυκλωμάτων συνεργάζονται με το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο του MCCAB, π.χ. στο πλαίσιο της εκπαίδευσης, κατάλληλα εκπαιδευμένο προσωπικό σε υπεύθυνη θέση πρέπει να επιβλέπει αυτές τις δραστηριότητες.
  Η χρήση από παιδιά κάτω των 14 ετών δεν προορίζεται και πρέπει να αποφεύγεται.
• Εάν το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB εμφανίσει σημάδια ζημιάς (π.χ. λόγω μηχανικής ή ηλεκτρικής καταπόνησης), δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για λόγους ασφαλείας.
• Το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB επιτρέπεται να χρησιμοποιείται μόνο σε καθαρό και στεγνό περιβάλλον σε θερμοκρασίες έως +40 °C.

2.3 Επισκευή και συντήρηση

• Για την αποφυγή υλικών ζημιών ή σωματικών βλαβών, οποιεσδήποτε επισκευές μπορεί να είναι απαραίτητες μπορούν να εκτελούνται μόνο από κατάλληλα εκπαιδευμένο εξειδικευμένο προσωπικό και χρησιμοποιώντας γνήσια ανταλλακτικά.
• Το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB δεν περιέχει εξαρτήματα που μπορούν να επισκευαστούν από το χρήστη.

Προβλεπόμενη χρήση

Το MCCAB Training Board έχει αναπτυχθεί για απλή και γρήγορη διδασκαλία γνώσεων σχετικά με τον προγραμματισμό και τη χρήση ενός συστήματος μικροελεγκτή.
Το προϊόν έχει σχεδιαστεί αποκλειστικά για σκοπούς εκπαίδευσης και εξάσκησης. Οποιαδήποτε άλλη χρήση, π.χ., σε εγκαταστάσεις βιομηχανικής παραγωγής, δεν επιτρέπεται.

Προσοχή: Το MCCAB Training Board προορίζεται μόνο για χρήση με σύστημα μικροελεγκτή Arduino® NANO (βλ. Εικόνα 2) ή μονάδα μικροελεγκτή που είναι 100% συμβατή με αυτό. Αυτή η μονάδα πρέπει να λειτουργεί με έναν τόμο λειτουργίαςtage του Vcc = +5V. Διαφορετικά, υπάρχει κίνδυνος μη αναστρέψιμης βλάβης ή καταστροφής της μονάδας μικροελεγκτή, της πλακέτας εκπαίδευσης και των συσκευών που είναι συνδεδεμένες στην πλακέτα εκπαίδευσης.
Προσοχή: ΤομtagΟι είσοδοι από +8 V έως +12 V μπορούν να συνδεθούν στις εισόδους VX1 και VX2 της πλακέτας εκπαίδευσης (βλ. ενότητα 4.2 αυτού του εγχειριδίου). Ο τόμtagΣε όλες τις άλλες εισόδους του πίνακα εκπαίδευσης πρέπει να είναι από 0 V έως +5 V.
Προσοχή: Αυτές οι οδηγίες λειτουργίας περιγράφουν πώς να συνδέσετε και να χειριστείτε σωστά το MCCAB Training Board με τον υπολογιστή του χρήστη και τυχόν εξωτερικές μονάδες. Λάβετε υπόψη ότι δεν επηρεάζουμε τα σφάλματα λειτουργίας ή/και σύνδεσης που προκαλούνται από τον χρήστη. Ο χρήστης είναι μόνος υπεύθυνος για τη σωστή σύνδεση της πλακέτας εκπαίδευσης με τον υπολογιστή του χρήστη και τυχόν εξωτερικές μονάδες, καθώς και για τον προγραμματισμό και τη σωστή λειτουργία της! Για όλες τις ζημιές που προκύπτουν από λανθασμένη σύνδεση, λάθος έλεγχο, λάθος προγραμματισμό ή/και λάθος λειτουργία, ο χρήστης είναι αποκλειστικά υπεύθυνος! Οι αξιώσεις αστικής ευθύνης εναντίον μας είναι κατανοητό ότι αποκλείονται σε αυτές τις περιπτώσεις.

Οποιαδήποτε άλλη χρήση εκτός από αυτή που καθορίζεται δεν επιτρέπεται! Η Εκπαιδευτική Πίνακας MCCAB δεν πρέπει να τροποποιηθεί ή να μετατραπεί, καθώς κάτι τέτοιο θα μπορούσε να την καταστρέψει ή να θέσει σε κίνδυνο τον χρήστη (βραχυκύκλωμα, κίνδυνος υπερθέρμανσης και πυρκαγιάς, κίνδυνος ηλεκτροπληξίας). Εάν προκύψει προσωπικός τραυματισμός ή υλική ζημιά ως αποτέλεσμα ακατάλληλης χρήσης του πίνακα εκπαίδευσης, αυτό είναι αποκλειστική ευθύνη του χειριστή και όχι του κατασκευαστή.

Το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB και τα στοιχεία του

Το Σχήμα 1 δείχνει το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB με τα στοιχεία ελέγχου του. Η πλακέτα εκπαίδευσης τοποθετείται απλώς σε μια ηλεκτρικά μη αγώγιμη επιφάνεια εργασίας και συνδέεται με τον υπολογιστή του χρήστη μέσω καλωδίου mini-USB (βλ. ενότητα 4.3).
Ειδικά σε συνδυασμό με το «Μικροελεγκτές Hands-On Course for Arduino Starters» (ISBN 978-3-89576-545-2), που δημοσιεύτηκε από την Elektor, το MCCAB Training Board είναι ιδανικό για εύκολη και γρήγορη εκμάθηση προγραμματισμού και χρήση ενός σύστημα μικροελεγκτή. Ο χρήστης δημιουργεί τα προγράμματα άσκησής του για το MCCAB Training Board στον υπολογιστή του στο Arduino IDE, ένα περιβάλλον ανάπτυξης με ενσωματωμένο μεταγλωττιστή C/C++, τον οποίο μπορεί να κατεβάσει δωρεάν από το webτοποθεσία  

Εικόνα 1: Το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB, Αναθ. 3.3

Τα στοιχεία λειτουργίας και εμφάνισης στο Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB:

1. 11 × LED (ένδειξη κατάστασης για τις εισόδους/εξόδους D2 … D12)
2. Κεφαλίδα JP6 για τη σύνδεση των LED LD10 … LD20 με τα GPIO D2 … D12 που τους έχουν εκχωρηθεί
3. Μπλοκ ακροδεκτών SV5 (διανομέας) για τις εισόδους/εξόδους του μικροελεγκτή
4. Κουμπί RESET
5. Μονάδα μικροελεγκτή Arduino® NANO (ή συμβατή) με υποδοχή mini USB
6. LED "L", συνδεδεμένο στο GPIO D13
7. Σύνδεσμος SV6 (διανομέας) για τις εισόδους/εξόδους του μικροελεγκτή
8. Ποτενσιόμετρο P1
9. Καρφιτσώστε την κεφαλίδα JP3 για την επιλογή του λειτουργικού τόμουtage των ποτενσιομέτρων P1 και P2
10. Ποτενσιόμετρο P2
11. Pin header JP4 για την επιλογή του σήματος στην ακίδα X της λωρίδας σύνδεσης SV12
12. Λωρίδα σύνδεσης SV12: Διεπαφή SPI 5 V (το σήμα στην ακίδα X επιλέγεται μέσω JP4)
13. Λωρίδα σύνδεσης SV11: Διεπαφή SPI 3.3 V
14. Μπλοκ ακροδεκτών SV10: Διασύνδεση IC 5 V
15. Μπλοκ ακροδεκτών SV8: Διεπαφή I2 C 3.3 V
16. Μπλοκ ακροδεκτών SV9: 22 Διεπαφή IC 3.3 V
17. Μπλοκ ακροδεκτών SV7: Εναλλαγή εξόδου για εξωτερικές συσκευές
18. Οθόνη LC με 2 x 16 χαρακτήρες
19. 6 × διακόπτες με κουμπιά K1 … K6
20. 6 × συρόμενοι διακόπτες S1 … S6
21. Pin header JP2 για τη σύνδεση των διακοπτών στις εισόδους του μικροελεγκτή.
22. Μπλοκ ακροδεκτών SV4: διανομέας για τον τόμο λειτουργίαςtages
23. Piezo buzzer Buzzer1
24. Μπλοκ ακροδεκτών SV1: Εναλλαγή εξόδου για εξωτερικές συσκευές
25. Λωρίδα ακροδεκτών SV3: Στήλες της μήτρας LED 3 × 3 (έξοδοι D6 … D8 με αντιστάσεις σειράς 330 Ω)
26. Λωρίδα σύνδεσης SV2: 2 x 13 ακίδες για σύνδεση εξωτερικών μονάδων
27. 3 × 3 LED matrix (9 κόκκινα LED)
28. Pin header JP1 για τη σύνδεση των σειρών της μήτρας LED 3 × 3 με τον μικροελεγκτή GPIOs D3 … D5
29. Ένας βραχυκυκλωτήρας στη θέση "Buzzer" της κεφαλίδας ακίδας JP6 συνδέει το Buzzer1 με το GPIO D9 του μικροελεγκτή.

Οι επιμέρους έλεγχοι στον πίνακα εκπαίδευσης εξηγούνται λεπτομερώς στις επόμενες ενότητες.

