Istruzioni per l'uso
Elector Arduino
NANO
Scheda di formazione MCCAB®
Riv. 3.3

Gentile cliente, Il Training Board MCCAB è prodotto in conformità con le direttive europee applicabili e pertanto reca il marchio CE. L'uso previsto è descritto nelle presenti istruzioni per l'uso. Se modifichi il MCCAB Training Board o non lo utilizzi in conformità con lo scopo previsto, sei l'unico responsabile del rispetto delle norme applicabili.
Pertanto, utilizzare l'MCCAB Training Board e tutti i suoi componenti solo come descritto nelle presenti istruzioni per l'uso. È possibile consegnare il MCCAB Training Board solo insieme al presente manuale operativo.
Tutte le informazioni contenute in questo manuale si riferiscono al MCCAB Training Board con il livello di edizione Rev. 3.3. Il livello di edizione della Scheda di Formazione è stampato sul lato inferiore (vedere Figura 13 a pagina 20). La versione attuale di questo manuale può essere scaricata da websito www.elektor.com/20440 per il download. ARDUINO e altri marchi e loghi Arduino sono marchi registrati di Arduino SA. ®

Riciclaggio

Le apparecchiature elettriche ed elettroniche usate devono essere riciclate come rifiuti elettronici e non devono essere smaltite insieme ai rifiuti domestici.
Il Training Board MCCAB contiene preziose materie prime che possono essere riciclate.
Smaltire pertanto il dispositivo presso l'apposito deposito di raccolta. (Direttiva UE 2012/19/UE). La tua amministrazione comunale ti dirà dove trovare il punto di raccolta gratuito più vicino.

Istruzioni di sicurezza

Le presenti istruzioni per l'uso del MCCAB Training Board contengono informazioni importanti sulla messa in servizio e sul funzionamento!
Pertanto, prima di utilizzare la Training Board per la prima volta, leggere attentamente l'intero manuale d'uso per evitare lesioni alla vita e all'incolumità causate da scosse elettriche, incendi o errori di utilizzo, nonché danni alla Training Board.
Rendere questo manuale disponibile a tutti gli altri utenti della scheda di formazione.
Il prodotto è stato progettato in conformità alla norma IEC 61010-031 ed è stato testato e ha lasciato la fabbrica in condizioni di sicurezza. L'utente è tenuto a rispettare le norme applicabili alla gestione delle apparecchiature elettriche, nonché tutte le pratiche e procedure di sicurezza generalmente accettate. In particolare le norme VDE VDE 0100 (progettazione, installazione e collaudo di apparecchi a basso volume).tage impianti elettrici), VDE 0700 (sicurezza degli apparecchi elettrici per uso domestico) e VDE 0868 (apparecchiature per la tecnologia audio/video, dell'informazione e della comunicazione).
Negli esercizi commerciali valgono anche le norme antinfortunistiche delle associazioni assicurative di responsabilità civile dei datori di lavoro commerciali.

Simboli di sicurezza utilizzati

Avvertimento di pericolo elettrico
Questo segnale indica condizioni o pratiche che potrebbero causare morte o lesioni personali.
Segnale di avvertimento generale
Questo segnale indica condizioni o pratiche che potrebbero provocare danni al prodotto stesso o alle apparecchiature collegate.

2.1 Alimentazione
Attenzione:

• In nessun caso il vol negativo puòtages o voltagSe superiore a +5 V, essere collegato al Training Board MCCAB. Le uniche eccezioni sono gli ingressi VX1 e VX2, qui l'ingresso voltagI valori possono essere compresi tra +8 V e +12 V (vedere sezione 4.2).
• Non collegare mai nessun altro potenziale elettrico alla linea di terra (GND, 0 V).
• Non scambiare mai i collegamenti per terra (GND, 0 V) ​​e +5 V, poiché ciò comporterebbe danni permanenti al MCCAB Training Board!
• In particolare non collegare mai la rete ~230 V o ~115 V voltage al Consiglio di formazione del MCCAB!
  C'è pericolo di vita !!!

2.2 Manipolazione e condizioni ambientali
Per evitare morte o lesioni e per proteggere il dispositivo da danni, è necessario osservare rigorosamente le seguenti regole:

• Non utilizzare mai l'MCCAB Training Board in ambienti con vapori o gas esplosivi.
• Se con il MCCAB Training Board lavorano giovani o persone che non hanno familiarità con l'uso dei circuiti elettronici, ad esempio nell'ambito della formazione, personale adeguatamente formato in posizione di responsabilità deve supervisionare queste attività.
  L'uso da parte di bambini di età inferiore a 14 anni non è previsto e deve essere evitato.
• Se l'MCCAB Training Board mostra segni di danneggiamento (ad esempio, a causa di stress meccanico o elettrico), non deve essere utilizzato per motivi di sicurezza.
• L'MCCAB Training Board può essere utilizzato solo in un ambiente pulito e asciutto a temperature fino a +40 °C.

2.3 Riparazione e manutenzione

• Per evitare danni a cose o persone, eventuali riparazioni che si rendessero necessarie possono essere eseguite solo da personale specializzato opportunamente addestrato e utilizzando pezzi di ricambio originali.
• La scheda di formazione MCCAB non contiene parti riparabili dall'utente.

Uso previsto

Il Training Board MCCAB è stato sviluppato per l'insegnamento semplice e veloce delle conoscenze sulla programmazione e sull'uso di un sistema a microcontrollore.
Il prodotto è progettato esclusivamente per scopi di formazione e pratica. Qualsiasi altro utilizzo, ad esempio in impianti di produzione industriale, non è consentito.

Attenzione: La MCCAB Training Board è destinata esclusivamente all'uso con un sistema microcontrollore Arduino® NANO (vedere Figura 2) o un modulo microcontrollore compatibile al 100% con esso. Questo modulo deve essere utilizzato con un vol operativotage di Vcc = +5V. In caso contrario esiste il rischio di danni irreversibili o di distruzione del modulo microcontrollore, della scheda di formazione e dei dispositivi collegati alla scheda di formazione.
Attenzione: VoltagAgli ingressi VX8 e VX12 della scheda di allenamento possono essere collegati elementi nell'intervallo da +1 V a +2 V (vedere sezione 4.2 del presente manuale). Il voltagTutti gli altri ingressi della scheda di allenamento devono essere compresi tra 0 V e +5 V.
Attenzione: Queste istruzioni operative descrivono come collegare e utilizzare correttamente l'MCCAB Training Board con il PC dell'utente ed eventuali moduli esterni. Si prega di notare che non abbiamo alcuna influenza sugli errori di funzionamento e/o di connessione causati dall'utente. L'utente è l'unico responsabile del corretto collegamento della scheda di allenamento al proprio PC e ad eventuali moduli esterni, nonché della sua programmazione e del corretto funzionamento! Per tutti i danni derivanti da collegamento errato, controllo errato, programmazione errata e/o funzionamento errato l'utente è l'unico responsabile! In questi casi sono comprensibilmente escluse rivendicazioni di responsabilità nei nostri confronti.

