Návod k obsluze
Elektor Arduino
NANO
Školicí rada MCCAB®
Rev. 3.3

Vážený zákazníku, MCCAB Training Board je vyroben v souladu s platnými evropskými směrnicemi, a proto nese označení CE. Jeho zamýšlené použití je popsáno v tomto návodu k obsluze. Pokud tréninkovou radu MCCAB upravíte nebo ji nepoužíváte v souladu s jejím zamýšleným účelem, jste pouze vy sami odpovědní za dodržování příslušných pravidel.
Používejte proto tréninkovou desku MCCAB a všechny součásti na ní pouze tak, jak je popsáno v tomto návodu k obsluze. Školicí tabuli MCCAB můžete předat pouze společně s tímto návodem k obsluze.
Všechny informace v této příručce se týkají školicí rady MCCAB s úrovní vydání Rev. 3.3. Úroveň vydání Training Board je vytištěna na její spodní straně (viz Obrázek 13 na straně 20). Aktuální verzi této příručky si můžete stáhnout z webmísto www.elektor.com/20440 ke stažení. ARDUINO a další značky a loga Arduino jsou registrované ochranné známky společnosti Arduino SA. ®

Recyklace

Použitá elektrická a elektronická zařízení musí být recyklována jako elektronický odpad a nesmí být vyhazována do domovního odpadu.
MCCAB Training Board obsahuje cenné suroviny, které lze recyklovat.
Proto zařízení zlikvidujte na příslušném sběrném místě. (Směrnice EU 2012/19 / EU). Vaše obecní správa vám sdělí, kde najdete nejbližší bezplatné sběrné místo.

Bezpečnostní pokyny

Tento návod k obsluze školicí rady MCCAB obsahuje důležité informace o uvedení do provozu a provozu!
Před prvním použitím cvičné tabule si proto pozorně přečtěte celý návod k obsluze, aby nedošlo k poranění života a zdraví v důsledku úrazu elektrickým proudem, požáru nebo chyb při obsluze a poškození cvičné tabule.
Zpřístupněte tuto příručku všem ostatním uživatelům školicí tabule.
Výrobek byl navržen v souladu s normou IEC 61010-031 a byl testován a opustil továrnu v bezpečném stavu. Uživatel musí dodržovat předpisy platné pro manipulaci s elektrickým zařízením a také všechny obecně uznávané bezpečnostní postupy a postupy. Zejména předpisy VDE VDE 0100 (plánování, instalace a zkoušení nízkoobjtage elektrické systémy), VDE 0700 (bezpečnost elektrických zařízení pro domácí použití) a VDE 0868 (zařízení pro audio/video, informační a komunikační techniku).
V komerčních zařízeních platí rovněž předpisy úrazové prevence komerčních sdružení pojištění odpovědnosti zaměstnavatelů.

Použité bezpečnostní symboly

Varování před elektrickým nebezpečím
Tato značka označuje podmínky nebo praktiky, které by mohly mít za následek smrt nebo zranění.
Všeobecné výstražné znamení
Tato značka označuje podmínky nebo postupy, které mohou vést k poškození samotného produktu nebo připojeného zařízení.

2.1 Napájení
Pozor:

• Za žádných okolností nesmí negativní zvtages nebo svtagPokud je vyšší než +5 V, připojte se k tréninkové desce MCCAB. Výjimkou jsou pouze vstupy VX1 a VX2, zde vstup voltages může být v rozsahu +8 V až +12 V (viz část 4.2).
• Nikdy nepřipojujte k zemnicímu vedení žádný jiný elektrický potenciál (GND, 0 V).
• Nikdy nezaměňujte připojení pro uzemnění (GND, 0 V) ​​a +5 V, protože by to mělo za následek trvalé poškození školicí desky MCCAB!
• Zejména nikdy nepřipojujte napětí ~230 V nebo ~115 V objtage Školicímu výboru MCCAB!
  Hrozí ohrožení života!!!

2.2 Manipulace a podmínky prostředí
Aby se zabránilo smrti nebo zranění a aby bylo zařízení chráněno před poškozením, je třeba přísně dodržovat následující pravidla:

• Nikdy nepoužívejte MCCAB Training Board v místnostech s výbušnými výpary nebo plyny.
• Pokud se školicí radou MCCAB pracují mladí lidé nebo osoby, které nejsou obeznámeny s manipulací s elektronickými obvody, např. v rámci školení, musí na tyto činnosti dohlížet vhodně vyškolený personál v odpovědné pozici.
  Použití dětmi do 14 let není zamýšleno a je třeba se mu vyhnout.
• Pokud školicí deska MCCAB vykazuje známky poškození (např. v důsledku mechanického nebo elektrického namáhání), nesmí být z bezpečnostních důvodů používána.
• MCCAB Training Board se smí používat pouze v čistém a suchém prostředí při teplotách do +40 °C.

2.3 Opravy a údržba

• Aby se předešlo škodám na majetku nebo zranění osob, veškeré opravy, které mohou být nutné, smí provádět pouze náležitě vyškolený odborný personál a za použití originálních náhradních dílů.
• MCCAB Training Board neobsahuje žádné uživatelsky opravitelné části.

Zamýšlené použití

MCCAB Training Board byl vyvinut pro jednoduchou a rychlou výuku znalostí o programování a používání mikrokontrolérového systému.
Výrobek je určen výhradně pro tréninkové a cvičné účely. Jiné použití, např. v průmyslových výrobních zařízeních, není přípustné.

Pozor: Školicí deska MCCAB je určena pouze pro použití se systémem mikrokontroléru Arduino® NANO (viz obrázek 2) nebo s modulem mikrokontroléru, který je s ním 100% kompatibilní. Tento modul musí být provozován s provozním objtage Vcc = +5 V. V opačném případě hrozí nevratné poškození nebo zničení modulu mikrokontroléru, tréninkové desky a zařízení připojených k tréninkové desce.
Pozor: svtages v rozsahu +8 V až +12 V lze připojit ke vstupům VX1 a VX2 tréninkové desky (viz část 4.2 tohoto návodu). Voltages na všech ostatních vstupech tréninkové desky musí být v rozsahu 0 V až +5 V.
Pozor: Tento návod k obsluze popisuje, jak správně připojit a provozovat MCCAB Training Board s PC uživatele a případnými externími moduly. Upozorňujeme, že nemáme žádný vliv na chyby obsluhy a/nebo připojení způsobené uživatelem. Za správné připojení tréninkové desky k PC uživatele a případným externím modulům, jakož i za její naprogramování a správnou funkci zodpovídá pouze uživatel! Za veškeré škody vzniklé špatným připojením, nesprávným ovládáním, nesprávným programováním a/nebo chybnou obsluhou nese výhradní odpovědnost uživatel! Nároky na ručení vůči nám jsou v těchto případech pochopitelně vyloučeny.

Jiné než uvedené použití není povoleno! MCCAB Training Board se nesmí upravovat ani přestavovat, protože by mohlo dojít k jeho poškození nebo ohrožení uživatele (zkrat, nebezpečí přehřátí a požáru, nebezpečí úrazu elektrickým proudem). Dojde-li v důsledku nesprávného použití tréninkové tabule ke zranění osob nebo škodě na majetku, nese za to výhradní odpovědnost provozovatel, nikoli výrobce.