4.1 Η μονάδα μικροελεγκτή Arduino® NANO 
Το NANO ή μια μονάδα μικροελεγκτή συμβατή με αυτό είναι συνδεδεμένη στην εκπαιδευτική πλακέτα MCCAB (βλ. βέλος (5) στο Σχήμα 1 καθώς και στο Σχήμα 2 και Μ1 στο Σχήμα 4). Αυτή η μονάδα είναι εξοπλισμένη με τον μικροελεγκτή AVR ATmega328P, ο οποίος ελέγχει τα περιφερειακά εξαρτήματα στην πλακέτα εκπαίδευσης. Επιπλέον, υπάρχει ένα ενσωματωμένο κύκλωμα μετατροπέα στην κάτω πλευρά της μονάδας, το οποίο συνδέει τη σειριακή διεπαφή του μικροελεγκτή UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) με τη διασύνδεση USB του υπολογιστή. Αυτή η διεπαφή χρησιμοποιείται επίσης για τη φόρτωση προγραμμάτων που δημιουργούνται από τον χρήστη στον υπολογιστή του στον μικροελεγκτή ή για τη μεταφορά δεδομένων προς/από τη σειριακή οθόνη του Arduino IDE (περιβάλλον ανάπτυξης). Τα δύο LED TX και RX στο Σχήμα 2 υποδεικνύουν την κίνηση δεδομένων στις σειριακές γραμμές TxD και RxD του μικροελεγκτή. Ένα Arduino ®

Εικόνα 2: Μονάδα μικροελεγκτή Arduino® NANO (Πηγή: www.arduino.cc)

Η λυχνία LED L (βλ. Εικόνα 2 και βέλος (6) στην Εικόνα 1 – η ονομασία "L" μπορεί να είναι διαφορετική για τους συμβατούς κλώνους Arduino NANO) συνδέεται μόνιμα στο GPIO D13 του μικροελεγκτή μέσω μιας αντίστασης σειράς και υποδεικνύει την κατάστασή του LOW ή ΥΨΗΛΟΣ. Το +5 V voltagΟ ρυθμιστής στην κάτω πλευρά της μονάδας σταθεροποιεί την έντασηtagΠαρέχεται εξωτερικά στο MCCAB Training Board μέσω της εισόδου VIN της μονάδας Arduino ® NANO (βλ. ενότητα 4.2).
Πατώντας το κουμπί RESET στο επάνω μέρος της μονάδας Arduino ® NANO (βλ. Εικόνα 2 και βέλος (4) στην Εικόνα 1), ο μικροελεγκτής ρυθμίζεται σε μια καθορισμένη αρχική κατάσταση και ένα ήδη φορτωμένο πρόγραμμα επανεκκινείται. i Όλες οι είσοδοι και έξοδοι του μικροελεγκτή που είναι σημαντικές για τον χρήστη συνδέονται με τις δύο λωρίδες ακροδεκτών SV5 και SV6 (βέλος (3) και βέλος (7) στο σχήμα 1). Μέσω υποδοχών – τα λεγόμενα καλώδια Dupont (βλ. Εικόνα 3) – οι είσοδοι/έξοδοι του μικροελεγκτή (ονομάζονται επίσης GPIO = Είσοδοι/Έξοδοι γενικής χρήσης) που βγαίνουν στο SV5 και στο SV6 μπορούν να συνδεθούν με στοιχεία λειτουργίας (κουμπιά, διακόπτες , …) στο Εκπαιδευτικό Συμβούλιο του MCCAB ή σε εξωτερικά μέρη.

Εικόνα 3: Διαφορετικοί τύποι καλωδίων Dupont για τη σύνδεση των GPIO στα στοιχεία ελέγχου

Ο χρήστης πρέπει να διαμορφώσει κάθε GPIO της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® NANO στις δύο λωρίδες σύνδεσης SV5 και SV6 (βέλος (3) και βέλος (7) στο σχήμα 1), το οποίο συνδέεται μέσω ενός καλωδίου Dupont σε μια υποδοχή στην εκπαίδευση πλακέτα ή σε εξωτερικό βύσμα, στο πρόγραμμά του για την απαιτούμενη κατεύθυνση δεδομένων ως είσοδο ή έξοδο!
Η κατεύθυνση δεδομένων ορίζεται με την οδηγία
pinMode (gpio, κατεύθυνση); // για "gpio" εισάγετε τον αντίστοιχο αριθμό pin // για "direction" εισάγετε "INPUT" ή "OUTPUT"
Examples:
pinMode(2, OUTPUT); // Το GPIO D2 έχει οριστεί ως έξοδος
pinMode(13, INPUT); // Το GPIO D13 έχει οριστεί ως είσοδος
Το Σχήμα 4 δείχνει την καλωδίωση της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® NANO M1 στον πίνακα εκπαίδευσης MCCAB.

Εικόνα 4: Η καλωδίωση της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® NANO στον πίνακα εκπαίδευσης MCCAB
Τα πιο σημαντικά δεδομένα της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® NANO:

•Λειτουργικός τόμοςtage Vcc:	+5 V
•Εξωτερικά παρεχόμενο voltagε στο VIN:	+8 V έως +12 V (βλ. ενότητα 4.2)
•Αναλογικές ακίδες εισόδου του ADC:	8 (AO … A7, βλέπε παρακάτω μ σημειώσεις)
•Ψηφιακές ακίδες εισόδου/εξόδου:	12 (D2 … D13) αντιστοιχ. 16 (βλέπε σημειώσεις)
•Τρέχουσα κατανάλωση της μονάδας NANO:	περίπου. 20 mA
•Μέγιστη. ρεύμα εισόδου/εξόδου ενός GPIO:	40 mA
•Άθροισμα ρευμάτων εισόδου/εξόδου όλων των GPIO:	μέγιστο 200 mA
•Μνήμη οδηγιών (μνήμη Flash):	32 KB
•Μνήμη εργασίας (μνήμη RAM):	2 KB
•Μνήμη EEPROM:	1 KB
•Συχνότητα ρολογιού:	16 MHz
• Σειριακές διεπαφές:	SPI, I2C (για το UART φαίνονται σημειώσεις)

Σημειώσεις

• Τα GPIO D0 και D1 (ακίδα 2 και ακίδα 1 της μονάδας M1 στο Σχήμα 4) αντιστοιχίζονται με τα σήματα RxD και TxD του UART του μικροελεγκτή και χρησιμοποιούνται για τη σειριακή σύνδεση μεταξύ του MCCAB Training Board και της θύρας USB του υπολογιστή . Επομένως, είναι διαθέσιμα στον χρήστη μόνο σε περιορισμένο βαθμό (βλ. επίσης ενότητα 4.3).
• Τα GPIO A4 και A5 (ακροδέκτης 23 και ακροδέκτης 24 της μονάδας M1 στο Σχήμα 4) έχουν εκχωρηθεί στα σήματα SDA και SCL της διεπαφής IC του μικροελεγκτή (βλ. ενότητα 4.13) και επομένως δεσμεύονται για τη σειριακή σύνδεση με την οθόνη LC στην το MCCAB Training Board (βλ. ενότητα 4.9) και τις εξωτερικές μονάδες I 2 C που συνδέονται με τις λωρίδες σύνδεσης SV8, SV9 και SV10 (βέλη (15), (16) και (14) στην Εικόνα 1). Επομένως, είναι διαθέσιμα στον χρήστη μόνο για εφαρμογές I 2 C.
• Οι ακίδες A6 και A7 (ακοί 25 και 26 του μικροελεγκτή ATmega328P στο Σχήμα 4 μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο ως αναλογικές είσοδοι για τον Αναλογικό/Ψηφιακό Μετατροπέα (ADC) του μικροελεγκτή. Δεν πρέπει να διαμορφωθούν μέσω του Function pinMode() (ούτε καν ως είσοδος!), αυτό θα οδηγούσε σε εσφαλμένη συμπεριφορά του σκίτσου A6 και A7 συνδέονται μόνιμα στους ακροδέκτες των υαλοκαθαριστήρων των ποτενσιομέτρων P1 και P2 (βέλος (8) και βέλος (10) στο Σχήμα 1), βλέπε ενότητα 4.3. .
• Οι συνδέσεις A0 … A3 στην κεφαλίδα ακροδεκτών SV6 (βέλος (7) στο Σχήμα 1) είναι καταρχήν αναλογικές είσοδοι για τον Αναλογικό/Ψηφιακό Μετατροπέα του μικροελεγκτή. Ωστόσο, εάν τα 12 ψηφιακά GPIO D2 … D13 δεν επαρκούν για μια συγκεκριμένη εφαρμογή, το A0… A3 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως ψηφιακές είσοδοι/έξοδοι. Στη συνέχεια απευθύνονται μέσω των αριθμών pin 14 (A0) … 17 (A3). 2 Π.χamples: pinMode(15, OUTPUT); // Το A1 χρησιμοποιείται ως ψηφιακή έξοδος pinMode(17, INPUT); // Το A3 χρησιμοποιείται ως ψηφιακή είσοδος
• Ο ακροδέκτης D12 στην κεφαλίδα καρφίτσας SV5 (βέλος (3) στο Σχήμα 1) και οι ακίδες D13 και A0 … A3 στην κεφαλίδα καρφίτσας SV6 (βέλος (7) στο σχήμα 1) δρομολογούνται στην κεφαλίδα καρφίτσας JP2 (βέλος (21) στην εικόνα 1) και μπορεί να συνδεθεί στους διακόπτες S1 … S6 ή στα κουμπιά K1 … K6 που συνδέονται σε αυτούς παράλληλα, βλέπε επίσης ενότητα 4.6. Σε αυτήν την περίπτωση, η αντίστοιχη ακίδα πρέπει να διαμορφωθεί ως ψηφιακή είσοδος με την εντολή pinMode.

Ακρίβεια μετατροπής A/D
Τα ψηφιακά σήματα μέσα στο τσιπ του μικροελεγκτή δημιουργούν ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβεια των αναλογικών μετρήσεων.
Εάν ένα από τα GPIO A0 … A3 χρησιμοποιείται ως ψηφιακή έξοδος, είναι επομένως σημαντικό να μην αλλάξει ενώ πραγματοποιείται αναλογική/ψηφιακή μετατροπή σε άλλη αναλογική είσοδο! Μια αλλαγή του ψηφιακού σήματος εξόδου στο A0 … A3 κατά τη διάρκεια μιας αναλογικής/ψηφιακής μετατροπής σε μια από τις άλλες αναλογικές εισόδους A0… A7 μπορεί να παραποιήσει σημαντικά το αποτέλεσμα αυτής της μετατροπής.
Η χρήση της διεπαφής IC (A4 και A5, βλέπε ενότητα 4.13) ή των GPIO A0 … A3 ως ψηφιακές εισόδους δεν επηρεάζει την ποιότητα των αναλογικών/ψηφιακών μετατροπών.