Qualsiasi utilizzo diverso da quello specificato non è consentito! L'MCCAB Training Board non deve essere modificato o convertito, poiché ciò potrebbe danneggiarlo o mettere in pericolo l'utente (cortocircuito, rischio di surriscaldamento e incendio, rischio di scossa elettrica). Se si verificano lesioni personali o danni materiali a seguito di un uso improprio della pedana da allenamento, la responsabilità è esclusivamente dell'operatore e non del produttore.

Il Training Board del MCCAB e i suoi componenti

La Figura 1 mostra il Training Board MCCAB con i suoi elementi di controllo. La tavola da allenamento viene semplicemente posizionata su una superficie di lavoro elettricamente non conduttiva e collegata al PC dell'utente tramite un cavo mini-USB (vedere sezione 4.3).
Soprattutto in combinazione con il “Corso pratico sui microcontrollori per principianti Arduino” (ISBN 978-3-89576-545-2), pubblicato da Elektor, il Training Board MCCAB è perfettamente adatto per un apprendimento facile e veloce della programmazione e dell'utilizzo di un sistema di microcontrollore. L'utente crea i suoi programmi di esercizi per la MCCAB Training Board sul suo PC nell'IDE Arduino, un ambiente di sviluppo con un compilatore C/C++ integrato, che può scaricare gratuitamente dal sito websito  

Figura 1: Il comitato di formazione del MCCAB, Rev. 3.3

Gli elementi operativi e di visualizzazione del MCCAB Training Board:

1. 11 × LED (indicazione di stato per gli ingressi/uscite D2 … D12)
2. Header JP6 per il collegamento dei LED LD10…LD20 con i GPIO D2…D12 ad essi assegnati
3. Morsettiera SV5 (distributore) per gli ingressi/uscite del microcontrollore
4. Pulsante RESET
5. Modulo microcontrollore Arduino® NANO (o compatibile) con presa mini USB
6. LED “L”, collegato a GPIO D13
7. Connettore SV6 (distributore) per gli ingressi/uscite del microcontrollore
8. Potenziometro P1
9. Intestazione pin JP3 per la selezione del volume operativotage dei potenziometri P1 e P2
10. Potenziometro P2
11. Terminale pin JP4 per la selezione del segnale sul pin X del connettore SV12
12. Striscia di connettori SV12: interfaccia SPI 5 V (il segnale sul pin X viene selezionato tramite JP4)
13. Striscia di connettori SV11: interfaccia SPI 3.3 V
14. Morsettiera SV10: interfaccia IC 5 V
15. Morsettiera SV8: interfaccia I2 C 3.3 V
16. Morsettiera SV9: 22 interfacce IC 3.3 V
17. Morsettiera SV7: uscita di commutazione per dispositivi esterni
18. Display LCD da 2 x 16 caratteri
19. 6 × interruttori a pulsante K1...K6
20. 6 interruttori a scorrimento S1...S6
21. Intestazione pin JP2 per collegare gli interruttori agli ingressi del microcontrollore.
22. Morsettiera SV4: distributore per il voltages
23. Cicalino piezoelettrico Cicalino1
24. Morsettiera SV1: uscita di commutazione per dispositivi esterni
25. Morsettiera SV3: colonne della matrice LED 3 × 3 (uscite D6 … D8 con resistenze in serie 330 Ω)
26. Striscia di connettori SV2: 2 x 13 pin per il collegamento di moduli esterni
27. Matrice 3×3 LED (9 LED rossi)
28. Pin header JP1 per collegare le file della matrice LED 3 × 3 con i GPIO del microcontrollore D3 … D5
29. Un ponticello sulla posizione “Buzzer” dell'intestazione pin JP6 collega il Buzzer1 con il GPIO D9 del microcontrollore.

I singoli controlli sulla scheda di formazione sono spiegati in dettaglio nelle sezioni seguenti.

4.1 Il modulo microcontrollore Arduino® NANO 
NANO o un modulo microcontrollore compatibile con esso è collegato alla scheda di formazione MCCAB (vedere la freccia (5) nella Figura 1 e la Figura 2 e M1 nella Figura 4). Questo modulo è dotato del microcontrollore AVR ATmega328P, che controlla i componenti periferici sulla scheda di allenamento. Inoltre, sul lato inferiore del modulo è presente un circuito convertitore integrato, che collega l'interfaccia seriale del microcontrollore UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) con l'interfaccia USB del PC. Questa interfaccia viene utilizzata anche per caricare nel microcontrollore i programmi creati dall'utente sul proprio PC o per trasferire dati al/dal monitor seriale dell'IDE Arduino (ambiente di sviluppo). I due LED TX e RX in Figura 2 indicano il traffico dati sulle linee seriali TxD e RxD del microcontrollore. Un Arduino®

Figura 2: Modulo microcontrollore Arduino® NANO (Fonte: www.arduino.cc)

Il LED L (vedere Figura 2 e freccia (6) in Figura 1 – la designazione "L" potrebbe essere diversa per i cloni compatibili con Arduino NANO) è permanentemente collegato al GPIO D13 del microcontrollore tramite un resistore in serie e indica il suo stato LOW o ALTO. Il +5 V voltagIl regolatore sul lato inferiore del modulo stabilizza il voltage fornito esternamente al MCCAB Training Board tramite l'ingresso VIN del modulo Arduino ® NANO (vedere sezione 4.2).
Premendo il pulsante RESET sulla parte superiore del modulo Arduino ® NANO (vedere Figura 2 e freccia (4) nella Figura 1) il microcontrollore viene impostato su uno stato iniziale definito e un programma già caricato viene riavviato. i Tutti gli ingressi e le uscite del microcontrollore importanti per l'utente sono collegati alle due morsettiere SV5 e SV6 (freccia (3) e freccia (7) nella Figura 1). Per mezzo di connettori – i cosiddetti cavi Dupont (vedi Figura 3) – gli ingressi/uscite del microcontrollore (chiamati anche GPIO = General Purpose Inputs/Outputs) condotti su SV5 e SV6 possono essere collegati a elementi operativi (pulsanti, interruttori , …) sul Training Board del MCCAB o verso parti esterne.