Školicí rada MCCAB a její součásti

Obrázek 1 ukazuje školicí tabuli MCCAB s jejími ovládacími prvky. Tréninková deska se jednoduše umístí na elektricky nevodivou pracovní plochu a připojí se k PC uživatele pomocí mini-USB kabelu (viz část 4.3).
Speciálně v kombinaci s „Microcontrollers Hands-On Course for Arduino Starters“ (ISBN 978-3-89576-545-2), vydaným společností Elektor, se MCCAB Training Board dokonale hodí pro snadné a rychlé učení programování a používání mikrokontrolérový systém. Uživatel vytváří své cvičební programy pro MCCAB Training Board na svém PC v Arduino IDE, vývojovém prostředí s integrovaným kompilátorem C/C++, které si může zdarma stáhnout z webmísto  

Obrázek 1: Školicí rada MCCAB, Rev. 3.3

Ovládací a zobrazovací prvky na školicí desce MCCAB:

1. 11 × LED (indikace stavu pro vstupy/výstupy D2 … D12)
2. Header JP6 pro připojení LED LD10 … LD20 s jim přiřazenými GPIO D2 … D12
3. Svorkovnice SV5 (rozdělovač) pro vstupy/výstupy mikrokontroléru
4. tlačítko RESET
5. Modul mikrokontroléru Arduino® NANO (nebo kompatibilní) s mini USB – zásuvkou
6. LED “L”, připojená k GPIO D13
7. Konektor SV6 (rozdělovač) pro vstupy/výstupy mikrokontroléru
8. Potenciometr P1
9. Záhlaví kolíku JP3 pro volbu provozního objemutage potenciometrů P1 a P2
10. Potenciometr P2
11. Záhlaví kolíku JP4 pro výběr signálu na kolíku X konektorového pásku SV12
12. Konektorová lišta SV12: SPI-Interface 5 V (signál na pinu X se volí přes JP4)
13. Konektorová lišta SV11: SPI rozhraní 3.3 V
14. Svorkovnice SV10: IC rozhraní 5 V
15. Svorkovnice SV8: I2 C rozhraní 3.3 V
16. Svorkovnice SV9: 22 IC rozhraní 3.3 V
17. Svorkovnice SV7: Spínací výstup pro externí zařízení
18. LC displej s 2 x 16 znaky
19. 6 × tlačítkové spínače K1 … K6
20. 6 × posuvné spínače S1 … S6
21. Kolíková hlavice JP2 pro připojení přepínačů ke vstupům mikrokontroléru.
22. Svorkovnice SV4: rozdělovač pro provozní objtages
23. Piezo bzučák Buzzer1
24. Svorkovnice SV1: Spínací výstup pro externí zařízení
25. Svorkovnice SV3: Sloupky matice 3 × 3 LED (výstupy D6 … D8 se sériovými odpory 330 Ω)
26. Konektorová lišta SV2: 2 x 13 pinů pro připojení externích modulů
27. 3 × 3 LED matice (9 červených LED)
28. Pin header JP1 pro propojení řad matice 3 × 3 LED s mikrokontrolérem GPIO D3 … D5
29. Propojka na pozici „Buzzer“ pinového záhlaví JP6 spojuje Buzzer1 s GPIO D9 mikrokontroléru.

Jednotlivé ovládací prvky na tréninkové tabuli jsou podrobně vysvětleny v následujících částech.

4.1 Modul mikrokontroléru Arduino® NANO 
NANO nebo s ním kompatibilní modul mikrokontroléru se zapojí do školicí desky MCCAB (viz šipka (5) na obrázku 1 a také obrázek 2 a M1 na obrázku 4). Tento modul je vybaven mikrokontrolérem AVR ATmega328P, který ovládá periferní komponenty na tréninkové desce. Dále je na spodní straně modulu integrovaný obvod převodníku, který propojuje sériové rozhraní mikrokontroléru UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) s USB rozhraním PC. Toto rozhraní se také používá k načítání programů vytvořených uživatelem na jeho PC do mikrokontroléru nebo k přenosu dat do/ze sériového monitoru Arduino IDE (vývojové prostředí). Dvě LED TX a RX na obrázku 2 indikují datový provoz na sériových linkách TxD a RxD mikrokontroléru. Arduino®

Obrázek 2: Modul mikrokontroléru Arduino® NANO (Zdroj: www.arduino.cc)

LED L (viz obrázek 2 a šipka (6) na obrázku 1 – označení „L“ může být u klonů kompatibilních s Arduino NANO jiné) je trvale připojena k GPIO D13 mikrokontroléru přes sériový rezistor a indikuje jeho stav LOW popř. VYSOKÝ. +5 V svtagRegulátor na spodní straně modulu stabilizuje objemtagDodává se externě do školicí rady MCCAB prostřednictvím vstupu VIN modulu Arduino ® NANO (viz část 4.2).
Stisknutím tlačítka RESET na horní straně modulu Arduino ® NANO (viz obrázek 2 a šipka (4) na obrázku 1) se mikrokontrolér nastaví do definovaného počátečního stavu a restartuje se již načtený program. i Všechny vstupy a výstupy mikrokontroléru, které jsou důležité pro uživatele, jsou připojeny ke dvěma svorkovnicím SV5 a SV6 (šipka (3) a šipka (7) na obrázku 1). Pomocí konektorů – tzv. Dupont Cables (viz obrázek 3) – lze vstupy/výstupy mikrokontroléru (také nazývané GPIO = General Purpose Inputs/Outputs) vyvedené na SV5 a SV6 připojit k ovládacím prvkům (tlačítkům, spínačům). , …) na školicí radě MCCAB nebo do externích částí.

Obrázek 3: Různé typy kabelů Dupont pro připojení GPIO k ovládacím prvkům

Uživatel musí nakonfigurovat každé GPIO modulu mikrokontroléru Arduino® NANO na dvou konektorových páscích SV5 a SV6 (šipka (3) a šipka (7) na obrázku 1), které jsou připojeny kabelem Dupont ke konektoru na tréninku. desce nebo na externí konektor, ve svém programu pro požadovaný směr dat jako vstup nebo výstup!
Směr dat se nastavuje instrukcí
pinMode(gpio, směr); // pro „gpio“ vložte odpovídající číslo PIN // pro „direction“ vložte „INPUT“ nebo „OUTPUT“
Examples:
pinMode(2, OUTPUT); // GPIO D2 je nastaven jako výstup
pinMode(13, INPUT); // GPIO D13 je nastaven jako vstup
Obrázek 4 ukazuje zapojení modulu mikrokontroléru Arduino® NANO M1 na školicí desce MCCAB.