4.2 Η τροφοδοσία του MCCAB Training Board
Το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο MCCAB συνεργάζεται με ονομαστικό λειτουργικό DC voltage του Vcc = +5 V, το οποίο του παρέχεται συνήθως μέσω της υποδοχής mini-USB της μονάδας μικροελεγκτή Arduino NANO από τον συνδεδεμένο υπολογιστή (Εικόνα 5, Εικόνα 2 και βέλος (5) στην Εικόνα 1). Δεδομένου ότι ο υπολογιστής είναι συνήθως συνδεδεμένος ούτως ή άλλως για τη δημιουργία και τη μετάδοση των προγραμμάτων άσκησης, αυτός ο τύπος τροφοδοσίας είναι ιδανικός.
Για το σκοπό αυτό, η πλακέτα εκπαίδευσης πρέπει να συνδεθεί σε μια θύρα USB του υπολογιστή του χρήστη μέσω καλωδίου mini-USB. Το PC παρέχει σταθεροποιημένο DC voltagε περίπου. +5 V, το οποίο είναι γαλβανικά απομονωμένο από το δίκτυο voltage και μπορεί να φορτωθεί με μέγιστο ρεύμα 0.5 A, μέσω της διεπαφής USB του. Η παρουσία του όγκου λειτουργίας +5 VtagΤο e υποδεικνύεται από το LED με την ένδειξη ON (ή POW, PWR) στη μονάδα μικροελεγκτή (Εικόνα 5, Εικόνα 2). Το +5 V voltagΤο e που παρέχεται μέσω της υποδοχής mini-USB είναι συνδεδεμένο στον πραγματικό τόμο λειτουργίαςtage Vcc στη μονάδα μικροελεγκτή NANO Arduino μέσω της προστατευτικής διόδου D. Ο πραγματικός όγκος λειτουργίαςtage Vcc μειώνεται ελαφρώς σε Vcc ≈ +4.7 V λόγω του όγκουtage πτώση στη δίοδο προστασίας D. Αυτή η μικρή μείωση του όγκου λειτουργίαςtagΤο e δεν επηρεάζει τη λειτουργία της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® NANO. ® Εναλλακτικά, η πλακέτα προπόνησης μπορεί να τροφοδοτηθεί από εξωτερικό DC voltagε πηγή. Αυτός ο τόμοςtage, που εφαρμόζεται είτε στον ακροδέκτη VX1 είτε στον ακροδέκτη VX2, πρέπει να είναι στην περιοχή VExt = +8 … +12 V. Η εξωτερική έντασηtagΤο e τροφοδοτείται στον ακροδέκτη 30 (= VIN) της μονάδας μικροελεγκτή NANO Arduino είτε μέσω της υποδοχής SV4 είτε από μια εξωτερική μονάδα συνδεδεμένη στην υποδοχή SV2 (βλ. Εικόνα 5, Εικόνα 4 και βέλος (22) ή βέλος (26) στην Εικόνα 1) . Εφόσον η πλακέτα τροφοδοτείται με ρεύμα από τον συνδεδεμένο υπολογιστή μέσω της υποδοχής USB, δεν είναι δυνατή η αντιστροφή της πολικότητας της έντασης λειτουργίαςtagμι. Οι δύο εξωτερικοί τόμtagΤα στοιχεία που μπορούν να δοθούν στις συνδέσεις VX1 και VX2 αποσυνδέονται με διόδους, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4. 

Οι δίοδοι D2 και D3 παρέχουν μια αποσύνδεση των δύο εξωτερικών τόμωνtages στα VX1 και VX2, στην περίπτωση voltagΤο e θα πρέπει να εφαρμόζεται και στις δύο εξωτερικές εισόδους ταυτόχρονα κατά λάθος, γιατί λόγω των διόδων μόνο το υψηλότερο από τα δύο voltages μπορούν να φτάσουν στο VIN εισόδου (ακίδα 30, βλέπε Εικόνα 5 και Εικόνα 4) της μονάδας μικροελεγκτή NANO M1 του Arduino.
Το εξωτερικό DC voltagΤο e που παρέχεται στη μονάδα μικροελεγκτή στην υποδοχή VIN μειώνεται στα +5 V και σταθεροποιείται από την ενσωματωμένη έντασηtage ρυθμιστής στην κάτω πλευρά της μονάδας μικροελεγκτή (βλ. Εικόνα 2). Ο όγκος λειτουργίας +5 Vtage που δημιουργείται από τον τόμtagΟ ρυθμιστής e είναι συνδεδεμένος στην κάθοδο της διόδου D στο σχήμα 5. Η άνοδος του D συνδέεται επίσης στο δυναμικό +5 V από τον υπολογιστή όταν είναι συνδεδεμένη η σύνδεση USB στον υπολογιστή. Η δίοδος D είναι επομένως μπλοκαρισμένη και δεν έχει επίδραση στη λειτουργία του κυκλώματος. Η παροχή ρεύματος μέσω του καλωδίου USB είναι απενεργοποιημένη σε αυτήν την περίπτωση. Το +3.3 V βοηθητικό voltagΤο e δημιουργείται στο MCCAB Training Board από έναν γραμμικό τόμοtagρυθμιστής e από τον όγκο λειτουργίας +5 Vtage Vcc της μονάδας μικροελεγκτή και μπορεί να παρέχει μέγιστο ρεύμα 200 mA.

Συχνά σε έργα, η πρόσβαση στο λειτουργικό τόμtages απαιτείται, π.χ., για τον τόμtagπρομήθεια εξωτερικών μονάδων. Για το σκοπό αυτό, το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο του MCCAB παρέχει τον τόμtage διανομέας SV4 (Εικόνα 4 και βέλος (21) στο Σχήμα 1), στον οποίο βγαίνουν δύο έξοδοι για τον όγκοtage +3.3 V και τρεις έξοδοι για το voltage +5 V καθώς και έξι συνδέσεις γείωσης (GND, 0 V) ​​είναι διαθέσιμες εκτός από τον ακροδέκτη σύνδεσης VX1 για την εξωτερική έντασηtage.

4.3 Η σύνδεση USB μεταξύ του MCCAB Training Board και του υπολογιστή
Τα προγράμματα που αναπτύσσει ο χρήστης στο Arduino IDE (περιβάλλον ανάπτυξης) στον υπολογιστή του φορτώνονται στον μικροελεγκτή ATmega328P στον πίνακα εκπαίδευσης MCCAB μέσω καλωδίου USB. Για το σκοπό αυτό, η μονάδα μικροελεγκτή στην εκπαιδευτική πλακέτα MCCAB (βέλος (5) στην Εικόνα 1) πρέπει να συνδεθεί σε μια θύρα USB του υπολογιστή του χρήστη μέσω καλωδίου mini-USB.
Δεδομένου ότι ο μικροελεγκτής ATmega328P στη μονάδα μικροελεγκτή δεν έχει τη δική του διεπαφή USB στο τσιπ της, η μονάδα έχει ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα στην κάτω πλευρά της για να μετατρέπει τα σήματα USB D+ και D- στα σειριακά σήματα RxD και TxD του UART του ATmega328P.
Επιπλέον, είναι δυνατή η έξοδος δεδομένων ή η ανάγνωση δεδομένων από τη σειριακή οθόνη που είναι ενσωματωμένη στο Arduino IDE μέσω του UART του μικροελεγκτή και της επακόλουθης σύνδεσης USB.
Για το σκοπό αυτό, η βιβλιοθήκη “Serial” είναι διαθέσιμη στον χρήστη στο Arduino IDE.
Η πλακέτα εκπαίδευσης συνήθως τροφοδοτείται επίσης μέσω της διεπαφής USB του υπολογιστή του χρήστη (βλ. ενότητα 4.2).

Δεν προορίζεται ο χρήστης να χρησιμοποιεί τα σήματα RX και TX του μικροελεγκτή, τα οποία είναι συνδεδεμένα στην κεφαλίδα pin SV5 (βέλος (3) στην εικόνα 1), για σειριακή επικοινωνία με εξωτερικές συσκευές (π.χ. πομποδέκτες WLAN, Bluetooth ή παρόμοια) , γιατί αυτό μπορεί να βλάψει το ενσωματωμένο κύκλωμα μετατροπέα USB UART στην κάτω πλευρά της μονάδας μικροελεγκτή (βλ. ενότητα 4.1) παρά τις υπάρχουσες προστατευτικές αντιστάσεις! Εάν ο χρήστης το κάνει ούτως ή άλλως, πρέπει να βεβαιωθεί ότι δεν υπάρχει επικοινωνία μεταξύ του υπολογιστή και της μονάδας μικροελεγκτή Arduino NANO ταυτόχρονα! Τα σήματα που παρέχονται μέσω της υποδοχής USB θα οδηγούσαν σε βλάβη της επικοινωνίας με την εξωτερική συσκευή και, στη χειρότερη περίπτωση, σε βλάβη του υλικού! ®

4.4 Τα έντεκα LED D2 … D12 για ένδειξη κατάστασης των GPIO του μικροελεγκτή
Στο κάτω αριστερό μέρος της Εικόνας 1 μπορείτε να δείτε τα 11 LED LED10 … LED20 (βέλος (1) στην Εικόνα 1), τα οποία μπορούν να υποδείξουν την κατάσταση των εισόδων/εξόδων του μικροελεγκτή (GPIO) D2 … D12.
Το αντίστοιχο διάγραμμα κυκλώματος φαίνεται στο σχήμα 4.
Η αντίστοιχη δίοδος εκπομπής φωτός συνδέεται στο GPIO, εάν ένας βραχυκυκλωτήρας είναι συνδεδεμένος στην αντίστοιχη θέση της κεφαλίδας της ακίδας JP6 (βέλος (2) στο Σχήμα 1).
Εάν το αντίστοιχο GPIO D2 … D12 είναι σε ΥΨΗΛΗ στάθμη (+5 V) όταν το βραχυκυκλωτήρα στο JP6 είναι συνδεδεμένο, ανάβει το εκχωρημένο LED, εάν το GPIO είναι στο LOW (GND, 0 V), το LED σβήνει.