Figura 3: Diversi tipi di cavi Dupont per collegare i GPIO agli elementi di controllo

L'utente deve configurare ciascun GPIO del modulo microcontrollore Arduino® NANO sulle due strisce di connettori SV5 e SV6 (freccia (3) e freccia (7) nella Figura 1), che è collegata tramite un cavo Dupont a un connettore sul training scheda o ad un connettore esterno, nel suo programma per la direzione dei dati richiesta come ingresso o uscita!
La direzione dei dati viene impostata con l'istruzione
pinMode(gpio, direzione); // per “gpio” inserire il numero pin corrispondente // per “direzione” inserire “INPUT” o “OUTPUT”
Examples:
pinModalità(2, USCITA); // GPIO D2 è impostato come output
pinMode(13, INPUT); // GPIO D13 è impostato come input
La Figura 4 mostra il cablaggio del modulo microcontrollore Arduino® NANO M1 sulla MCCAB Training Board.

Figura 4: Il cablaggio del modulo microcontrollore Arduino® NANO sulla MCCAB Training Board
I dati più importanti del modulo microcontrollore Arduino® NANO:

•Vol.operativotageVcc:	+5 Volt
•Vol. operativo fornito esternamentetage al VIN:	da +8 V a +12 V (vedi paragrafo 4.2)
•Pin di ingresso analogico dell'ADC:	8 (AO … A7, vedi note seguenti)
•Pin di ingresso/uscita digitale:	12 (D2 … D13) risp. 16 (sembrano note)
•Consumo corrente del modulo NANO:	circa 20 mA
•Massimo. corrente di ingresso/uscita di un GPIO:	40mA
•Somma delle correnti di ingresso/uscita di tutti i GPIO:	massimo 200mA
•Memoria delle istruzioni (memoria Flash):	32 KB
•Memoria di lavoro (memoria RAM):	2 KB
•Memoria EEPROM:	1 KB
•Frequenza orologio:	16 MHz
•Interfacce seriali:	SPI, I2C (per UART sembrano note)

Appunti

• Ai GPIO D0 e D1 (pin 2 e pin 1 del modulo M1 in Figura 4) sono assegnati i segnali RxD e TxD dell'UART del microcontrollore e vengono utilizzati per la connessione seriale tra la MCCAB Training Board e la porta USB del PC . Sono quindi a disposizione dell'utente solo in misura limitata (vedi anche sezione 4.3).
• I GPIO A4 e A5 (pin 23 e pin 24 del modulo M1 in Figura 4) sono assegnati ai segnali SDA e SCL dell'interfaccia IC del microcontrollore (vedi sezione 4.13) e sono quindi riservati per il collegamento seriale al display LC del al MCCAB Training Board (vedere sezione 4.9) e ai moduli I 2 C esterni collegati alle strisce di connettori SV8, SV9 e SV10 (frecce (15), (16) e (14) nella Figura 1). Sono quindi a disposizione dell'utente solo per le applicazioni I 2 C.
• I pin A6 e A7 (pin 25 e pin 26 del microcontrollore ATmega328P nella Figura 4 possono essere utilizzati solo come ingressi analogici per il convertitore analogico/digitale (ADC) del microcontrollore. Non devono essere configurati tramite la funzione pinMode() (nemmeno come ingresso!), ciò porterebbe ad un comportamento errato dello schizzo. A6 e A7 sono collegati permanentemente ai terminali del tergicristallo dei potenziometri P1 e P2 (freccia (8) e freccia (10) nella Figura 1), vedere sezione 4.3 .
• I collegamenti A0 … A3 sul connettore pin SV6 (freccia (7) nella Figura 1) sono in linea di principio ingressi analogici per il convertitore analogico/digitale del microcontrollore. Se però i 12 GPIO digitali D2...D13 non sono sufficienti per un'applicazione specifica, è possibile utilizzare anche A0...A3 come ingressi/uscite digitali. Successivamente vengono indirizzati tramite i numeri pin 14 (A0) … 17 (A3). 2 Esample: pinMode(15, OUTPUT); // A1 viene utilizzato come uscita digitale pinMode(17, INPUT); // A3 viene utilizzato come ingresso digitale
• Il pin D12 sull'intestazione del pin SV5 (freccia (3) nella Figura 1) e i pin D13 e A0...A3 sull'intestazione del pin SV6 (freccia (7) nella Figura 1) sono instradati sull'intestazione del pin JP2 (freccia (21) nella Figura 1) e possono essere collegati agli interruttori S1…S6 oppure ai pulsanti K1…K6 ad essi collegati in parallelo, vedere anche paragrafo 4.6. In questo caso il rispettivo pin deve essere configurato come ingresso digitale con l'istruzione pinMode.

Precisione della conversione A/D
I segnali digitali all'interno del chip del microcontrollore generano interferenze elettromagnetiche che possono influenzare la precisione delle misurazioni analogiche.
Se uno dei GPIO A0 … A3 viene utilizzato come uscita digitale, è quindi importante che questo non commuti mentre ha luogo una conversione analogico/digitale su un altro ingresso analogico! Una modifica del segnale di uscita digitale su A0 … A3 durante una conversione analogico/digitale su uno degli altri ingressi analogici A0 … A7 può falsare notevolmente il risultato di questa conversione.
L'utilizzo dell'interfaccia IC (A4 e A5, vedere sezione 4.13) o dei GPIO A0 … A3 come ingressi digitali non influenza la qualità delle conversioni analogico/digitale.