Obrázek 4: Zapojení modulu mikrokontroléru Arduino® NANO na školicí desce MCCAB
Nejdůležitější údaje modulu mikrokontroléru Arduino® NANO:

•Provozní svtage Vcc:	+5 V
• Externě dodávaný provozní objemtage na VIN:	+8 V až +12 V (viz část 4.2)
•Analogové vstupní piny ADC:	8 (AO … A7, viz následující poznámky m)
• Digitální vstupy/výstupy:	12 (D2 … D13) resp. 16 (zobrazit poznámky)
•Spotřeba proudu NANO modulu:	cca. 20 mA
• Max. vstupní/výstupní proud GPIO:	40 mA
•Součet vstupních/výstupních proudů všech GPIO:	maximálně 200 mA
• Paměť instrukcí (paměť Flash):	32 kB
•Pracovní paměť (paměť RAM):	2 kB
• Paměť EEPROM:	1 kB
•Frekvence hodin:	16 MHz
•Sériová rozhraní:	SPI, I2C (pro UART vypadají poznámky)

Poznámky

• GPIO D0 a D1 (pin 2 a pin 1 modulu M1 na obrázku 4) jsou přiřazeny signály RxD a TxD UART mikrokontroléru a používají se pro sériové spojení mezi MCCAB Training Board a USB portem PC. . Jsou tedy uživateli dostupné pouze v omezeném rozsahu (viz také část 4.3).
• GPIO A4 a A5 (pin 23 a pin 24 modulu M1 na obrázku 4) jsou přiřazeny k signálům SDA a SCL rozhraní IC mikrokontroléru (viz část 4.13) a jsou proto vyhrazeny pro sériové připojení k LC displeji na školicí desku MCCAB (viz část 4.9) ak externím modulům I 2 C připojeným ke konektorovým páskům SV8, SV9 a SV10 (šipky (15), (16) a (14) na obrázku 1). Jsou tedy uživateli k dispozici pouze pro aplikace I 2 C.
• Piny A6 a A7 (pin 25 a pin 26 mikrokontroléru ATmega328P na obrázku 4 lze použít pouze jako analogové vstupy pro analogový/digitální převodník (ADC) mikrokontroléru. Nesmí být konfigurovány pomocí funkce pinMode() (ani jako vstup!), vedlo by to k nesprávnému chování náčrtu A6 a A7 jsou trvale připojeny ke svorkám stěrače potenciometrů P1 a P2 (šipka (8) a šipka (10) na obrázku 1), viz část 4.3. .
• Připojení A0 … A3 na kolíku SV6 (šipka (7) na obrázku 1) jsou v principu analogové vstupy pro analogový/digitální převodník mikrokontroléru. Pokud však 12 digitálních GPIO D2 … D13 nestačí pro konkrétní aplikaci, lze A0 … A3 použít také jako digitální vstupy/výstupy. Poté jsou adresovány pomocí čísel pinů 14 (A0) … 17 (A3). 2 Přamples: pinMode(15, OUTPUT); // A1 se používá jako digitální výstup pinMode(17, INPUT); // A3 se používá jako digitální vstup
• Kolík D12 na hlavičce kolíku SV5 (šipka (3) na obrázku 1) a kolíky D13 a A0 … A3 na hlavičce kolíku SV6 (šipka (7) na obrázku 1) jsou vyvedeny do hlavičky kolíku JP2 (šipka (21) na obrázku 1) a lze je připojit ke spínačům S1 … S6 nebo k paralelně připojeným tlačítkům K1 … K6, viz také část 4.6. V tomto případě musí být příslušný pin konfigurován jako digitální vstup pomocí instrukce pinMode.

Přesnost A/D převodu
Digitální signály v čipu mikrokontroléru generují elektromagnetické rušení, které může ovlivnit přesnost analogových měření.
Pokud je jedno z GPIO A0 … A3 použito jako digitální výstup, je proto důležité, aby nedošlo k přepnutí během analogově/digitální konverze na jiném analogovém vstupu! Změna digitálního výstupního signálu na A0 … A3 během analogově/digitální konverze na jednom z dalších analogových vstupů A0 … A7 může značně zkreslit výsledek této konverze.
Použití rozhraní IC (A4 a A5, viz část 4.13) nebo GPIO A0 … A3 jako digitálních vstupů neovlivňuje kvalitu analogově/digitálních převodů.

4.2 Napájení školicí rady MCCAB
MCCAB Training Board pracuje s nominálním provozním DC objtage of Vcc = +5 V, který je k němu obvykle přiváděn přes mini-USB zdířku modulu mikrokontroléru Arduino NANO z připojeného PC (obrázek 5, obrázek 2 a šipka (5) na obrázku 1). Vzhledem k tomu, že PC je pro tvorbu a přenos cvičebních programů většinou stejně připojeno, je tento typ napájení ideální.
K tomuto účelu musí být tréninková deska připojena k USB portu na PC uživatele pomocí mini-USB kabelu. PC poskytuje stabilizovaný DC objtage cca. +5 V, který je galvanicky oddělen od sítě zvtage a lze jej zatížit maximálním proudem 0.5 A prostřednictvím rozhraní USB. Přítomnost +5 V provozního objtage je indikováno LED označenou ON (nebo POW, PWR) na modulu mikrokontroléru (obrázek 5, obrázek 2). +5 V svtage napájený přes mini-USB zdířku je připojen ke skutečnému provoznímu objtage Vcc na modulu mikrokontroléru Arduino NANO přes ochrannou diodu D. Skutečný provozní objemtage Vcc mírně klesá na Vcc ≈ +4.7 V v důsledku objtage pokles na ochranné diodě D. Toto malé snížení provozního objtage nemá vliv na funkci modulu mikrokontroléru Arduino® NANO. ® Alternativně může být tréninková deska napájena externím DC voltage zdroj. Tento svtage, přivedené buď na svorku VX1 nebo na svorku VX2, musí být v rozsahu VExt = +8 … +12 V. Externí vol.tage se přivádí na kolík 30 (= VIN) modulu mikrokontroléru Arduino NANO buď přes konektor SV4, nebo z externího modulu připojeného ke konektoru SV2 (viz obrázek 5, obrázek 4 a šipka (22) nebo šipka (26) na obrázku 1) . Vzhledem k tomu, že deska je napájena z připojeného PC přes USB konektor, není možné přepólovat provozní obj.tagE. Dvě vnější svtagZdroje, které lze napájet do připojení VX1 a VX2, jsou odděleny diodami, jak je znázorněno na obrázku 4. 

Diody D2 a D3 zajišťují oddělení dvou vnějších objtages u VX1 a VX2, v případě svtage by mělo být omylem přivedeno na oba externí vstupy současně, protože kvůli diodám pouze vyšší ze dvou obj.tages může dosáhnout vstupu VIN (pin 30, viz obrázek 5 a obrázek 4) modulu mikrokontroléru Arduino NANO M1.
Externí DC objtage dodávaný do modulu mikrokontroléru na jeho VIN konektoru je redukován na +5 V a stabilizován integrovaným vol.tage regulátor na spodní straně modulu mikrokontroléru (viz obrázek 2). Provozní objem +5 Vtage generované svtagRegulátor je připojen ke katodě diody D na obrázku 5. Anoda D je také připojena k +5 V potenciálu PC, když je připojeno USB připojení k PC. Dioda D je tak blokována a nemá vliv na funkci obvodu. Napájení přes USB kabel je v tomto případě vypnuto. +3.3 V pomocný objtage je generováno na MCCAB Training Board lineárním objtage regulátor z provozního +5 V objtage Vcc modulu mikrokontroléru a může dodávat maximální proud 200 mA.