Εάν ένα από τα GPIO D2 … D12 χρησιμοποιείται ως είσοδος, μπορεί να χρειαστεί να απενεργοποιήσετε το LED που του έχει αντιστοιχιστεί αφαιρώντας τον βραχυκυκλωτήρα προκειμένου να αποφευχθεί η φόρτιση του σήματος εισόδου από το ρεύμα λειτουργίας του LED (περίπου 2 … 3 mA).
Η κατάσταση του GPIO D13 υποδεικνύεται από το δικό του LED L απευθείας στη μονάδα μικροελεγκτή (βλ. Εικόνα 1 και Εικόνα 2). Το LED L δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί.
Δεδομένου ότι οι είσοδοι/έξοδοι A0 … A7 χρησιμοποιούνται βασικά ως αναλογικές είσοδοι για τον αναλογικό/ψηφιακό μετατροπέα του μικροελεγκτή ή για ειδικές εργασίες (διεπαφή TWI), δεν διαθέτουν ψηφιακή ένδειξη κατάστασης LED για να μην αλλοιωθούν αυτές οι λειτουργίες.

4.5 Τα ποτενσιόμετρα P1 και P2
Οι περιστροφικοί άξονες των δύο ποτενσιόμετρων P1 και P2 στο κάτω μέρος του σχήματος 1 (βέλος (8) και βέλος (10) στο σχήμα 1) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη ρύθμιση όγκουtagείναι στην περιοχή 0 … VPot στις συνδέσεις υαλοκαθαριστήρων τους.
Η καλωδίωση των δύο ποτενσιόμετρων φαίνεται στο Σχήμα 6.

Εικόνα 6: Η καλωδίωση των ποτενσιόμετρων P1 και P2
Οι συνδέσεις των υαλοκαθαριστήρων των δύο ποτενσιόμετρων συνδέονται με τις αναλογικές εισόδους A6 και A7 της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® NANO μέσω των προστατευτικών αντιστάσεων R23 και R24.
Οι δίοδοι D4, D6 ή D5, D7 προστατεύουν την αντίστοιχη αναλογική είσοδο του μικροελεγκτή από πολύ υψηλή ή αρνητική έντασηtages.

Προσοχή:
Οι ακίδες A6 και A7 του ATmega328P είναι πάντα αναλογικές είσοδοι λόγω της εσωτερικής αρχιτεκτονικής chip του μικροελεγκτή. Η διαμόρφωσή τους με τη συνάρτηση pinMode() του Arduino IDE δεν επιτρέπεται και μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένη συμπεριφορά του προγράμματος.

Μέσω του αναλογικού/ψηφιακού μετατροπέα του μικροελεγκτή, το σετ voltagΤο e μπορεί να μετρηθεί με απλό τρόπο.
Example για την ανάγνωση της τιμής του ποτενσιόμετρου P1 στη σύνδεση A6: int z = analogRead(A6);
Η αριθμητική τιμή των 10 bit Z, η οποία υπολογίζεται από το voltage στο Α6 σύμφωνα με το Z = (εξίσωση 1 από την ενότητα 5) 1024⋅

Το επιθυμητό ανώτερο όριο VPot = +3.3 V αντιστοιχ. Το VPot = +5 V του εύρους ρύθμισης ρυθμίζεται με την κεφαλίδα της ακίδας JP3 (βέλος (9) στο σχήμα 1). Για να επιλέξετε VPot, είτε ο ακροδέκτης 1 είτε ο ακροδέκτης 3 του JP3 συνδέεται με τον ακροδέκτη 2 χρησιμοποιώντας ένα βραχυκυκλωτήρα.
Ο οποίος τόμtagΤο e πρέπει να ρυθμιστεί με JP3 για το VPot εξαρτάται από τον τόμο αναφοράςtage VREF του αναλογικού/ψηφιακού μετατροπέα στον σύνδεσμο REF της κεφαλίδας ακροδεκτών SV6 (βέλος (7) στην Εικόνα 1), βλέπε ενότητα 5.
Η αναφορά τόμtage VREF του μετατροπέα A/D στον ακροδέκτη REF της κεφαλίδας ακροδεκτών SV6 και του voltage VPot που καθορίζεται με JP3 πρέπει να ταιριάζει.

4.6 Οι διακόπτες S1 … S6 και τα κουμπιά K1 … K6
Ο πίνακας εκπαίδευσης MCCAB παρέχει στο χρήστη έξι κουμπιά και έξι συρόμενους διακόπτες για τις ασκήσεις του (βέλη (20) και (19) στο Σχήμα 1). Το σχήμα 7 δείχνει την καλωδίωση τους. Για να δοθεί η δυνατότητα στον χρήστη να εφαρμόζει είτε ένα μόνιμο είτε ένα παλμικό σήμα σε μία από τις εισόδους της μονάδας μικροελεγκτή M1, ένας ολισθητικός διακόπτης και ένας διακόπτης με ένα μπουτόν συνδέονται παράλληλα.
Η κοινή έξοδος καθενός από τα έξι ζεύγη διακοπτών συνδέεται μέσω μιας προστατευτικής αντίστασης (R25 … R30) στην κεφαλίδα της ακίδας JP2 (βέλος (21) στο Σχήμα 1). Η παράλληλη σύνδεση ενός συρόμενου διακόπτη και ενός διακόπτη με μια κοινή αντίσταση λειτουργίας (R31 … R36) λειτουργεί σαν μια λογική λειτουργία OR: Εάν μέσω ενός από τους δύο διακόπτες (ή και των δύο διακοπτών ταυτόχρονα) το +5 V voltagΤο e υπάρχει στην κοινή αντίσταση εργασίας, αυτό το λογικό ΥΨΗΛΟ επίπεδο μέσω της προστατευτικής αντίστασης υπάρχει επίσης στον αντίστοιχο πείρο 2, 4, 6, 8, 10 ή 12 του JP2. Μόνο όταν και οι δύο διακόπτες είναι ανοιχτοί, η κοινή τους σύνδεση είναι ανοιχτή και η αντίστοιχη ακίδα της κεφαλίδας ακίδας JP2 έλκεται στο επίπεδο LOW (0 V, GND) μέσω της σύνδεσης σειράς της προστατευτικής αντίστασης και της αντίστασης εργασίας.

Εικόνα 7: Η καλωδίωση των διακοπτών ολίσθησης / κουμπιού S1 … S6 / K1 … K6
Κάθε ακροδέκτης της κεφαλίδας της ακίδας JP2 μπορεί να συνδεθεί στην αντιστοιχισμένη είσοδο A0 … A3, D12 ή D13 του Arduino
Μονάδα μικροελεγκτή NANO μέσω βραχυκυκλωτήρα. Η ανάθεση φαίνεται στο Σχήμα 7.
Εναλλακτικά, μια σύνδεση διακόπτη στις ακίδες 2, 4, 6, 8, 10 ή 12 της κεφαλίδας ακίδων JP2 μπορεί να συνδεθεί σε οποιαδήποτε είσοδο D2 … D13 ή A0 … A3 της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® στις κεφαλίδες ακίδων SV5 ή SV6 ( βέλος (3) και βέλος (7) στην Εικόνα 1) χρησιμοποιώντας καλώδιο Dupont. Αυτός ο ευέλικτος τρόπος σύνδεσης είναι προτιμότερος από τη σταθερή αντιστοίχιση κάθε διακόπτη σε ένα συγκεκριμένο GPIO, εάν το εκχωρημένο GPIO του μικροελεγκτή ATmega328P χρησιμοποιείται για μια ειδική λειτουργία (είσοδος μετατροπέα A/D, έξοδος PWM…). Έτσι ο χρήστης μπορεί να συνδέσει τους διακόπτες του στα GPIO που είναι ελεύθερα στην αντίστοιχη εφαρμογή, δηλαδή δεν καταλαμβάνονται από κάποια ειδική λειτουργία.

Στο πρόγραμμά του, ο χρήστης πρέπει να διαμορφώσει κάθε GPIO της μονάδας μικροελεγκτή Arduino® NANO ως είσοδο, η οποία συνδέεται σε μια θύρα μεταγωγέα, χρησιμοποιώντας την εντολή pinMode(gpio, INPUT). // για το "gpio" εισάγετε τον αντίστοιχο αριθμό pin
Example: pinMode(A1, INPUT); // Το A1 έχει ρυθμιστεί ως ψηφιακή είσοδος για το S2|K2
Σε περίπτωση που ένα GPIO του μικροελεγκτή που είναι συνδεδεμένο σε διακόπτη έχει διαμορφωθεί ως έξοδος κατά λάθος, οι προστατευτικές αντιστάσεις R25 … R30 αποτρέπουν βραχυκύκλωμα μεταξύ +5 V και GND (0 V) όταν ενεργοποιείται ο διακόπτης και το GPIO έχει LOW επίπεδο στην έξοδο του.

Για να μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν διακόπτη με κουμπιά, ο συρόμενος διακόπτης που είναι συνδεδεμένος παράλληλα με αυτόν πρέπει να είναι ανοιχτός (θέση "0")! Διαφορετικά, η κοινή τους έξοδος είναι μόνιμα σε ΥΨΗΛΟ επίπεδο, ανεξάρτητα από τη θέση του διακόπτη του κουμπιού.
Οι θέσεις των διακοπτών των συρόμενων διακοπτών σημειώνονται με «0» και «1» στον πίνακα εκπαίδευσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.
Το Σχήμα 8 δείχνει: Εάν ο διακόπτης βρίσκεται στη θέση «1», η έξοδος του διακόπτη είναι συνδεδεμένη στα +5 V (HIGH), στη θέση «0» η έξοδος του διακόπτη είναι ανοιχτή.

4.7 Ο πιεζοφωνικός βομβητής Buzzer1
Το επάνω αριστερό μέρος του Σχήματος 1 δείχνει το Buzzer1 (βέλος (23) στο Σχήμα 1), το οποίο επιτρέπει στο χρήστη να εκπέμπει τόνους διαφορετικών συχνοτήτων. Το βασικό του κύκλωμα φαίνεται στο Σχήμα 9.
Το Buzzer1 μπορεί να συνδεθεί με το GPIO D9 του μικροελεγκτή στην εκπαιδευτική πλακέτα MCCAB μέσω ενός βραχυκυκλωτήρα στη θέση "Buzzer" της κεφαλίδας της ακίδας JP6 (βέλος (29) στην εικόνα 1) (βλ. Εικόνα 9, Εικόνα 4 και βέλος (2) στο Σχήμα 1). Ο βραχυκυκλωτήρας μπορεί να αφαιρεθεί εάν το GPIO D9 απαιτείται σε ένα πρόγραμμα για άλλους σκοπούς.
Εάν αφαιρεθεί ο βραχυκυκλωτήρας, είναι επίσης δυνατό να εφαρμοστεί ένα εξωτερικό σήμα στον ακροδέκτη 24 της κεφαλίδας ακίδας JP6 μέσω ενός καλωδίου Dupont και να εξέλθει από το Buzzer1.