4.2 L'alimentazione del MCCAB Training Board
Il Training Board MCCAB funziona con un DC vol operativo nominaletage di Vcc = +5 V, che solitamente gli viene fornito tramite la presa mini-USB del modulo microcontrollore Arduino NANO dal PC collegato (Figura 5, Figura 2 e freccia (5) in Figura 1). Poiché normalmente il PC viene comunque collegato per la creazione e la trasmissione dei programmi di allenamento, questo tipo di alimentazione è l'ideale.
A tale scopo la scheda di allenamento deve essere collegata ad una porta USB del PC dell'utente tramite un cavo mini-USB. Il PC fornisce un DC vol stabilizzatotage di ca. +5 V, isolato galvanicamente dalla rete voltage e può essere caricato con una corrente massima di 0.5 A, tramite la sua interfaccia USB. La presenza del +5 V voltage è indicato dal LED etichettato ON (o POW, PWR) sul modulo microcontrollore (Figura 5, Figura 2). Il +5 V voltage fornito tramite la presa mini-USB è collegato al volume operativo effettivotage Vcc sul modulo microcontrollore Arduino NANO tramite il diodo protettivo D. Il volume operativo effettivotage Vcc diminuisce leggermente a Vcc ≈ +4.7 V a causa del voltage caduta sul diodo di protezione D. Questa piccola riduzione del voltage non influisce sulla funzione del modulo microcontrollore Arduino® NANO. ® In alternativa, la scheda di allenamento può essere alimentata da un DC voltage fonte. Questo voltage, applicato sia al morsetto VX1 che al morsetto VX2, deve essere compreso nel campo VExt = +8 … +12 V. Il vol esternotage viene alimentato nel pin 30 (= VIN) del modulo microcontrollore Arduino NANO tramite il connettore SV4 o da un modulo esterno collegato al connettore SV2 (vedere Figura 5, Figura 4 e freccia (22) o freccia (26) in Figura 1) . Poiché la scheda viene alimentata dal PC collegato tramite la sua presa USB, non è possibile invertire la polarità del volume di funzionamentotage. I due vol. esternitagI che possono essere alimentati alle connessioni VX1 e VX2 sono disaccoppiati tramite diodi, come mostrato in Figura 4. 

I diodi D2 e ​​D3 provvedono al disaccoppiamento dei due voltages a VX1 e VX2, nel caso voltage dovrebbe essere applicato per errore su entrambi gli ingressi esterni contemporaneamente, perché a causa dei diodi solo il più alto dei due voltagpossono raggiungere l'ingresso VIN (pin 30, vedere Figura 5 e Figura 4) del modulo microcontrollore Arduino NANO M1.
La CC esterna voltage fornito al modulo microcontrollore al suo connettore VIN è ridotto a +5 V e stabilizzato dal voltagIl regolatore sul lato inferiore del modulo microcontrollore (vedere Figura 2). Il vol. operativo +5 Vtage generato dal voltagIl regolatore è collegato al catodo del diodo D in Figura 5. L'anodo di D è collegato anche al potenziale +5 V dal PC quando è inserita la connessione USB al PC. Il diodo D è quindi bloccato e non ha effetto sul funzionamento del circuito. In questo caso l'alimentazione tramite il cavo USB è disattivata. Il vol. ausiliario +3.3 Vtage è generato sul MCCAB Training Board da un vol linearetage regolatore dal vol. operativo +5 Vtage Vcc del modulo microcontrollore e può fornire una corrente massima di 200 mA.

Spesso nei progetti l'accesso al vol. operativotages è richiesto, ad esempio, per il voltage fornitura di moduli esterni. A questo scopo il MCCAB Training Board mette a disposizione il voltage distributore SV4 (Figura 4 e freccia (21) in Figura 1), sul quale sono presenti due uscite per il voltage +3.3 V e tre uscite per il voltage Oltre al pin di collegamento VX5 per il volume esterno sono disponibili +0 V e sei collegamenti a terra (GND, 1 V).tage.

4.3 La connessione USB tra MCCAB Training Board e il PC
I programmi che l'utente sviluppa nell'IDE Arduino (ambiente di sviluppo) sul suo PC vengono caricati nel microcontrollore ATmega328P sulla MCCAB Training Board tramite un cavo USB. A questo scopo, il modulo microcontrollore della MCCAB Training Board (freccia (5) nella Figura 1) deve essere collegato a una porta USB del PC dell'utente tramite un cavo mini-USB.
Poiché il microcontrollore ATmega328P sul modulo microcontrollore non ha una propria interfaccia USB sul chip, il modulo ha un circuito integrato sul lato inferiore per convertire i segnali USB D+ e D- nei segnali seriali RxD e TxD dell'UART dell'ATmega328P.
Inoltre, è possibile inviare o leggere dati dal monitor seriale integrato nell'IDE Arduino tramite l'UART del microcontrollore e la successiva connessione USB.
A questo scopo l'utente ha a disposizione la libreria “Serial” nell'IDE di Arduino.
La scheda didattica viene normalmente alimentata anche tramite l'interfaccia USB del PC dell'utente (vedere paragrafo 4.2).

Non è previsto che l'utente utilizzi i segnali RX e TX del microcontrollore, che sono collegati al pin header SV5 (freccia (3) nella Figura 1), per la comunicazione seriale con dispositivi esterni (ad es. WLAN, ricetrasmettitori Bluetooth o simili) , perché ciò può danneggiare il circuito convertitore USB UART integrato sul lato inferiore del modulo microcontrollore (vedere sezione 4.1) nonostante le resistenze di protezione esistenti! Se l'utente lo fa comunque, deve assicurarsi che non ci sia contemporaneamente comunicazione tra il PC e il modulo microcontrollore Arduino NANO! I segnali forniti tramite la presa USB potrebbero compromettere la comunicazione con il dispositivo esterno e, nel peggiore dei casi, anche danneggiare l'hardware! ®

4.4 Gli undici LED D2 … D12 per l'indicazione dello stato dei GPIO del microcontrollore
Nella parte in basso a sinistra della Figura 1 si possono vedere gli 11 LED LED10…LED20 (freccia (1) in Figura 1), che possono indicare lo stato degli ingressi/uscite del microcontrollore (GPIO) D2…D12.
Lo schema elettrico corrispondente è mostrato in Figura 4.
Il rispettivo diodo luminoso è collegato al GPIO, se un ponticello è inserito nella posizione corrispondente dell'intestazione pin JP6 (freccia (2) nella Figura 1).
Se il corrispondente GPIO D2 … D12 è al livello ALTO (+5 V) quando è inserito il ponticello su JP6, il LED assegnato si accende, se il GPIO è a BASSO (GND, 0 V), il LED è spento.

Se come ingresso viene utilizzato uno dei GPIO D2...D12, potrebbe essere necessario disattivare il LED ad esso assegnato rimuovendo il ponticello per evitare un carico del segnale di ingresso da parte della corrente di funzionamento del LED (circa 2... 3mA).
Lo stato del GPIO D13 è indicato dal proprio LED L direttamente sul modulo microcontrollore (vedere Figura 1 e Figura 2). Il LED L non può essere disattivato.
Poiché gli ingressi/uscite A0 … A7 vengono utilizzati fondamentalmente come ingressi analogici per il convertitore analogico/digitale del microcontrollore o per compiti speciali (interfaccia TWI), per non compromettere queste funzioni non dispongono di un indicatore di stato digitale a LED.