Často je v projektech přístup k provoznímu svtages je vyžadováno např. pro svtage dodávka externích modulů. Za tímto účelem školicí rada MCCAB poskytuje zvtage rozdělovač SV4 (obrázek 4 a šipka (21) na obrázku 1), na kterém jsou dva výstupy pro obj.tage +3.3 V a tři výstupy pro zvtage +5 V a také šest zemnících připojení (GND, 0 V) ​​je k dispozici navíc k připojovacímu kolíku VX1 pro externí vol.tage.

4.3 Propojení USB mezi školicí tabulí MCCAB a počítačem
Programy, které uživatel vyvíjí v Arduino IDE (vývojovém prostředí) na svém PC, se načtou do mikrokontroléru ATmega328P na MCCAB Training Board přes USB kabel. Za tímto účelem musí být modul mikrokontroléru na školicí desce MCCAB (šipka (5) na obrázku 1) připojen k portu USB na počítači uživatele pomocí kabelu mini-USB.
Protože mikrokontrolér ATmega328P na modulu mikrokontroléru nemá na svém čipu vlastní USB rozhraní, má modul na spodní straně integrovaný obvod pro převod USB signálů D+ a D- na sériové signály RxD a TxD UART ATmega328P.
Dále je možné prostřednictvím UART mikrokontroléru a následného USB připojení vysílat nebo číst data ze sériového monitoru integrovaného do Arduino IDE.
Za tímto účelem je uživateli k dispozici knihovna „Serial“ v Arduino IDE.
Tréninková deska je normálně také napájena přes USB rozhraní uživatelského PC (viz část 4.2).

Není zamýšleno, aby uživatel používal signály RX a TX mikrokontroléru, které jsou připojeny k pin headeru SV5 (šipka (3) na obrázku 1), pro sériovou komunikaci s externími zařízeními (např. WLAN, Bluetooth transceivery apod.) , protože by mohlo dojít k poškození integrovaného obvodu převodníku USB UART na spodní straně modulu mikrokontroléru (viz část 4.1) i přes existující ochranné odpory! Pokud to uživatel přesto udělá, musí se ujistit, že současně neprobíhá komunikace mezi PC a modulem mikrokontroléru Arduino NANO! Signály přiváděné přes USB zásuvku by vedly k narušení komunikace s externím zařízením a v nejhorším případě i k poškození hardwaru! ®

4.4 Jedenáct LED D2 … D12 pro indikaci stavu GPIO mikrokontroléru
V levé dolní části obrázku 1 můžete vidět 11 LED diod LED10 … LED20 (šipka (1) na obrázku 1), které mohou indikovat stav vstupů/výstupů mikrokontroléru (GPIO) D2 … D12.
Odpovídající schéma zapojení je znázorněno na obrázku 4.
Příslušná světelná dioda je připojena k GPIO, pokud je propojka zasunuta do odpovídající pozice kolíku JP6 (šipka (2) na obrázku 1).
Pokud je odpovídající GPIO D2 … D12 na úrovni HIGH (+5 V), když je propojka na JP6 zapojena, přiřazená LED svítí, pokud je GPIO na úrovni LOW (GND, 0 V), LED je vypnutá.

Pokud je jako vstup použit jeden z GPIO D2 … D12, může být nutné deaktivovat jemu přiřazenou LED odstraněním propojky, aby se zabránilo zatížení vstupního signálu provozním proudem LED (cca 2 … 3 mA).
Stav GPIO D13 je indikován vlastní LED L přímo na modulu mikrokontroléru (viz obrázek 1 a obrázek 2). LED L nelze deaktivovat.
Vzhledem k tomu, že vstupy/výstupy A0 … A7 se v zásadě používají jako analogové vstupy pro analogově/digitální převodník mikrokontroléru nebo pro speciální úlohy (rozhraní TWI), nemají digitální stavový LED displej, aby tyto funkce nebyly narušeny.

4.5 Potenciometry P1 a P2
Rotační osy dvou potenciometrů P1 a P2 ve spodní části obrázku 1 (šipka (8) a šipka (10) na obrázku 1) lze použít k nastavení obj.tages v rozsahu 0 … VPot na jejich přípojkách stěračů.
Zapojení dvou potenciometrů je vidět na obrázku 6.

Obrázek 6: Zapojení potenciometrů P1 a P2
Připojení stěračů dvou potenciometrů je připojeno k analogovým vstupům A6 a A7 modulu mikrokontroléru Arduino® NANO přes ochranné odpory R23 a R24.
Diody D4, D6 nebo D5, D7 chrání příslušný analogový vstup mikrokontroléru před příliš vysokým nebo záporným vol.tages.

Pozor:
Piny A6 a A7 ATmega328P jsou vždy analogové vstupy kvůli vnitřní architektuře čipu mikrokontroléru. Jejich konfigurace pomocí funkce pinMode() Arduino IDE není povolena a může vést k nesprávnému chování programu.

Přes analogově/digitální převodník mikrokontroléru se sada objtage lze měřit jednoduchým způsobem.
Example pro čtení hodnoty potenciometru P1 na připojení A6: int z = analogRead(A6);
10bitová číselná hodnota Z, která se vypočítá ze svtage na A6 podle Z = (rovnice 1 z oddílu 5) 1024⋅

Požadovaná horní mez VPot = +3.3 V resp. VPot = +5 V rozsahu nastavení se nastavuje hlavičkou kolíku JP3 (šipka (9) na obrázku 1). Chcete-li vybrat VPot, buď pin 1 nebo pin 3 JP3 je připojen k pinu 2 pomocí propojky.
Které svtage musí být nastaveno pomocí JP3 pro VPot závisí na referenčním objemutage VREF analogového/digitálního převodníku na REF konektoru kolíkové hlavice SV6 (šipka (7) na obrázku 1), viz část 5.
Referenční objemtage VREF A/D-převodníku na svorce REF hlavičky kolíku SV6 a obj.tage VPot zadaný pomocí JP3 se musí shodovat.

4.6 Přepínače S1 … S6 a tlačítka K1 … K6
MCCAB Training Board poskytuje uživateli šest tlačítek a šest posuvných spínačů pro jeho cvičení (šipky (20) a (19) na obrázku 1). Obrázek 7 ukazuje jejich zapojení. Aby měl uživatel možnost přivést buď trvalý nebo pulzní signál na jeden ze vstupů modulu mikrokontroléru M1, jsou paralelně zapojeny jeden posuvný spínač a jeden tlačítkový spínač.
Společný výstup každého ze šesti párů spínačů je připojen přes ochranný odpor (R25 … R30) k hlavičce kolíků JP2 (šipka (21) na obrázku 1). Paralelní zapojení posuvného spínače a tlačítkového spínače se společným provozním rezistorem (R31 … R36) funguje jako logická operace OR: Pokud je přes jeden ze dvou spínačů (nebo oba spínače současně) +5 V vol.tage je přítomno na společném pracovním odporu, tato logická HIGH úroveň přes ochranný odpor je také přítomna na odpovídajícím kolíku 2, 4, 6, 8, 10 nebo 12 JP2. Teprve když jsou oba spínače rozepnuté, jejich společný spoj je rozpojen a příslušný pin hlavičky pinů JP2 je přes sériové zapojení ochranného odporu a pracovního odporu vytažen na úroveň LOW (0 V, GND).