Εικόνα 9: Η καλωδίωση του Buzzer1
Για να δημιουργήσει ήχους, ο χρήστης πρέπει να δημιουργήσει ένα σήμα στο πρόγραμμά του που αλλάζει με την επιθυμητή συχνότητα τόνου στην έξοδο D9 του μικροελεγκτή (σκίτσο στα δεξιά στο Σχήμα 9).
Αυτή η γρήγορη ακολουθία ΥΨΗΛΩΝ και ΧΑΜΗΛΩΝ επιπέδων εφαρμόζει ένα ορθογώνιο AC voltage στο Buzzer1, το οποίο παραμορφώνει περιοδικά την κεραμική πλάκα στο εσωτερικό του βομβητή για να παράγει ηχητικές δονήσεις στην κατάλληλη συχνότητα τόνου.

Ένας ακόμη απλούστερος τρόπος για να δημιουργήσετε έναν τόνο είναι να χρησιμοποιήσετε το T/C1 (Χρονοδιακόπτης/Μετρητής 1) του μικροελεγκτή: Η έξοδος T/C1 OC1A του μικροελεγκτή AVR ATmega328P στη μονάδα μικροελεγκτή NANO Arduino μπορεί να συνδεθεί στο GPIO D9 μέσα στον μικροελεγκτή τσιπ. Με τον κατάλληλο προγραμματισμό του T/C1, είναι πολύ εύκολο να δημιουργηθεί ένα ορθογώνιο σήμα του οποίου η συχνότητα f = ® 1 ?? (T είναι η περίοδος του σήματος ορθογωνίου) μετατρέπεται στον επιθυμητό τόνο από το βομβητή. Το Σχήμα 10 δείχνει ότι ένας πιεζοφωνικός βομβητής δεν είναι ηχείο hi-fi. Όπως φαίνεται, η απόκριση συχνότητας ενός πιεζοφωνικού βομβητή κάθε άλλο παρά γραμμική είναι. Το διάγραμμα στο Σχήμα 10 δείχνει τη στάθμη ηχητικής πίεσης (SPL) του πιεζοτροπέα SAST-2155 από τη Sonitron μετρημένη σε απόσταση 1 m ως συνάρτηση της συχνότητας του σήματος. Λόγω των φυσικών ιδιοτήτων και των φυσικών συντονισμών, ορισμένες συχνότητες αναπαράγονται πιο δυνατά και άλλες πιο ήπιες. Το αντίστοιχο διάγραμμα του πιεζοφωνικού βομβητή στον πίνακα εκπαίδευσης MCCAB δείχνει παρόμοια καμπύλη.

Εικόνα 10: Τυπική απόκριση συχνότητας ενός πιεζοφωνικού βομβητή (Εικόνα: Sonitron)

Παρά αυτόν τον περιορισμό, ένας πιεζοφωνικός βομβητής είναι ένας καλός συμβιβασμός μεταξύ της ποιότητας αναπαραγωγής των ήχων που παράγονται από τον μικροελεγκτή και του αποτυπώματός του στην πλακέτα, γεγονός που του επιτρέπει να τοποθετηθεί σε μικρό χώρο. Σε περιπτώσεις όπου απαιτείται υψηλότερη ποιότητα εξόδου ήχου, ο πιεζοφωνικός βομβητής μπορεί να αποσυνδεθεί από την έξοδο D9 αφαιρώντας τον βραχυκυκλωτήρα και το D9 μπορεί να συνδεθεί σε εξωτερικό εξοπλισμό για αναπαραγωγή ήχου στην κεφαλή ακροδεκτών SV5, π.χ., μέσω ενός καλωδίου Dupont (εάν είναι απαραίτητο , μέσω ενός τόμουtage διαχωριστικό για τη μείωση του amplitude για αποφυγή ζημιάς στην είσοδο stagμι).

4.8 Η μήτρα LED 3 × 3
Τα 9 LED στο αριστερό μέρος του Σχήματος 1 είναι διατεταγμένα σε μια μήτρα με 3 στήλες και 3 σειρές (βέλος (27) στο Σχήμα 1). Το κύκλωμά τους φαίνεται στο Σχήμα 11. 9 LED μπορούν να ελεγχθούν μόνο με 6 GPIO του μικροελεγκτή λόγω της διάταξης μήτρας.
Οι γραμμές τριών στηλών A, B και C συνδέονται μόνιμα στις ακίδες D8, D7 και D6 του μικροελεγκτή, όπως φαίνεται στην Εικόνα 11. Οι τρεις αντιστάσεις R5 … R7 στις γραμμές στήλης περιορίζουν το ρεύμα μέσω των LED. Επιπλέον, οι γραμμές στηλών συνδέονται με το βύσμα SV3 (βέλος (25) στο σχήμα 1).

Οι συνδέσεις τριών σειρών 1, 2 και 3 δρομολογούνται στην κεφαλίδα ακίδας JP1 (βέλος (28) στο Σχήμα 1). Μπορούν να συνδεθούν στις ακίδες D3 … D5 του μικροελεγκτή μέσω βραχυκυκλωτικών. Εναλλακτικά, οι ακίδες 1, 2 ή 3 στην κεφαλίδα JP1 μπορούν να συνδεθούν μέσω καλωδίων Dupont σε οποιαδήποτε έξοδο D2 … D13 ή A0 … A3 της μονάδας μικροελεγκτή Arduino NANO και στις δύο κεφαλίδες SV5 και SV6 (βέλος (3) και βέλος (7) στο Σχήμα 1) εάν ένα από τα εκχωρημένα GPIO D3 … D5 του μικροελεγκτή ATmega328P στη μονάδα μικροελεγκτή Arduino ® NANO χρησιμοποιείται για μια ειδική λειτουργία. Τα 9 LED φέρουν την ένδειξη A1 … C3 σύμφωνα με τη διάταξή τους εντός του πίνακα, π.χ., το LED B1 βρίσκεται στη γραμμή στήλης Β και στη γραμμή γραμμής 1.

Εικόνα 11: Τα εννέα LED σε μορφή μήτρας 3 × 3

Τα LED ελέγχονται συνήθως από το πρόγραμμα χρήστη σε έναν ατελείωτο βρόχο, στον οποίο μία από τις τρεις σειρές 1, 2 και 3 ρυθμίζεται κυκλικά στο LOW δυναμικό, ενώ οι άλλες δύο σειρές ρυθμίζονται σε ΥΨΗΛΟ επίπεδο ή βρίσκονται σε υψηλή αντίσταση κατάσταση (Hi-Z). Εάν πρόκειται να ανάψει μία ή περισσότερες από τις λυχνίες LED της σειράς που ενεργοποιούνται αυτήν τη στιγμή από τη στάθμη LOW, ο ακροδέκτης της στήλης A, B ή C ορίζεται σε HIGH επίπεδο. Οι ακροδέκτες στηλών των LED στην ενεργή σειρά που δεν πρέπει να ανάβουν είναι στο δυναμικό LOW. Για π.χample, για να ανάψουν και οι δύο λυχνίες LED A3 και C3, η σειρά 3 πρέπει να είναι σε επίπεδο LOW και οι στήλες A και C πρέπει να είναι σε ΥΨΗΛΟ επίπεδο, ενώ η στήλη B είναι σε επίπεδο LOW και οι δύο γραμμές σειρών 1 και 2 βρίσκονται σε υψηλό επίπεδο ή σε κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης (Hi-Z).
Προσοχή: Εάν οι γραμμές σειρών του πίνακα LED 3 × 3 συνδέονται είτε με τα GPIO D3 … D5 μέσω βραχυκυκλωτικών στην κεφαλίδα pin JP1 ή με άλλα GPIO του μικροελεγκτή μέσω καλωδίων Dupont, αυτές οι γραμμές σειρών καθώς και οι γραμμές στηλών D6 … D8 δεν πρέπει ποτέ να χρησιμοποιείται για άλλες εργασίες σε ένα πρόγραμμα. Μια διπλή αντιστοίχιση των GPIOs matrix θα οδηγούσε σε δυσλειτουργίες ή ακόμα και σε ζημιά στον πίνακα εκπαίδευσης!

4.9 Η οθόνη LC (LCD)
Επάνω δεξιά στο Σχήμα 1 βρίσκεται η οθόνη LCD (LCD) για την εμφάνιση κειμένου ή αριθμητικών τιμών (βέλος (18) στην Εικόνα 1). Η οθόνη LCD έχει δύο σειρές. Κάθε σειρά μπορεί να εμφανίσει 16 χαρακτήρες. Το κύκλωμά του φαίνεται στο Σχήμα 12.
Ο σχεδιασμός της οθόνης LC μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον κατασκευαστή, π.χ. λευκοί χαρακτήρες σε μπλε φόντο ή μαύροι χαρακτήρες σε κίτρινο φόντο ή άλλη εμφάνιση είναι δυνατή.
Δεδομένου ότι η οθόνη LCD δεν χρειάζεται σε όλα τα προγράμματα, η ένταση λειτουργίας +5 VtagΤο e της οθόνης LCD μπορεί να διακοπεί τραβώντας το βραχυκυκλωτήρα στην κεφαλίδα της ακίδας JP5, εάν παρεμβάλλεται ο οπίσθιος φωτισμός της οθόνης LCD.