4.5 I potenziometri P1 e P2
Gli assi rotanti dei due potenziometri P1 e P2 nella parte inferiore della Figura 1 (freccia (8) e freccia (10) nella Figura 1) possono essere utilizzati per impostare voltages nell'intervallo 0 … VPot sui collegamenti del tergicristallo.
Il cablaggio dei due potenziometri è visibile in Figura 6.

Figura 6: Il cablaggio dei potenziometri P1 e P2
I collegamenti a cursore dei due potenziometri sono collegati agli ingressi analogici A6 e A7 del modulo microcontrollore Arduino® NANO tramite le resistenze di protezione R23 e R24.
I diodi D4, D6 o D5, D7 proteggono il rispettivo ingresso analogico del microcontrollore da un volume troppo alto o negativotages.

Attenzione:
I pin A6 e A7 dell'ATmega328P sono sempre ingressi analogici a causa dell'architettura del chip interno del microcontrollore. La loro configurazione con la funzione pinMode() dell'IDE Arduino non è consentita e può portare ad un comportamento errato del programma.

Tramite il convertitore analogico/digitale del microcontrollore, il set voltage può essere misurato in modo semplice.
Example per leggere il valore del potenziometro P1 sulla connessione A6: int z = analogRead(A6);
Il valore numerico Z a 10 bit, che viene calcolato dal voltage in A6 secondo Z = (equazione 1 dalla sezione 5) 1024⋅

Il limite superiore desiderato VPot = +3.3 V risp. VPot = +5 V del campo di impostazione viene impostato con il pin header JP3 (freccia (9) nella Figura 1). Per selezionare VPot, il pin 1 o il pin 3 di JP3 è collegato al pin2 utilizzando un ponticello.
Quale voltage deve essere impostato con JP3 perché VPot dipende dal volume di riferimentotage VREF del convertitore analogico/digitale sul connettore REF del connettore SV6 (freccia (7) nella Figura 1), vedere la sezione 5.
Il volume di riferimentotage VREF del convertitore A/D al terminale REF del pin header SV6 e voltage VPot specificato con JP3 deve corrispondere.

4.6 Gli interruttori S1...S6 e i pulsanti K1...K6
La MCCAB Training Board fornisce all'utente sei pulsanti e sei interruttori a scorrimento per i suoi esercizi (frecce (20) e (19) nella Figura 1). La Figura 7 mostra il loro cablaggio. Per dare all'utente la possibilità di applicare un segnale permanente o a impulsi a uno degli ingressi del modulo microcontrollore M1, l'interruttore a una slitta e un interruttore a pulsante sono collegati in parallelo.
L'uscita comune di ciascuna delle sei coppie di interruttori è collegata tramite un resistore di protezione (R25 … R30) all'intestazione pin JP2 (freccia (21) nella Figura 1). Il collegamento in parallelo di un interruttore a scorrimento e di un interruttore a pulsante con una resistenza operativa comune (R31 … R36) funziona come un'operazione logica OR: Se tramite uno dei due interruttori (o entrambi gli interruttori contemporaneamente) il +5 V voltage è presente sul resistore di lavoro comune, questo livello logico ALTO tramite il resistore di protezione è presente anche sul corrispondente pin 2, 4, 6, 8, 10 o 12 di JP2. Solo quando entrambi gli interruttori sono aperti, il loro collegamento comune è aperto e il pin corrispondente dell'intestazione pin JP2 viene portato al livello BASSO (0 V, GND) tramite il collegamento in serie del resistore di protezione e del resistore di lavoro.

Figura 7: Cablaggio degli interruttori a cursore/a pulsante S1 … S6 / K1 … K6
Ogni pin del pin header JP2 può essere collegato al suo ingresso assegnato A0...A3, D12 o D13 di Arduino
Modulo microcontrollore NANO tramite ponticello. L'assegnazione è mostrata nella Figura 7.
In alternativa, un collegamento interruttore sui pin 2, 4, 6, 8, 10 o 12 del pin header JP2 può essere collegato a qualsiasi ingresso D2 … D13 o A0 … A3 del modulo microcontrollore Arduino® sui pin header SV5 o SV6 ( freccia (3) e freccia (7) nella Figura 1) utilizzando un cavo Dupont. Questo modo flessibile di connessione è preferibile all'assegnazione fissa di ciascun interruttore a un GPIO specifico se il GPIO assegnato del microcontrollore ATmega328P viene utilizzato per una funzione speciale (ingresso convertitore A/D, uscita PWM...). In questo modo l'utente può collegare i suoi switch ai GPIO che nella rispettiva applicazione sono liberi, cioè non occupati da una funzione speciale.

Nel suo programma, l'utente deve configurare ciascun GPIO del modulo microcontrollore Arduino® NANO come ingresso, che è collegato a una porta dello switch, utilizzando l'istruzione pinMode(gpio, INPUT); // per "gpio" inserire il numero pin corrispondente
Example: pinMode(A1, INPUT); // A1 è configurato come ingresso digitale per S2|K2
Nel caso in cui un GPIO del microcontrollore collegato a un interruttore sia stato configurato per errore come uscita, i resistori di protezione R25 … R30 impediscono un cortocircuito tra +5 V e GND (0 V) quando l'interruttore è azionato e il GPIO ha livello BASSO alla sua uscita.

Per poter utilizzare un interruttore a pulsante, l'interruttore a scorrimento collegato in parallelo ad esso deve essere aperto (posizione “0”)! Altrimenti, la loro uscita comune è permanentemente al livello ALTO, indipendentemente dalla posizione dell'interruttore a pulsante.
Le posizioni degli interruttori a scorrimento sono contrassegnate da "0" e "1" sulla scheda di allenamento, come mostrato nella Figura 1.
La Figura 8 mostra: Se l'interruttore è in posizione “1”, l'uscita dell'interruttore è collegata a +5 V (ALTA), in posizione “0” l'uscita dell'interruttore è aperta.

4.7 Il cicalino piezoelettrico Buzzer1
La parte in alto a sinistra della Figura 1 mostra il Buzzer1 (freccia (23) in Figura 1), che consente all'utente di emettere toni di frequenze diverse. Il suo circuito di base è mostrato nella Figura 9.
Il Buzzer1 può essere collegato al GPIO D9 del microcontrollore sulla MCCAB Training Board tramite un ponticello sulla posizione "Buzzer" dell'intestazione pin JP6 (freccia (29) nella Figura 1) (vedere Figura 9, Figura 4 e freccia (2) nella Figura 1). Il ponticello può essere rimosso se il GPIO D9 è necessario in un programma per altri scopi.
Se il ponticello viene rimosso, è anche possibile applicare un segnale esterno al pin 24 del pin header JP6 tramite un cavo Dupont e farlo emettere dal Buzzer1.