Obrázek 7: Zapojení posuvných / tlačítkových spínačů S1 … S6 / K1 … K6
Každý pin hlavičky kolíku JP2 lze připojit k jeho přiřazenému vstupu A0 … A3, D12 nebo D13 Arduina
Modul mikrokontroléru NANO přes propojku. Zadání je znázorněno na obrázku 7.
Alternativně lze přepínač na pinech 2, 4, 6, 8, 10 nebo 12 pinového záhlaví JP2 připojit k libovolnému vstupu D2 ... D13 nebo A0 ... A3 modulu mikrokontroléru Arduino® na pinových záhlaví SV5 nebo SV6 ( šipka (3) a šipka (7) na obrázku 1) pomocí kabelu Dupont. Tento flexibilní způsob připojení je výhodnější než pevné přiřazení každého přepínače konkrétnímu GPIO, pokud je přiřazené GPIO mikrokontroléru ATmega328P použito pro speciální funkci (vstup A/D převodníku, výstup PWM … ). Uživatel tak může připojit své přepínače ke GPIO, které jsou v příslušné aplikaci volné, tedy neobsazené speciální funkcí.

Ve svém programu musí uživatel nakonfigurovat každé GPIO modulu mikrokontroléru Arduino® NANO jako vstup, který je připojen k portu přepínače, pomocí instrukce pinMode(gpio, INPUT); // pro „gpio“ vložte odpovídající číslo PIN
Example: pinMode(A1, INPUT); // A1 je nastaven jako digitální vstup pro S2|K2
V případě, že GPIO mikrokontroléru připojeného k přepínači bylo omylem nakonfigurováno jako výstup, ochranné odpory R25 … R30 zabrání zkratu mezi +5 V a GND (0 V), když je přepínač aktivován a GPIO má LOW úroveň na jeho výstupu.

Aby bylo možné použít tlačítkový vypínač, musí být k němu paralelně připojený posuvný vypínač rozpojený (poloha „0“)! Jinak je jejich společný výstup trvale na úrovni VYSOKÝ, bez ohledu na polohu tlačítkového spínače.
Polohy přepínačů posuvných přepínačů jsou na tréninkové desce označeny „0“ a „1“, jak je znázorněno na obrázku 1.
Obrázek 8 ukazuje: Pokud je přepínač v poloze „1“, je výstup přepínače připojen na +5 V (HIGH), v poloze „0“ je výstup přepínače rozpojen.

4.7 Piezo bzučák Buzzer1
V levé horní části obrázku 1 je zobrazen Buzzer1 (šipka (23) na obrázku 1), který umožňuje uživateli vydávat tóny různých frekvencí. Jeho základní zapojení je znázorněno na obrázku 9.
Buzzer1 lze připojit k GPIO D9 mikrokontroléru na školicí desce MCCAB pomocí propojky na pozici „Buzzer“ v hlavičce kolíku JP6 (šipka (29) na obrázku 1) (viz obrázek 9, obrázek 4 a šipka (2) na obrázku 1). Propojku lze odstranit, pokud je GPIO D9 potřeba v programu pro jiné účely.
Pokud je propojka odstraněna, je také možné přivést externí signál na kolík 24 kolíkové hlavičky JP6 pomocí kabelu Dupont a nechat jej vystupovat pomocí Buzzer1.

Obrázek 9: Zapojení Buzzer1
Pro generování tónů musí uživatel ve svém programu vygenerovat signál, který se mění s požadovanou frekvencí tónu na výstupu D9 mikrokontroléru (nakresleno vpravo na obrázku 9).
Tato rychlá sekvence VYSOKÝCH a NÍZKÝCH úrovní aplikuje obdélníkový AC objemtage na bzučák 1, který periodicky deformuje keramickou desku uvnitř bzučáku, aby produkoval zvukové vibrace na příslušné frekvenci tónu.

Ještě jednodušší způsob, jak generovat tón, je použít T/C1 (časovač/počítač 1) mikrokontroléru: Výstup T/C1 OC1A mikrokontroléru AVR ATmega328P na modulu mikrokontroléru Arduino NANO lze připojit ke GPIO D9 uvnitř mikrokontroléru čip. Při vhodném naprogramování T/C1 je velmi snadné generovat obdélníkový signál, jehož frekvence f = ® 1 ?? (T je perioda obdélníkového signálu) převede bzučák na požadovaný tón. Obrázek 10 ukazuje, že piezo bzučák není hi-fi reproduktor. Jak je vidět, frekvenční odezva piezo bzučáku není lineární. Diagram na obrázku 10 ukazuje hladinu akustického tlaku (SPL) piezoměniče SAST-2155 od Sonitron měřenou ve vzdálenosti 1 m jako funkci frekvence signálu. Díky fyzikálním vlastnostem a přirozeným rezonancím jsou určité frekvence reprodukovány hlasitěji a jiné tiše. Odpovídající schéma piezo bzučáku na školicí desce MCCAB ukazuje podobnou křivku.

Obrázek 10: Typická frekvenční odezva piezo bzučáku (Obrázek: Sonitron)

Přes toto omezení je piezo bzučák dobrým kompromisem mezi kvalitou reprodukce zvuků generovaných mikrokontrolérem a jeho otiskem na desce, což umožňuje jeho umístění na malém prostoru. V případech, kdy je požadována vyšší kvalita zvukového výstupu, lze piezo bzučák odpojit od výstupu D9 odstraněním propojky a D9 lze připojit k externímu zařízení pro reprodukci zvuku na pin header SV5 např. přes Dupont kabel (v případě potřeby , prostřednictvím svtage dělič pro snížení amplitude, aby nedošlo k poškození vstupu stagE).

4.8 Matice LED 3 × 3
9 LED v levé části obrázku 1 je uspořádáno v matici se 3 sloupci a 3 řadami (šipka (27) na obrázku 1). Jejich obvod je znázorněn na obrázku 11. Díky maticovému uspořádání lze 9 LED ovládat pouze 6 GPIO mikrokontroléru.
Třísloupcové linky A, B a C jsou trvale připojeny ke kolíkům D8, D7 a D6 mikrokontroléru, jak je znázorněno na obrázku 11. Tři odpory R5 … R7 ve sloupcích omezují proud procházející LED diodami. Kromě toho jsou sloupcová vedení připojena ke konektoru SV3 (šipka (25) na obrázku 1).

Třířadá připojení 1, 2 a 3 jsou vedena do kolíkové hlavice JP1 (šipka (28) na obrázku 1). Lze je připojit k pinům D3 … D5 mikrokontroléru pomocí propojek. Alternativně lze piny 1, 2 nebo 3 na headeru JP1 připojit pomocí kabelů Dupont k libovolnému výstupu D2 ... D13 nebo A0 ... A3 modulu mikrokontroléru Arduino NANO na obou headerech SV5 a SV6 (šipka (3) a šipka (7) na obrázku 1), pokud je jedno z přiřazených GPIO D3 … D5 mikrokontroléru ATmega328P na modulu mikrokontroléru Arduino ® NANO použito pro speciální funkci. Těchto 9 LED je označeno A1 … C3 podle jejich uspořádání v matici, např. LED B1 je umístěna na sloupcovém řádku B a na řádku 1.