Εικόνα 12: Οι συνδέσεις της οθόνης LC

Ρύθμιση αντίθεσης
Ο αγοραστής του MCCAB Training Board πρέπει να προσαρμόσει την αντίθεση της οθόνης LC κατά την πρώτη εκκίνηση! Για να γίνει αυτό, ένα κείμενο εξάγεται στην οθόνη LCD και η αντίθεση προσαρμόζεται αλλάζοντας την αντίσταση κοπής που φαίνεται στην Εικόνα 13 (λευκό σημάδι βέλους στην Εικόνα 13) με ένα κατσαβίδι από το κάτω μέρος της πλακέτας εκπαίδευσης, έτσι ώστε οι χαρακτήρες στην οθόνη εμφανίζονται βέλτιστα.
Εάν είναι απαραίτητη μια αναπροσαρμογή λόγω διακυμάνσεων της θερμοκρασίας ή γήρανσης, ο χρήστης μπορεί να διορθώσει την αντίθεση της οθόνης LCD προσαρμόζοντας αυτήν την αντίσταση κοπής, εάν είναι απαραίτητο.

Εικόνα 13: Ρύθμιση της αντίθεσης της οθόνης LCD με ένα κατσαβίδι

Μετάδοση των δεδομένων στην οθόνη LC

Η οθόνη LC ελέγχεται μέσω της σειριακής διασύνδεσης TWI (=I2 C) του μικροελεγκτή ATmega328P. Ο σύνδεσμος A4 στην κεφαλίδα καρφίτσας SV6 (βέλος (7) στο Σχήμα 1) λειτουργεί ως γραμμή δεδομένων SDA (Serial DAta) και A5 ως γραμμή ρολογιού SCL (Σειρικό ρολόι).
Η οθόνη LC στον Εκπαιδευτικό Πίνακα MCCAB έχει συνήθως τη διεύθυνση I2 C 0x27.
Εάν πρέπει να χρησιμοποιηθεί άλλη διεύθυνση για κατασκευαστικούς λόγους, αυτή η διεύθυνση υποδεικνύεται με ένα αυτοκόλλητο στην οθόνη. Στο σκίτσο του χρήστη, αυτή η διεύθυνση πρέπει στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί αντί για τη διεύθυνση 0x27.

Ο ελεγκτής που είναι εγκατεστημένος στην οθόνη LC είναι συμβατός με το ευρέως χρησιμοποιούμενο βιομηχανικό πρότυπο HD44780, για το οποίο υπάρχει μεγάλος αριθμός βιβλιοθηκών Arduino (π.χ. https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C) στο Διαδίκτυο για έλεγχο μέσω του
Δίαυλος IC2. Οι βιβλιοθήκες μπορούν συνήθως να μεταφορτωθούν δωρεάν από τις αντίστοιχες webτοποθεσία.

4.10 Ο οδηγός βγάζει SV1 και SV7 για υψηλότερα ρεύματα εξόδου και voltages
Οι κεφαλίδες ακίδων SV1 (βέλος (24) στο Σχήμα 1) και SV7 (βέλος (17) στο Σχήμα 1) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση φορτίων που απαιτούν υψηλότερα ρεύματα από το περίπου. 40 mA που μπορεί να αποδώσει ως μέγιστο μια κανονική έξοδος μικροελεγκτή. Ο λειτουργικός τόμοςtagΤο e του εξωτερικού φορτίου μπορεί να είναι έως +24 V και το ρεύμα εξόδου μπορεί να είναι έως και 160 mA. Αυτό καθιστά δυνατό τον έλεγχο μικρότερων κινητήρων (π.χ. κινητήρες ανεμιστήρα), ρελέ ή μικρότερων λαμπτήρων απευθείας με τον μικροελεγκτή της πλακέτας εκπαίδευσης.
Το σχήμα 14 δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος των δύο εξόδων οδηγού.

Εικόνα 14: Το πρόγραμμα οδήγησης εξάγει SV1 και SV7 για υψηλότερα ρεύματα εξόδου

Οι διακεκομμένες περιοχές στο σχήμα 14 δείχνουν πώς συνδέονται τα φορτία στην έξοδο του οδηγού, χρησιμοποιώντας το exampένα ρελέ και έναν κινητήρα:

• Ο θετικός πόλος της εξωτερικής λειτουργίας voltagΤο e συνδέεται με τον ακροδέκτη 3 (με την ένδειξη «+» στην πλακέτα) της κεφαλίδας SV1 αντιστοίχως. SV7. Η πιο θετική σύνδεση του φορτίου συνδέεται επίσης με τον ακροδέκτη 3 της κεφαλίδας ακίδων SV1 ή SV7.
• Η πιο αρνητική σύνδεση του φορτίου συνδέεται στον πείρο 2 (με την ένδειξη "S" στην πλακέτα) της κεφαλίδας SV1 αντιστοίχως. SV7.
• Ο αρνητικός πόλος της εξωτερικής λειτουργίας voltagΤο e συνδέεται με την ακίδα 1 (με την ένδειξη " " στην πλακέτα) της κεφαλίδας SV1 αντιστοιχ. SV7.
  Ο οδηγός σtage SV1 είναι μόνιμα συνδεδεμένο στο GPIO D3 του μικροελεγκτή και το πρόγραμμα οδήγησης stagΤο e SV7 είναι μόνιμα συνδεδεμένο στο GPIO D10 του μικροελεγκτή. Δεδομένου ότι τα D3 και D10 είναι έξοδοι του μικροελεγκτή με δυνατότητα PWM, είναι δυνατός ο εύκολος έλεγχος, π.χ.ample, την ταχύτητα ενός συνδεδεμένου κινητήρα DC ή τη φωτεινότητα ενός λαμπτήρα. Οι προστατευτικές δίοδοι D1 και D8 διασφαλίζουν ότι η voltagΟι αιχμές, που εμφανίζονται κατά την απενεργοποίηση επαγωγικών φορτίων, δεν μπορούν να βλάψουν την έξοδο stage.
  Ένα σήμα HIGH στην έξοδο D3 του μικροελεγκτή ενεργοποιεί το τρανζίστορ T2 και η πιο αρνητική σύνδεση του φορτίου στο SV1 συνδέεται στη γείωση (GND) μέσω του τρανζίστορ μεταγωγής T2. Έτσι, το φορτίο ενεργοποιείται, επειδή ολόκληρος ο εξωτερικός όγκος λειτουργίαςtagε τώρα πέφτει σε αυτό.
  Ένα σήμα LOW στο D3 μπλοκάρει το τρανζίστορ T2 και το φορτίο που είναι συνδεδεμένο στο SV1 απενεργοποιείται. Το ίδιο ισχύει για την έξοδο D10 του μικροελεγκτή και την κεφαλίδα SV7.

4.11 Η υποδοχή υποδοχής SV2 για τη σύνδεση εξωτερικών μονάδων
Μέσω της υποδοχής υποδοχής SV2 (βέλος (26) στο Σχήμα 1) οι εξωτερικές μονάδες και οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μπορούν να συνδεθούν στην πλακέτα εκπαίδευσης MCCAB. Αυτές οι μονάδες μπορεί να είναι πλακέτες αισθητήρων, ψηφιακοί/αναλογικοί μετατροπείς, μονάδες WLAN ή ραδιοφώνου, οθόνες γραφικών ή κυκλώματα για την αύξηση του αριθμού των γραμμών εισόδου/εξόδου, για να αναφέρουμε μόνο μερικές από τις πολλές επιλογές. Ακόμη και ολοκληρωμένα μοντέλα εφαρμογών, όπως μονάδες εκπαίδευσης για μηχανική ελέγχου ή έλεγχος φωτεινών σηματοδοτών, που απαιτούν πολλά GPIO για τον έλεγχό τους, μπορούν να συνδεθούν στην υποδοχή SV2 της υποδοχής του MCCAB Training Board και να ελέγχονται από τον μικροελεγκτή του. Η θηλυκή λωρίδα σύνδεσης SV2 αποτελείται από 26 επαφές, οι οποίες είναι διατεταγμένες σε 2 σειρές των 13 επαφών η καθεμία. Οι επαφές με περιττούς αριθμούς βρίσκονται στην επάνω σειρά, οι επαφές με ζυγό αριθμό βρίσκονται στην κάτω σειρά της λωρίδας υποδοχής SV2.

Εικόνα 15: Αντιστοίχιση ακίδας της υποδοχής υποδοχής SV2

Η αντιστοίχιση ακίδας του SV2 δείχνει το Σχήμα 15. Όλες οι συνδέσεις που σχετίζονται με μια εξωτερική μονάδα στην πλακέτα εκπαίδευσης MCCAB οδηγούνται προς τη λωρίδα υποδοχής SV2.
Τα GPIO D0 και D1 (RxD και TxD) και οι αναλογικές είσοδοι A6 και A7 δεν είναι συνδεδεμένες στο SV2, επειδή τα D0 και D1 προορίζονται για τη σειριακή σύνδεση μεταξύ του MCCAB Training Board και του υπολογιστή και είναι διαθέσιμα στον χρήστη μόνο σε πολύ περιορισμένο τρόπο (βλ. Σημειώσεις στην ενότητα 4.1) και τα A6 και A7 συνδέονται μόνιμα στους ακροδέκτες υαλοκαθαριστήρα των ποτενσιόμετρων P1 και P2 στην εκπαιδευτική πλακέτα MCCAB (βλ. ενότητα 4.3) και επομένως δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά.

Στο πρόγραμμά του, ο χρήστης πρέπει να διαμορφώσει κάθε GPIO της μονάδας μικροελεγκτή Arduino NANO στις δύο κεφαλίδες ακίδων SV5 και SV6 (βέλος (3) και βέλος (7) στο σχήμα 1), το οποίο χρησιμοποιείται από μια εξωτερική μονάδα στο SV2, για την απαιτούμενη κατεύθυνση δεδομένων ως INPUT ή OUTPUT (βλ. ενότητα 4.1)! ®
Προσοχή: Τα GPIO του μικροελεγκτή ATmega328P στην πλακέτα εκπαίδευσης MCCAB, τα οποία χρησιμοποιούνται από μια μονάδα συνδεδεμένη στο SV2, δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται για άλλες εργασίες σε ένα πρόγραμμα. Μια διπλή αντιστοίχιση αυτών των GPIO θα οδηγούσε σε δυσλειτουργίες ή ακόμα και σε ζημιά του εκπαιδευτικού πίνακα!