Figura 9: Il cablaggio del Buzzer1
Per generare toni, l'utente deve generare un segnale nel suo programma che cambia con la frequenza del tono desiderata sull'uscita D9 del microcontrollore (schizzato a destra nella Figura 9).
Questa rapida sequenza di livelli ALTO e BASSO applica un volume AC rettangolaretage al Buzzer1, che deforma periodicamente la piastra ceramica all'interno del buzzer per produrre vibrazioni sonore alla frequenza del tono appropriata.

Un modo ancora più semplice per generare un tono è utilizzare T/C1 (Timer/Contatore 1) del microcontrollore: l'uscita T/C1 OC1A del microcontrollore AVR ATmega328P sul modulo microcontrollore Arduino NANO può essere collegata al GPIO D9 all'interno del microcontrollore patata fritta. Con un'opportuna programmazione di T/C1, è molto semplice generare un segnale rettangolare la cui frequenza f = ® 1 ?? (T è il periodo del segnale rettangolare) viene convertito nel tono desiderato dal cicalino. La Figura 10 mostra che un cicalino piezoelettrico non è un altoparlante hi-fi. Come si può vedere, la risposta in frequenza di un cicalino piezoelettrico è tutt’altro che lineare. Il diagramma in Figura 10 mostra il livello di pressione sonora (SPL) del trasduttore piezoelettrico SAST-2155 di Sonitron misurato a una distanza di 1 m in funzione della frequenza del segnale. A causa delle proprietà fisiche e delle risonanze naturali, alcune frequenze vengono riprodotte più forti e altre più morbide. Il diagramma corrispondente del cicalino piezoelettrico sul Training Board MCCAB mostra una curva simile.

Figura 10: risposta in frequenza tipica di un cicalino piezoelettrico (Immagine: Sonitron)

Nonostante questa limitazione, un buzzer piezoelettrico rappresenta un buon compromesso tra la qualità di riproduzione dei suoni generati dal microcontrollore e l'ingombro sulla scheda, che gli consente di essere sistemato in uno spazio ridotto. Nei casi in cui è richiesta una qualità superiore dell'uscita audio, il cicalino piezoelettrico può essere scollegato dall'uscita D9 rimuovendo il ponticello e D9 può essere collegato ad un'apparecchiatura esterna per la riproduzione del suono sull'intestazione pin SV5, ad esempio tramite un cavo Dupont (se necessario , tramite un voltage divisore per ridurre il amplitudine per evitare danni agli ingressitagE).

4.8 La matrice LED 3×3
I 9 LED nella parte sinistra della Figura 1 sono disposti in una matrice con 3 colonne e 3 righe (freccia (27) in Figura 1). Il loro circuito è mostrato nella Figura 11. 9 LED possono essere controllati con solo 6 GPIO del microcontrollore grazie alla disposizione a matrice.
Le linee a tre colonne A, B e C sono collegate permanentemente ai pin D8, D7 e D6 del microcontrollore come mostrato nella Figura 11. I tre resistori R5...R7 nelle linee delle colonne limitano la corrente attraverso i LED. Inoltre le linee delle colonne sono collegate al connettore SV3 (freccia (25) nella Figura 1).

I collegamenti a tre file 1, 2 e 3 vengono portati al connettore pin JP1 (freccia (28) nella Figura 1). Possono essere collegati ai pin D3 … D5 del microcontrollore tramite jumper. In alternativa, i pin 1, 2 o 3 sull'header JP1 possono essere collegati tramite cavi Dupont a qualsiasi uscita D2...D13 o A0...A3 del modulo microcontrollore Arduino NANO su entrambi gli header SV5 e SV6 (freccia (3) e freccia (7) nella Figura 1) se uno dei GPIO assegnati D3 … D5 del microcontrollore ATmega328P sul modulo microcontrollore Arduino ® NANO viene utilizzato per una funzione speciale. I 9 LED sono contrassegnati dalla dicitura A1...C3 in base alla loro disposizione all'interno della matrice, ad esempio il LED B1 si trova sulla riga di colonna B e sulla riga di riga 1.

Figura 11: I nove LED sotto forma di matrice 3 × 3

I LED sono solitamente controllati dal programma utente in un loop infinito, in cui una delle tre file 1, 2 e 3 è impostata ciclicamente su potenziale BASSO, mentre le altre due file sono impostate su livello ALTO o sono ad alta impedenza stato (Hi-Z). Se uno o più LED nella fila attualmente attivata dal livello BASSO devono essere accesi, il relativo terminale di colonna A, B o C è impostato sul livello ALTO. I terminali di colonna dei LED della fila attiva che non devono essere accesi sono a potenziale BASSO. Per esample, per far accendere entrambi i led A3 e C3, la riga 3 deve essere a livello BASSO e le colonne A e C devono essere a livello ALTO, mentre la colonna B è a livello BASSO ed entrambe le righe 1 e 2 sono a livello ALTO oppure in stato di alta impedenza (Hi-Z).
Attenzione: Se le linee di riga della matrice LED 3 × 3 sono collegate ai GPIO D3 … D5 tramite ponticelli sull'intestazione pin JP1 o ad altri GPIO del microcontrollore tramite cavi Dupont, queste linee di riga così come le linee di colonna D6 … D8 non deve mai essere utilizzato per altre attività in un programma. Una doppia assegnazione dei GPIO della matrice porterebbe a malfunzionamenti o addirittura al danneggiamento della scheda di allenamento!

4.9 Il display LC (LCD)
In alto a destra nella Figura 1 si trova il display LC (LCD) per la visualizzazione di testo o valori numerici (freccia (18) nella Figura 1). Il display LCD ha due righe; ogni riga può visualizzare 16 caratteri. Il suo circuito è mostrato nella Figura 12.
Il design del display LC può variare a seconda del produttore, ad esempio caratteri bianchi su sfondo blu oppure caratteri neri su sfondo giallo oppure è possibile un altro aspetto.
Poiché il display LCD non è necessario in tutti i programmi, il vol. operativo +5 VtagLa connessione del display LCD può essere interrotta tirando il ponticello sul pin header JP5, se la retroilluminazione del display LCD dovesse interferire.