Obrázek 11: Devět LED diod ve formě matice 3 × 3

LED jsou obvykle řízeny uživatelským programem v nekonečné smyčce, ve které je jedna ze tří řad 1, 2 a 3 cyklicky nastavena na NÍZKÝ potenciál, zatímco ostatní dvě řady jsou nastaveny na úroveň VYSOKÉ nebo jsou ve vysoké impedanci. stavu (Hi-Z). Pokud má svítit jedna nebo více LED v řadě aktuálně aktivovaných úrovní LOW, její sloupcová svorka A, B nebo C je nastavena na úroveň HIGH. Sloupcové svorky LED v aktivní řadě, které nemají svítit, mají NÍZKÝ potenciál. Napřample, aby se rozsvítily obě LED diody A3 a C3, řádek 3 musí být na úrovni NÍZKÁ a sloupce A a C musí být na úrovni HIGH, zatímco sloupec B je na úrovni LOW a oba řádky 1 a 2 jsou na úrovni HIGH nebo v stav vysoké impedance (Hi-Z).
Pozor: Pokud jsou řádkové řádky matice 3 × 3 LED připojeny buď k GPIO D3 … D5 pomocí propojek na kolíkové hlavičce JP1, nebo k jiným GPIO mikrokontroléru pomocí kabelů Dupont, tyto řádkové řádky stejně jako sloupcové řádky D6 … D8 nesmí být nikdy použit pro jiné úkoly v programu. Dvojité přiřazení maticových GPIO by vedlo k poruchám nebo dokonce k poškození tréninkové desky!

4.9 LC-displej (LCD)
V pravé horní části obrázku 1 je LC displej (LCD) pro zobrazování textových nebo číselných hodnot (šipka (18) na obrázku 1). LCD má dvě řady; každý řádek může obsahovat 16 znaků. Jeho obvod je znázorněn na obrázku 12.
Design LC displeje se může lišit v závislosti na výrobci, např. bílé znaky na modrém pozadí nebo černé znaky na žlutém podkladu nebo jiný vzhled je možný.
Vzhledem k tomu, že LCD není potřeba ve všech programech, +5 V provozní objtagPokud by podsvícení LCD rušilo, je možné přerušit vytažením propojky na kolíkové hlavičce JP5.

Obrázek 12: Připojení LC displeje

Nastavení kontrastu
Kupující MCCAB Training Board musí při prvním spuštění upravit kontrast LC displeje! Za tímto účelem se na LCD zobrazí text a kontrast se nastaví změnou trimovacího odporu zobrazeného na obrázku 13 (značka bílé šipky na obrázku 13) pomocí šroubováku ze spodní části tréninkové desky tak, aby znaky na displeji jsou zobrazeny optimálně.
Pokud je nutné přenastavení z důvodu kolísání teploty nebo stárnutí, může uživatel v případě potřeby upravit kontrast LCD úpravou tohoto trimovacího rezistoru.

Obrázek 13: Nastavení kontrastu LCD pomocí šroubováku

Přenos dat na LC-displej

LC-Display je řízen přes sériové TWI (=I2 C) rozhraní mikrokontroléru ATmega328P. Konektor A4 na kolíkové hlavičce SV6 (šipka (7) na obrázku 1) funguje jako datová linka SDA (Serial DAta) a A5 jako hodinová linka SCL (Serial CLock).
LC displej na MCCAB Training Board má normálně I2 C adresu 0x27.
Pokud by měla být z výrobních důvodů použita jiná adresa, je tato adresa označena nálepkou na displeji. V náčrtu uživatele pak musí být tato adresa použita místo adresy 0x27.

Ovladač nainstalovaný na LC displeji je kompatibilní s široce používaným průmyslovým standardem HD44780, pro který existuje velké množství Arduino knihoven (např. https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C) na internetu pro ovládání prostřednictvím
sběrnice IC2. Knihovny lze obvykle zdarma stáhnout z příslušných webmísto.

4.10 Výstupy budiče SV1 a SV7 pro vyšší výstupní proudy a svtages
Kolíky SV1 (šipka (24) na obrázku 1) a SV7 (šipka (17) na obrázku 1) lze použít k zapínání a vypínání zátěží, které vyžadují vyšší proudy než cca. 40 mA, které může běžný výstup mikrokontroléru dodat maximálně. Provozní svtage externí zátěže může být až +24 V a výstupní proud může být až 160 mA. To umožňuje ovládat menší motory (např. motory ventilátorů), relé nebo menší žárovky přímo pomocí mikrokontroléru tréninkové desky.
Obrázek 14 ukazuje schéma zapojení dvou výstupů ovladače.

Obrázek 14: Výstup budiče SV1 a SV7 pro vyšší výstupní proudy

Čárkované oblasti na obrázku 14 znázorňují, jak jsou zátěže připojeny k výstupu ovladače, pomocí příkladuample relé a motoru:

• Kladný pól vnějšího provozního objtage je připojen na pin 3 (označený na desce „+“) hlavice SV1 resp. SV7. Kladnější připojení zátěže je také připojeno na kolík 3 hlavičky kolíku SV1 nebo SV7.
• Zápornější připojení zátěže je připojeno na pin 2 (na desce označený „S“) hlavice SV1 resp. SV7.
• Záporný pól vnějšího provozního objtage je připojen na pin 1 (označený na desce “ ”) hlavice SV1 resp. SV7.
  Řidič stage SV1 je trvale připojen k GPIO D3 mikrokontroléru a ovladačůtage SV7 je trvale připojen k GPIO D10 mikrokontroléru. Protože D3 a D10 jsou PWM výstupy mikrokontroléru, je možné snadno ovládat např.ample, otáčky připojeného stejnosměrného motoru nebo jas žárovky. Ochranné diody D1 a D8 zajišťují, že zvtagŠpičky, které vznikají při vypínání indukčních zátěží, nemohou poškodit výstup stage.
  Signál HIGH na výstupu D3 mikrokontroléru sepne tranzistor T2 a zápornější spojení zátěže na SV1 je spojeno se zemí (GND) přes spínací tranzistor T2. Tím je zátěž zapnuta, protože celý vnější provozní objtage teď na to padá.
  Signál LOW na D3 zablokuje tranzistor T2 a zátěž připojená k SV1 se vypne. Totéž platí pro výstup D10 mikrokontroléru a header SV7.

4.11 Zásuvkový konektor SV2 pro připojení externích modulů
Prostřednictvím zásuvkového konektoru SV2 (šipka (26) na obrázku 1) lze externí moduly a desky s plošnými spoji připojit k tréninkové desce MCCAB. Těmito moduly mohou být senzorové desky, digitální/analogové převodníky, WLAN nebo rádiové moduly, grafické displeje nebo obvody pro zvýšení počtu vstupních/výstupních linek, abychom jmenovali jen některé z mnoha možností. Dokonce i kompletní aplikační modely, jako jsou školicí moduly pro řídicí techniku ​​nebo ovládání semaforů, které pro své ovládání vyžadují mnoho GPIO, lze připojit k zásuvkovému konektoru SV2 školicí desky MCCAB a ovládat je jejím mikrokontrolérem. Zásuvková lišta SV2 se skládá z 26 kontaktů, které jsou uspořádány ve 2 řadách po 13 kontaktech. Liché kontakty jsou v horní řadě, sudé kontakty jsou ve spodní řadě zásuvkové lišty SV2.