4.12 Οι κεφαλίδες ακίδων για τη σύνδεση μονάδων SPI
Οι κεφαλίδες pin SV11 (βέλος (13) στην Εικόνα 1) και SV12 (βέλος (12) στην Εικόνα 1) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνδεση της πλακέτας εκπαίδευσης MCCAB ως κύρια SPI με εξωτερικές υποτελείς μονάδες που διαθέτουν διεπαφή SPI (SPI = Serial Peripheral Διασύνδεση). Η σειριακή περιφερειακή διεπαφή επιτρέπει μια γρήγορη σύγχρονη μεταφορά δεδομένων μεταξύ της πλακέτας εκπαίδευσης και της περιφερειακής μονάδας.
Ο μικροελεγκτής AVR ATmega328P διαθέτει ένα SPI υλικού στο τσιπ του, του οποίου τα σήματα SS, MOSI, MISO και SCLK μπορούν να συνδεθούν μέσα στο τσιπ μικροελεγκτή στα GPIO D10 … D13 στις κεφαλίδες των ακροδεκτών SV5 και SV6 (βέλος (3) και βέλος (7 ) στο σχήμα 1).
Στο Arduino IDE, η βιβλιοθήκη SPI είναι διαθέσιμη για τον έλεγχο των μονάδων SPI, η οποία είναι ενσωματωμένη στο πρόγραμμα χρήστη με το #include

Σχήμα 16: Εκχώρηση ακίδας της υποδοχής SPI SV11

Δεδομένου ότι οι μονάδες SPI με λειτουργικό τόμοtage +3.3 V καθώς και μονάδες SPI με όγκο λειτουργίαςtagΤα e +5 V είναι κοινά, το MCCAB Training Board προσφέρει με τα SV11 και SV12 δύο αντίστοιχα ενσύρματες λωρίδες σύνδεσης για την κάλυψη και των δύο επιλογών.
Εάν ένας βραχυκυκλωτήρας κρύψει τις ακίδες 2 και 3 της κεφαλίδας JP4 (βλ. Εικόνα 17 παραπάνω), και οι δύο διεπαφές SPI SV11 και SV12 χρησιμοποιούν τον ίδιο ακροδέκτη εξόδου D10 του μικροελεγκτή ως γραμμή SS (Slave Select), όπως φαίνεται στο Σχήμα 16 και στο Σχήμα 17! Επομένως, μόνο ένας από τους δύο συνδέσμους SV11 ή SV12 μπορεί να συνδεθεί ταυτόχρονα σε μια μονάδα SPI, επειδή η ταυτόχρονη χρήση της ίδιας γραμμής SS για διαφορετικές συσκευές θα οδηγούσε σε σφάλματα μετάδοσης και βραχυκυκλώματα στις γραμμές SPI! Η ενότητα 4.12.3 δείχνει μια πιθανότητα πώς, ωστόσο, δύο υποτελείς SPI μπορούν να συνδεθούν ταυτόχρονα στο SV11 και στο SV12.

4.12.1 Η διεπαφή SV11 για μονάδες SPI με όγκο λειτουργίας +3.3 Vtage
Ο σύνδεσμος SV11 (βέλος (13) στο Σχήμα 1) επιτρέπει στο χρήστη να δημιουργήσει μια σειριακή σύνδεση SPI (SPI = Serial Peripheral Interface) μεταξύ της πλακέτας εκπαίδευσης MCCAB και μιας εξωτερικής μονάδας SPI με ένταση λειτουργίας +3.3 Vtage, επειδή τα επίπεδα των σημάτων εξόδου SPI SS, MOSI και SCLK στη διεπαφή SV11 μειώνονται στα 3.3 V κατά όγκοtage διαχωριστικά. Μια στάθμη 3.3 V στη γραμμή εισόδου SPI MISO αναγνωρίζεται ως σήμα HIGH από τον μικροελεγκτή AVR ATmega328P και επομένως δεν χρειάζεται να ανυψωθεί σε επίπεδο 5 V. Η καλωδίωση του SV11 φαίνεται στο Σχήμα 16.

4.12.2 Η διεπαφή SV12 για μονάδες SPI με όγκο λειτουργίας +5 Vtage
Η διασύνδεση SV12 (βέλος (12) στην Εικόνα 1) επιτρέπει στο χρήστη να δημιουργήσει μια σειριακή σύνδεση SPI μεταξύ της πλακέτας εκπαίδευσης MCCAB και μιας εξωτερικής υποτελούς μονάδας SPI με ένταση λειτουργίας +5 Vtagε, επειδή τα σήματα SS, MOSI, MISO και SCLK της διασύνδεσης SV12 λειτουργούν με επίπεδα σήματος 5 V.
Η καλωδίωση του SV12 φαίνεται στο Σχήμα 17.

Σχήμα 17: Εκχώρηση ακίδας της υποδοχής SPI SV12

Η διάταξη των ακροδεκτών στην επικεφαλίδα ακροδεκτών SV12 αντιστοιχεί στη συνιστώμενη αντιστοίχιση ακροδεκτών της διεπαφής προγραμματισμού AVR του Microchip του κατασκευαστή AVR, η οποία φαίνεται στο Σχήμα 18. Αυτό δίνει στον χρήστη τη δυνατότητα να επαναπρογραμματίσει τον φορτωτή εκκίνησης του ATmega328P με μια κατάλληλη συσκευή προγραμματισμού μέσω τη διεπαφή SPI, π.χ. εάν χρειάζεται ενημέρωση σε νέα έκδοση ή έχει διαγραφεί κατά λάθος.

Εικόνα 18: Συνιστώμενη αντιστοίχιση ακίδων της διεπαφής προγραμματισμού AVR

Επιλογή σήματος X στον ακροδέκτη 5 του SV12
Ανάλογα με την επιθυμητή εφαρμογή, η σύνδεση X στον ακροδέκτη 5 του SV12 (Εικόνα 17) μπορεί να αντιστοιχιστεί με διαφορετικά σήματα:

1. Ένας βραχυκυκλωτήρας συνδέει τις ακίδες 2 και 3 της κεφαλίδας ακίδων JP4.
   Εάν οι ακίδες 2 και 3 της κεφαλίδας ακίδων JP4 (βλ. Εικόνα 17 παραπάνω και βέλος (11) στο Σχήμα 1) βραχυκυκλωθούν από βραχυκυκλωτήρα, το GPIO D10 (σήμα SS) του μικροελεγκτή συνδέεται με τον ακροδέκτη 5 του βύσματος SV12. Το SV12 χρησιμοποιείται στη συνέχεια ως κανονική διεπαφή SPI με το SS (Slave Select) GPIO D10.
   Σε αυτήν την περίπτωση, και οι δύο διασυνδέσεις SPI SV11 και SV12 χρησιμοποιούν την ίδια γραμμή SS D10! Επομένως, μόνο μία από τις δύο ταινίες σύνδεσης SV11 ή SV12 μπορεί να συνδεθεί σε μια μονάδα SPI, επειδή η ταυτόχρονη κοινή χρήση της ίδιας γραμμής SS από διαφορετικές συσκευές θα οδηγούσε σε σφάλματα μετάδοσης και βραχυκυκλώματα στις γραμμές SPI!
2. Ένας βραχυκυκλωτήρας συνδέει τις ακίδες 1 και 2 της κεφαλίδας ακίδων JP4. Σε αυτήν την περίπτωση, η γραμμή RESET του μικροελεγκτή συνδέεται με τον ακροδέκτη 5 της κεφαλίδας ακροδεκτών SV12. Σε αυτή τη λειτουργία, το SV12 λειτουργεί ως διεπαφή προγραμματισμού για τον μικροελεγκτή ATmega328P, επειδή για τη διαδικασία προγραμματισμού η γραμμή RESET του ATmega328P πρέπει να συνδεθεί στην ακίδα X (ακίδα 5) της κεφαλίδας ακροδεκτών SV12. Σε αυτήν τη λειτουργία, το ATmega328P είναι η υποτελής SPI και ο εξωτερικός προγραμματιστής είναι ο κύριος.

4.12.3 Ταυτόχρονη σύνδεση μονάδων SPI με SV11 και SV12
Εάν υπάρχει ανάγκη ταυτόχρονης σύνδεσης μιας μονάδας 3.3 V και μιας μονάδας 5 V στον πίνακα εκπαίδευσης MCCAB, αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί με την καλωδίωση που φαίνεται στην Εικόνα 19. Οι ακίδες 1 και 3 της κεφαλίδας ακίδων JP4 δεν είναι συνδεδεμένες. Ο ακροδέκτης 2 του JP4 συνδέεται σε ένα από τα ψηφιακά GPIO D2 … D9 στην κεφαλίδα ακροδεκτών SV5 (βέλος (3) στο σχήμα 1) μέσω ενός καλωδίου Dupont, όπως φαίνεται στο Σχήμα 19. Αυτή η έξοδος του μικροελεγκτή ATmega328P εκπληρώνει στη συνέχεια την εργασία ένα πρόσθετο σήμα SS στην υποδοχή X (ακίδα 5) της κεφαλίδας ακροδεκτών SV12. Το Σχήμα 19 δείχνει τη διαδικασία χρησιμοποιώντας το π.χample του D9 ως πρόσθετο βύσμα SS2.

Εικόνα 19: Ταυτόχρονη σύνδεση δύο μονάδων SPI με τον πίνακα εκπαίδευσης MCCAB Σε αυτήν την περίπτωση, και οι δύο διεπαφές SPI SV11 και SV12 μπορούν να συνδεθούν ταυτόχρονα σε εξωτερικούς υποτελείς SPI, επειδή και οι δύο SV11 και SV12 χρησιμοποιούν διαφορετικές γραμμές SS τώρα: ΧΑΜΗΛΟ επίπεδο σε Το GPIO D10 ενεργοποιεί τη μονάδα SPI στο SV11 και το επίπεδο LOW στο GPIO D9 ενεργοποιεί τη μονάδα SPI στο SV12 (βλ. Εικόνα 19).
Ο μικροελεγκτής στον Εκπαιδευτικό Πίνακα MCCAB μπορεί να ανταλλάσσει δεδομένα μόνο με μία μονάδα που είναι συνδεδεμένη στον δίαυλο μέσω SV11 ή SV12 ταυτόχρονα. Όπως μπορείτε να δείτε στο Σχήμα 19, οι γραμμές MISO και των δύο διασυνδέσεων SV11 και SV12 συνδέονται μεταξύ τους. Εάν και οι δύο διεπαφές ενεργοποιούνταν ταυτόχρονα από το επίπεδο LOW στην υποδοχή SS τους και μεταφέρονταν δεδομένα στον μικροελεγκτή, τα σφάλματα μετάδοσης και τα βραχυκυκλώματα στις γραμμές SPI θα ήταν το αποτέλεσμα!