Figura 12: I collegamenti del display LC

Impostazione del contrasto
L'acquirente del MCCAB Training Board deve regolare il contrasto del display LC durante il primo avvio! Per fare ciò, viene visualizzato un testo sul display LCD e il contrasto viene regolato modificando la resistenza di regolazione mostrata nella Figura 13 (freccia bianca nella Figura 13) con un cacciavite dalla parte inferiore della scheda di allenamento in modo che i caratteri sul display vengono visualizzati in modo ottimale.
Se è necessaria una nuova regolazione a causa di fluttuazioni di temperatura o invecchiamento, l'utente può correggere il contrasto del display LCD regolando questo resistore di regolazione, se necessario.

Figura 13: Regolazione del contrasto del display LCD con un cacciavite

Trasmissione dei dati al display LC

Il display LC è controllato tramite l'interfaccia seriale TWI (=I2 C) del microcontrollore ATmega328P. Il connettore A4 sull'intestazione del pin SV6 (freccia (7) nella Figura 1) funziona come linea dati SDA (Serial DAta) e A5 come linea orologio SCL (Serial CLock).
Il display LC sulla scheda di formazione MCCAB ha normalmente l'indirizzo I2 C 0x27.
Se per motivi di produzione dovesse essere utilizzato un altro indirizzo, questo indirizzo verrà indicato da un adesivo sul display. Nello sketch dell'utente questo indirizzo dovrà poi essere utilizzato al posto dell'indirizzo 0x27.

Il controller installato sul display LC è compatibile con lo standard industriale ampiamente utilizzato HD44780, per il quale esistono numerose librerie Arduino (ad es. https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C) su Internet per il controllo tramite
Autobus IC2. Le librerie possono solitamente essere scaricate gratuitamente dalle rispettive websito.

4.10 Il driver emette SV1 e SV7 per correnti di uscita e voltages
I connettori maschio SV1 (freccia (24) nella figura 1) e SV7 (freccia (17) nella figura 1) possono essere utilizzati per accendere e spegnere carichi che richiedono correnti più elevate di ca. 40 mA che una normale uscita del microcontrollore può fornire al massimo. Il vol operativotagLa corrente del carico esterno può arrivare fino a +24 V e la corrente di uscita può arrivare fino a 160 mA. Ciò rende possibile controllare motori più piccoli (ad esempio motori di ventilatori), relè o lampadine più piccole direttamente con il microcontrollore della scheda di allenamento.
La Figura 14 mostra lo schema elettrico delle due uscite del driver.

Figura 14: Il driver emette SV1 e SV7 per correnti di uscita più elevate

Le aree tratteggiate nella Figura 14 mostrano come i carichi sono collegati all'uscita del driver, utilizzando l'esample di un relè e un motore:

• Il polo positivo del vol operativo esternotage è collegato al pin 3 (etichettato "+" sulla scheda) dell'intestazione SV1 risp. SV7. Il collegamento più positivo del carico è collegato anche al pin 3 del connettore SV1 o SV7.
• Il collegamento più negativo del carico è collegato al pin 2 (etichettato "S" sulla scheda) dell'intestazione SV1 risp. SV7.
• Il polo negativo del vol operativo esternotage è collegato al pin 1 (etichettato ” ” sulla scheda) dell'header SV1 risp. SV7.
  I guidatoritage SV1 è permanentemente connesso al GPIO D3 del microcontrollore e dei drivertagL'SV7 è permanentemente connesso al GPIO D10 del microcontrollore. Poiché D3 e D10 sono uscite PWM del microcontrollore, è possibile controllare facilmente, ad es.ample, la velocità di un motore CC collegato o la luminosità di una lampadina. I diodi protettivi D1 e D8 assicurano che voltagI picchi che si verificano allo spegnimento di carichi induttivi non possono danneggiare le uscitetage.
  Un segnale HIGH sull'uscita D3 del microcontrollore accende il transistor T2 e il collegamento più negativo del carico su SV1 è collegato a terra (GND) tramite il transistor di commutazione T2. Pertanto il carico è acceso, poiché l'intero vol operativo esternotage ora ci fermiamo.
  Un segnale BASSO su D3 blocca il transistor T2 e il carico collegato a SV1 viene spento. Lo stesso vale per l'uscita D10 del microcontrollore e l'header SV7.

4.11 Il connettore presa SV2 per il collegamento di moduli esterni
Tramite il connettore SV2 (freccia (26) nella Figura 1) è possibile collegare moduli esterni e schede a circuiti stampati al MCCAB Training Board. Questi moduli possono essere schede sensore, convertitori digitale/analogico, moduli WLAN o radio, display grafici o circuiti per aumentare il numero di linee di ingresso/uscita, per citare solo alcune delle numerose opzioni. Anche modelli applicativi completi, come moduli di formazione per l'ingegneria di controllo o il controllo dei semafori, che richiedono molti GPIO per il loro controllo, possono essere collegati al connettore SV2 della MCCAB Training Board e controllati dal suo microcontrollore. Il connettore femmina SV2 è composto da 26 contatti, disposti in 2 file da 13 contatti ciascuna. I contatti dispari si trovano nella fila superiore, i contatti pari nella fila inferiore della presa multipla SV2.

Figura 15: assegnazione dei pin del connettore SV2

L'assegnazione dei pin di SV2 è mostrata nella Figura 15. Tutti i collegamenti rilevanti per un modulo esterno sul MCCAB Training Board vengono portati alla presa multipla SV2.
I GPIO D0 e D1 (RxD e TxD) e gli ingressi analogici A6 e A7 non sono collegati a SV2, perché D0 e D1 sono riservati per la connessione seriale tra MCCAB Training Board e il PC e sono disponibili all'utente solo in un modo molto limitato (vedere Note nella sezione 4.1) e A6 e A7 sono collegati permanentemente ai terminali del cursore dei potenziometri P1 e P2 sulla scheda di formazione MCCAB (vedere sezione 4.3) e pertanto non possono essere utilizzati altrimenti.

Nel suo programma, l'utente deve configurare ciascun GPIO del modulo microcontrollore Arduino NANO sui due connettori pin SV5 e SV6 (freccia (3) e freccia (7) nella Figura 1), che viene utilizzato da un modulo esterno su SV2, per la direzione dei dati richiesta come INPUT o OUTPUT (vedi sezione 4.1)! ®
Attenzione: I GPIO del microcontrollore ATmega328P sulla MCCAB Training Board, utilizzati da un modulo collegato a SV2, non devono essere utilizzati per altre attività in un programma. Una doppia assegnazione di questi GPIO porterebbe a malfunzionamenti o addirittura al danneggiamento della scheda di allenamento!