Obrázek 15: Obsazení kolíků zásuvkového konektoru SV2

Přiřazení kolíků SV2 ukazuje obrázek 15. Všechna připojení relevantní pro externí modul na školicí desce MCCAB jsou vyvedena do zásuvky SV2.
GPIO D0 a D1 (RxD a TxD) a analogové vstupy A6 a A7 nejsou připojeny k SV2, protože D0 a D1 jsou vyhrazeny pro sériové spojení mezi MCCAB Training Board a PC a jsou uživateli dostupné pouze v velmi omezeným způsobem (viz Poznámky v části 4.1) a A6 a A7 jsou trvale připojeny ke svorkám stěračů potenciometrů P1 a P2 na školicí desce MCCAB (viz část 4.3), a proto je nelze použít jinak.

Ve svém programu musí uživatel nakonfigurovat každé GPIO modulu mikrokontroléru Arduino NANO na dvou pinových hlavičkách SV5 a SV6 (šipka (3) a šipka (7) na obrázku 1), které používá externí modul na SV2, pro požadovaný směr dat jako INPUT nebo OUTPUT (viz část 4.1)! ®
Pozor: GPIO mikrokontroléru ATmega328P na MCCAB Training Board, které používá modul připojený k SV2, se nesmí používat pro jiné úlohy v programu. Dvojité přiřazení těchto GPIO by vedlo k poruchám nebo dokonce k poškození tréninkové desky!

4.12 Záhlaví kolíků pro připojení modulů SPI
Záhlaví kolíků SV11 (šipka (13) na obrázku 1) a SV12 (šipka (12) na obrázku 1) lze použít k připojení MCCAB Training Board jako SPI master s externími podřízenými moduly, které mají SPI rozhraní (SPI = Serial Peripheral Rozhraní). Serial Peripheral Interface umožňuje rychlý synchronní přenos dat mezi tréninkovou deskou a periferním modulem.
Mikrokontrolér AVR ATmega328P má na svém čipu hardwarové SPI, jehož signály SS, MOSI, MISO a SCLK lze připojit uvnitř čipu mikrokontroléru k GPIO D10 … D13 na pinových hlavičkách SV5 a SV6 (šipka (3) a šipka (7). ) na obrázku 1).
V Arduino IDE je pro ovládání SPI modulů k dispozici knihovna SPI, která je integrována do uživatelského programu pomocí #include

Obrázek 16: Přiřazení pinů konektoru SPI SV11

Protože moduly SPI s provozním objtage +3.3 V i moduly SPI s provozním objtage +5 V jsou běžné, MCCAB Training Board nabízí s SV11 a SV12 dva odpovídajícím způsobem propojené propojovací lišty pro pokrytí obou možností.
Pokud propojka zkratuje kolíky 2 a 3 hlavičky JP4 (viz obrázek 17 výše), obě rozhraní SPI SV11 a SV12 používají stejný výstupní kolík D10 mikrokontroléru jako linka SS (Slave Select), jak ukazuje obrázek 16 a obrázek 17! Proto může být k modulu SPI připojen pouze jeden ze dvou konektorů SV11 nebo SV12 současně, protože současné použití stejné linky SS pro různá zařízení by vedlo k chybám přenosu a zkratům na linkách SPI! Část 4.12.3 ukazuje možnost, jak přesto mohou být dva SPI slave připojeny k SV11 a SV12 současně.

4.12.1 Rozhraní SV11 pro moduly SPI s provozním napětím +3.3 Vtage
Konektor SV11 (šipka (13) na obrázku 1) umožňuje uživateli vytvořit sériové SPI spojení (SPI = Serial Peripheral Interface) mezi školicí deskou MCCAB a externím modulem SPI s provozním objemem +3.3 Vtage, protože úrovně výstupních signálů SPI SS, MOSI a SCLK na rozhraní SV11 jsou sníženy na 3.3 V obj.tage děliče. Úroveň 3.3 V na vstupní lince SPI MISO je rozpoznána jako signál HIGH mikrokontrolérem AVR ATmega328P, a proto nemusí být zvýšena na úroveň 5 V. Zapojení SV11 je znázorněno na obrázku 16.

4.12.2 Rozhraní SV12 pro moduly SPI s provozním napětím +5 Vtage
Rozhraní SV12 (šipka (12) na obrázku 1) umožňuje uživateli vytvořit sériové SPI spojení mezi MCCAB Training Board a externím SPI slave s +5 V provozním objememtage, protože signály SS, MOSI, MISO a SCLK rozhraní SV12 pracují s 5V úrovněmi signálu.
Zapojení SV12 je znázorněno na obrázku 17.

Obrázek 17: Přiřazení pinů konektoru SPI SV12

Uspořádání pinů na hlavičce pinů SV12 odpovídá doporučenému přiřazení pinů programovacího rozhraní AVR výrobce AVR Microchip, které je znázorněno na obrázku 18. To dává uživateli možnost přeprogramovat bootloader ATmega328P pomocí vhodného programovacího zařízení přes rozhraní SPI, např. pokud potřebuje aktualizaci na novou verzi nebo bylo omylem smazáno.

Obrázek 18: Doporučené přiřazení pinů programovacího rozhraní AVR

Výběr signálu X na pinu 5 SV12
V závislosti na požadované aplikaci může být připojení X na pinu 5 SV12 (obrázek 17) přiřazeno různým signálům:

1. Propojka spojuje kolíky 2 a 3 hlavičky kolíků JP4.
   Pokud jsou piny 2 a 3 hlavičky kolíků JP4 (viz obrázek 17 výše a šipka (11) na obrázku 1) zkratovány propojkou, je GPIO D10 (signál SS) mikrokontroléru připojen k pinu 5 konektoru SV12. SV12 se pak používá jako normální SPI rozhraní s SS (Slave Select) GPIO D10.
   V tomto případě obě rozhraní SPI SV11 a SV12 používají stejnou linku SS D10! K modulu SPI proto smí být připojena pouze jedna ze dvou konektorových lišt SV11 nebo SV12, protože současné společné používání stejné linky SS různými zařízeními by vedlo k chybám přenosu a zkratům na linkách SPI!
2. Propojka spojuje kolíky 1 a 2 hlavičky kolíků JP4. V tomto případě je linka RESET mikrokontroléru připojena na kolík 5 hlavičky kolíku SV12. V tomto režimu funguje SV12 jako programovací rozhraní pro mikrokontrolér ATmega328P, protože pro proces programování musí být linka RESET ATmega328P připojena k pinu X (pin 5) hlavičky pinu SV12. V tomto režimu je ATmega328P SPI slave a externí programátor je master.

4.12.3 Současné připojení modulů SPI k SV11 a SV12
Pokud je potřeba připojit 3.3 V modul a 5 V modul k tréninkové desce MCCAB současně, lze to realizovat pomocí zapojení znázorněného na obrázku 19. Piny 1 a 3 v hlavičce kolíků JP4 jsou nezapojené, pin 2 JP4 je připojen k jednomu z digitálních GPIO D2 … D9 na pinové hlavičce SV5 (šipka (3) na obrázku 1) pomocí kabelu Dupont, jak je znázorněno na obrázku 19. Tento výstup mikrokontroléru ATmega328P pak plní úlohu přídavný signál SS na konektoru X (vývod 5) v záhlaví kolíku SV12. Obrázek 19 ukazuje postup s použitím example D9 jako přídavný konektor SS2.