4.13 Οι κεφαλίδες ακίδων SV8, SV9 και SV10 για τη διεπαφή TWI (=I2C)
Μέσω των κεφαλίδων pin SV8, SV9 και SV10 (βέλη (15), (16) και (14) στο σχήμα 1) ο χρήστης μπορεί να δημιουργήσει ένα σειριακό I
C = Inter-Integrated Circuit) του μικροελεγκτή στην πλακέτα εκπαίδευσης με εξωτερική σύνδεση I2 C (μονάδες I2C. Στο φύλλο δεδομένων του μικροελεγκτή AVR ATmega328P η διεπαφή I2C ονομάζεται TWI (Διασύνδεση δύο καλωδίων). Η καλωδίωση των τριών βυσμάτων φαίνεται στο Σχήμα 20. 

Εικόνα 20: Η διεπαφή TWI (=I2C) στον πίνακα εκπαίδευσης MCCAB

Μονάδες C με όγκο λειτουργίας +3.3 Vtage συνδέονται με SV8 ή SV9. Μια ρύθμιση επιπέδου stagΤο e στα SV8 και SV9 μειώνει το επίπεδο σήματος 5 V του μικροελεγκτή AVR ATmega328P στο επίπεδο σήματος 3.3 V των εξωτερικών μονάδων. Το I Στο SV10, είναι συνδεδεμένες αυτές οι μονάδες I 2 C, οι οποίες λειτουργούν με το λειτουργικό voltage +5 V. Η διεπαφή I 2 C αποτελείται μόνο από τις δύο αμφίδρομες γραμμές SDA (Serial DAta) και SCL (Serial Clock). Για καλύτερη διάκριση, στο Σχήμα 20 οι γραμμές SDA και SCL επισημαίνονται με το επίθημα 5V πριν από τη ρύθμιση στάθμης stage και με το επίθημα 3V3 μετά τη ρύθμιση στάθμης stagμι. Ο μικροελεγκτής AVR ATmega328P διαθέτει ένα υλικό TWI (Διασύνδεση δύο καλωδίων, λειτουργικά πανομοιότυπη με τη διεπαφή I 2 C) στο τσιπ του, τα σήματα του οποίου SDA και SCL μπορούν να συνδεθούν μέσα στο τσιπ μικροελεγκτή στα GPIO A4 και A5 στην κεφαλίδα pin SV6 ( βέλος (7) στο σχήμα 1).
Στο Arduino IDE, η βιβλιοθήκη καλωδίων είναι διαθέσιμη για τον έλεγχο των μονάδων I 2 C, η οποία είναι ενσωματωμένη στο πρόγραμμα χρήστη με το #include . 2

Συμβουλές για τη χρήση του αναλογικού/ψηφιακού μετατροπέα του ATmega328P

Στην προεπιλεγμένη ρύθμιση μετά την ενεργοποίηση της έντασης λειτουργίαςtage της μονάδας μικροελεγκτή Arduino NANO, ο αναλογικός/ψηφιακός μετατροπέας (ADC) του μικροελεγκτή έχει την αναλογική έντασηtagε εύρος VADC = 0 … +5 V. Στην περίπτωση αυτή, ο όγκος λειτουργίας +5 Vtage Vcc της μονάδας μικροελεγκτή είναι επίσης ο τόμος αναφοράςtage VREF του ADC, με την προϋπόθεση ότι ο ακροδέκτης REF του βύσματος SV6 (βέλος (7) στο Σχήμα 1) δεν είναι συνδεδεμένος. Το ADC του ATmega328P μετατρέπει μια αναλογική είσοδο voltage VADC σε μια από τις εισόδους του A0 … A7 σε μια ψηφιακή τιμή 10-bit Z. Η αριθμητική τιμή Z βρίσκεται στη δυαδική αντιστοίχιση. δεκαεξαδικό εύρος αριθμών ®

Z = 00 0000 00002 … 11 1111 11112 = 000 … 3FF16.
Αυτό αντιστοιχεί στο εύρος των δεκαδικών αριθμών
Z = 0 … (2– 1) = 0 ….

102310

1024

Το επιτρεπόμενο εύρος της αναλογικής εισόδου voltagΤο e είναι VADC = 0 V … 10 1023 REFV⋅
Η ακρίβεια της αναλογικής/ψηφιακής μετατροπής εξαρτάται κυρίως από την ποιότητα του τόμου αναφοράςtage VREF, γιατί για την αριθμητική τιμή των 10 bit ισχύει το Z που δημιουργείται από τον αναλογικό/ψηφιακό μετατροπέα του μικροελεγκτή:

Ζ =.1024 (Εξίσωση 1)

Το VADC είναι ο τόμος εισόδουtage του αναλογικού/ψηφιακού μετατροπέα σε μία από τις εισόδους του A0 … A7 και VREF είναι ο τόμος αναφοράςtage σετ για τον μετατροπέα. Η αναφορά τόμtagΤο e μπορεί να μετρηθεί με ένα βολτόμετρο υψηλής σύνθετης αντίστασης μεταξύ του ακροδέκτη REF του SV6 και της γείωσης του κυκλώματος GND. Το αποτέλεσμα της αναλογικής/ψηφιακής μετατροπής είναι μια ακέραια τιμή, δηλαδή, τυχόν δεκαδικά ψηφία που προκύπτουν από τη διαίρεση των δύο τόμωνtages VADC και VREF έχουν αποκοπεί. Ο όγκος λειτουργίας +5 VtagΗ τροφοδοσία από τον υπολογιστή μέσω του καλωδίου USB παράγεται από το τροφοδοτικό μεταγωγής του υπολογιστή. Ωστόσο, το output voltage ενός τροφοδοτικού μεταγωγής έχει συνήθως μη αμελητέα ένταση ACtage συστατικό που υπερτίθεται σε αυτό, το οποίο μειώνει την ακρίβεια της αναλογικής/ψηφιακής μετατροπής. Καλύτερα αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν με τη χρήση της βοηθητικής έντασης +3.3 Vtage σταθεροποιημένη από τη γραμμική τόμtage ρυθμιστής στο MCCAB Training Board ως αναφορά voltage για τον αναλογικό/ψηφιακό μετατροπέα. Για το σκοπό αυτό, ο αναλογικός/ψηφιακός μετατροπέας του ATmega328P αρχικοποιείται στο πρόγραμμα με την εντολή analogReference(EXTERNAL). // ορίζει τον τόμοtage στο pin REF ως αναφορά voltagε σύμφωνα με την αλλαγμένη αναφορά τόμtage και η ακίδα REF της κεφαλίδας ακίδας SV6 (βέλος (7) στο Σχήμα 1) συνδέεται με τον παρακείμενο ακροδέκτη +3.3 V 3V3 στην κεφαλίδα ακίδας SV6 μέσω καλωδίου Dupont ή βραχυκυκλωτήρα.
Σημειώστε ότι η αναλογική τόμtage VADC στον τόμο αναφοράςtage VREF = 3.3 V εξακολουθεί να μετατρέπεται σε ψηφιακές τιμές 10-bit στην περιοχή 0 … 102310, αλλά το εύρος μέτρησης του αναλογικού/ψηφιακού μετατροπέα μειώνεται στην περιοχή VADC = 0 … +3.297 V.
Σε αντάλλαγμα, επιτυγχάνεται μια λεπτότερη ανάλυση των αποτελεσμάτων μετατροπής, επειδή το LSB (η μικρότερη επιλύσιμη τιμή) είναι τώρα μόνο 3.2 mV.

Η είσοδος voltage VADC του αναλογικού/ψηφιακού μετατροπέα στις αναλογικές του εισόδους A0 … A7 στην κεφαλίδα ακροδεκτών SV6 πρέπει πάντα να είναι μικρότερη από την τιμή VREF στον ακροδέκτη REF του SV6!
Ο χρήστης πρέπει να διασφαλίσει ότι το VADC < VREF!
Για την «Ακρίβεια της μετατροπής A/D» δείτε επίσης τη σημείωση στη σελίδα 11.

Η Βιβλιοθήκη «MCCAB_Lib» για το Εκπαιδευτικό Συμβούλιο του MCCAB

Για την υποστήριξη του χρήστη στον έλεγχο των πολλών στοιχείων υλικού (διακόπτες, κουμπιά, LED, μήτρα LED 3 × 3, βομβητής) στον Εκπαιδευτικό Πίνακα MCCAB, είναι διαθέσιμη η βιβλιοθήκη "MCCAB_Lib", η οποία μπορεί να ληφθεί δωρεάν από τον ιστότοπο του Διαδικτύου  www.elektor.com/20440 από τους αγοραστές του εκπαιδευτικού συμβουλίου.

Περαιτέρω βιβλιογραφία σχετικά με τη χρήση του MCCAB Training Board

Στο βιβλίο “Microcontrollers Hands-On Course for Arduino Starters” (ISBN 978-3-89576-5452) δεν θα βρείτε μόνο μια λεπτομερή εισαγωγή στον προγραμματισμό των μικροελεγκτών και στη γλώσσα προγραμματισμού C, που χρησιμοποιείται στο Arduino IDE για τη συγγραφή των προγραμμάτων, αλλά και αναλυτική περιγραφή των μεθόδων της βιβλιοθήκης «MCCAB_Lib» και μιας ποικιλίας εφαρμογών π.χ.amples και προγράμματα άσκησης για τη χρήση του MCCAB Training Board.

Έγγραφα / Πόροι

elektor Arduino NANO Training Board MCCAB [pdf] Εγχειρίδιο οδηγιών Arduino NANO Training Board MCCAB, Arduino, NANO Training Board MCCAB, Training Board MCCAB, Board MCCAB

Αναφορές

• Εγχειρίδιο χρήστη