Obrázek 19: Současné připojení dvou SPI modulů k MCCAB Training Board V tomto případě mohou být obě SPI rozhraní SV11 a SV12 připojena k externím SPI slave současně, protože jak SV11, tak SV12 nyní používají různé SS linky: LOW level at GPIO D10 aktivuje modul SPI na SV11 a LOW na úrovni GPIO D9 aktivuje modul SPI na SV12 (viz obrázek 19).
Mikrokontrolér na MCCAB Training Board si může vyměňovat data pouze s jedním modulem připojeným ke sběrnici přes SV11 nebo SV12 současně. Jak můžete vidět na obrázku 19, MISO linky obou rozhraní SV11 a SV12 jsou propojeny dohromady. Pokud by byla obě rozhraní aktivována současně úrovní LOW na jejich SS-konektoru a přenášela by data do mikrokontroléru, byly by výsledkem chyby přenosu a zkraty na linkách SPI!

4.13 Záhlaví kolíků SV8, SV9 a SV10 pro rozhraní TWI (=I2C)
Prostřednictvím kolíkových hlaviček SV8, SV9 a SV10 (šipky (15), (16) a (14) na obrázku 1 může uživatel vytvořit sériový I
C = Inter-Integrated Circuit) mikrokontroléru na tréninkové desce s externím připojením I2 C (moduly I2C. V datovém listu mikrokontroléru AVR ATmega328P se rozhraní I2C nazývá TWI (Two Wire Interface). Zapojení tří konektorů je znázorněn na obrázku 20. 

Obrázek 20: Rozhraní TWI (=I2C) na školicí radě MCCAB

C moduly s +3.3 V provozní objtage jsou připojeny k SV8 nebo SV9. Nastavení úrovně stage na SV8 a SV9 snižuje úroveň signálu 5 V mikrokontroléru AVR ATmega328P na úroveň signálu 3.3 V externích modulů. K I U SV10 jsou připojeny ty I 2 C moduly, které pracují s provozním objtage +5 V. Rozhraní I 2 C se skládá pouze ze dvou obousměrných linek SDA (Serial DAta) a SCL (Serial CLock). Pro lepší rozlišení jsou na obrázku 20 čáry SDA a SCL označeny příponou 5V před úpravou úrovně stage a s příponou 3V3 po úpravě úrovně stagE. Mikrokontrolér AVR ATmega328P má na svém čipu hardwarové TWI (Two Wire Interface, funkčně shodné s rozhraním I 2 C), jehož signály SDA a SCL lze připojit uvnitř čipu mikrokontroléru k GPIO A4 a A5 na pinové hlavičce SV6 ( šipka (7) na obrázku 1).
V Arduino IDE je k dispozici drátová knihovna pro ovládání modulů I 2 C, která je integrována do uživatelského programu pomocí #include . 2

Rady pro použití analogového/digitálního převodníku ATmega328P

Ve výchozím nastavení po zapnutí provozního objtage modulu mikrokontroléru Arduino NANO, analogově/digitální převodník (ADC) mikrokontroléru má analogový vol.tage rozsah VADC = 0 … +5 V. V tomto případě je provozní objem +5 Vtage Vcc modulu mikrokontroléru je také referenční objemtage VREF ADC za předpokladu, že svorka REF konektoru SV6 (šipka (7) na obrázku 1) není připojena. ADC ATmega328P převádí analogový vstupní objemtage VADC na jednom ze svých vstupů A0 … A7 do digitální 10bitové hodnoty Z. Číselná hodnota Z je v binárním resp. hexadecimální číselný rozsah ®

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

102310

1024

Povolený rozsah analogového vstupu objtage je VADC = 0 V … 10 1023 REFV⋅
Přesnost analogově/digitálního převodu závisí především na kvalitě referenčního objemutage VREF, protože pro 10bitovou číselnou hodnotu Z generovanou analogově/digitálním převodníkem mikrokontroléru platí:

Z=1024 (rovnice 1)

VADC je vstupní objemtage analogově/digitálního převodníku na jednom z jeho vstupů A0 … A7 a VREF je referenční objemtage sada pro převodník. Referenční svtage lze měřit vysokoimpedančním voltmetrem mezi svorkou REF SV6 a uzemněním obvodu GND. Výsledkem analogově/digitálního převodu je celočíselná hodnota, tj. libovolná desetinná místa vyplývající z dělení dvou obj.tages VADC a VREF jsou odříznuty. Provozní objem +5 VtagNapájení z PC přes USB kabel je generováno spínaným napájením PC. Nicméně výstup objtage spínaného zdroje má obvykle nezanedbatelný střídavý objemtagNa něm je umístěna součást, která snižuje přesnost analogově/digitálního převodu. Lepších výsledků lze dosáhnout použitím +3.3 V pomocného objtage stabilizovaný lineárním objtage regulátor na MCCAB Training Board jako referenční díltage pro analogově/digitální převodník. Za tímto účelem je analogově/digitální převodník ATmega328P inicializován v programu instrukcí analogReference(EXTERNAL); // nastaví voltage na pinu REF jako referenční svtage podle změněného odkazu svtage a kolík REF kolíkové hlavičky SV6 (šipka (7) na obrázku 1) je připojen k sousednímu +3.3 V kolíku 3V3 na kolíkové hlavičce SV6 přes Dupont kabel nebo propojku.
Vezměte prosím na vědomí, že analogový svtage VADC u referenčního dílutage VREF = 3.3 V se stále převádí na digitální 10bitové hodnoty v rozsahu 0 … 102310, ale měřicí rozsah analogově/digitálního převodníku je snížen na rozsah VADC = 0 … +3.297 V.
Na oplátku je dosaženo jemnějšího rozlišení výsledků převodu, protože LSB (nejmenší rozlišitelná hodnota) je nyní pouze 3.2 mV.

Vstupní voltage VADC analogově/digitálního převodníku na jeho analogových vstupech A0 … A7 na pinové hlavičce SV6 musí být vždy menší než hodnota VREF na svorce REF SV6!
Uživatel musí zajistit, aby VADC < VREF!
Pro „Přesnost A/D převodu“ viz také poznámka na straně 11.

Knihovna „MCCAB_Lib“ pro školicí radu MCCAB

Pro podporu uživatele při ovládání mnoha hardwarových komponent (spínače, tlačítka, LED, 3 × 3 LED matice, bzučák) na MCCAB Training Board je k dispozici knihovna „MCCAB_Lib“, kterou lze zdarma stáhnout z internetové stránky  www.elektor.com/20440 ze strany kupujících tréninkové desky.

Další literatura o použití školicí rady MCCAB

V knize „Microcontrollers Hands-On Course for Arduino Starters“ (ISBN 978-3-89576-5452) najdete nejen podrobný úvod do programování mikrokontrolérů a do programovacího jazyka C, který se používá v Arduino IDE. pro psaní programů, ale také podrobný popis metod knihovny „MCCAB_Lib“ a různé aplikace např.amplesy a cvičební programy pro použití MCCAB Training Board.

Dokumenty / zdroje

elektor Arduino NANO Training Board MCCAB [pdfNávod k obsluze Arduino NANO Training Board MCCAB, Arduino, NANO Training Board MCCAB, Training Board MCCAB, Board MCCAB

Reference

• Uživatelská příručka