4.12 I connettori pin per la connessione dei moduli SPI
I connettori SV11 (freccia (13) nella Figura 1) e SV12 (freccia (12) nella Figura 1) possono essere utilizzati per collegare la MCCAB Training Board come SPI master con moduli slave esterni che dispongono di un'interfaccia SPI (SPI = Serial Peripheral Interfaccia). L'interfaccia periferica seriale consente un trasferimento dati veloce e sincrono tra la scheda di allenamento e il modulo periferico.
Il microcontrollore AVR ATmega328P ha una SPI hardware sul suo chip, i cui segnali SS, MOSI, MISO e SCLK possono essere collegati all'interno del chip del microcontrollore ai GPIO D10 … D13 sui pin header SV5 e SV6 (freccia (3) e freccia (7 ) nella Figura 1).
Nell'IDE di Arduino è disponibile la libreria SPI per il controllo dei moduli SPI, che viene integrata nel programma utente con #include

Figura 16: assegnazione dei pin del connettore SPI SV11

Poiché i moduli SPI con vol. operativotage +3.3 V nonché moduli SPI con voltagSe +5 V sono comuni, MCCAB Training Board offre con SV11 e SV12 due strisce di collegamento cablate corrispondentemente per coprire entrambe le opzioni.
Se un ponticello mette in cortocircuito i pin 2 e 3 dell'intestazione JP4 (vedere la Figura 17 sopra), entrambe le interfacce SPI SV11 e SV12 utilizzano lo stesso pin di uscita D10 del microcontrollore come linea SS (Slave Select), come mostrano la Figura 16 e la Figura 17! Pertanto solo uno dei due connettori SV11 o SV12 può essere collegato contemporaneamente ad un modulo SPI, perché l'uso contemporaneo della stessa linea SS per dispositivi diversi porterebbe ad errori di trasmissione e cortocircuiti sulle linee SPI! La sezione 4.12.3 mostra la possibilità di collegare contemporaneamente due slave SPI a SV11 e SV12.

4.12.1 L'interfaccia SV11 per moduli SPI con vol. operativo +3.3 Vtage
Il connettore SV11 (freccia (13) nella Figura 1) consente all'utente di stabilire una connessione SPI seriale (SPI = Serial Peripheral Interface) tra la MCCAB Training Board e un modulo SPI esterno con volume operativo +3.3 V.tage, perché i livelli dei segnali di uscita SPI SS, MOSI e SCLK sull'interfaccia SV11 vengono ridotti a 3.3 V in volumetage divisori. Un livello di 3.3 V sulla linea di ingresso SPI MISO viene riconosciuto come segnale ALTO dal microcontrollore AVR ATmega328P e pertanto non deve essere aumentato al livello di 5 V. Il cablaggio di SV11 è mostrato nella Figura 16.

4.12.2 L'interfaccia SV12 per moduli SPI con vol. operativo +5 Vtage
L'interfaccia SV12 (freccia (12) nella Figura 1) consente all'utente di stabilire una connessione SPI seriale tra la scheda di formazione MCCAB e uno slave SPI esterno con volume operativo +5 Vtage, perché i segnali SS, MOSI, MISO e SCLK dell'interfaccia SV12 funzionano con livelli di segnale di 5 V.
Il cablaggio di SV12 è mostrato nella Figura 17.

Figura 17: assegnazione dei pin del connettore SPI SV12

La disposizione dei pin sull'intestazione SV12 corrisponde all'assegnazione dei pin consigliata dell'interfaccia di programmazione AVR del produttore AVR Microchip, mostrata in Figura 18. Ciò dà all'utente la possibilità di riprogrammare il bootloader dell'ATmega328P con un dispositivo di programmazione adatto tramite l'interfaccia SPI, ad esempio se necessita di un aggiornamento ad una nuova versione o se è stata cancellata per errore.

Figura 18: assegnazione consigliata dei pin dell'interfaccia di programmazione dell'AVR

Selezione del segnale X sul pin 5 di SV12
A seconda dell'applicazione desiderata, al collegamento X sul pin 5 di SV12 (Figura 17) possono essere assegnati segnali diversi:

1. Un ponticello collega i pin 2 e 3 dell'intestazione del pin JP4.
   Se i pin 2 e 3 dell'intestazione del pin JP4 (vedere la Figura 17 sopra e la freccia (11) nella Figura 1) sono cortocircuitati da un ponticello, il GPIO D10 (segnale SS) del microcontrollore è collegato al pin 5 del connettore SV12. SV12 viene quindi utilizzato come una normale interfaccia SPI con il GPIO D10 SS (Slave Select).
   In questo caso, entrambe le interfacce SPI SV11 e SV12 utilizzano la stessa linea SS D10! Pertanto solo una delle due strisce di connettori SV11 o SV12 può essere collegata ad un modulo SPI, perché l'uso comune contemporaneo della stessa linea SS da parte di diversi dispositivi porterebbe ad errori di trasmissione e cortocircuiti sulle linee SPI!
2. Un ponticello collega i pin 1 e 2 dell'intestazione del pin JP4. In questo caso, la linea RESET del microcontrollore è collegata al pin 5 dell'intestazione SV12. In questa modalità SV12 funge da interfaccia di programmazione per il microcontrollore ATmega328P, poiché per il processo di programmazione la linea RESET dell'ATmega328P deve essere collegata al pin X (pin 5) dell'intestazione pin SV12. In questa modalità, l'ATmega328P è lo slave SPI e il programmatore esterno è il master.

4.12.3 Collegamento simultaneo dei moduli SPI a SV11 e SV12
Se è necessario collegare contemporaneamente un modulo da 3.3 V e un modulo da 5 V alla scheda di formazione MCCAB, ciò può essere realizzato con il cablaggio mostrato nella Figura 19. I pin 1 e 3 dell'intestazione pin JP4 non sono collegati, il pin 2 di JP4 è collegato a uno dei GPIO digitali D2...D9 sull'intestazione del pin SV5 (freccia (3) nella Figura 1) tramite un cavo Dupont, come mostrato nella Figura 19. Questa uscita del microcontrollore ATmega328P svolge quindi il compito di un ulteriore segnale SS sul connettore X (pin 5) del pin header SV12. La Figura 19 mostra la procedura utilizzando l'esampsinistra di D9 come connettore aggiuntivo SS2.

Figura 19: Collegamento simultaneo di due moduli SPI alla MCCAB Training Board In questo caso, entrambe le interfacce SPI SV11 e SV12 possono essere collegate contemporaneamente a slave SPI esterni, poiché sia ​​SV11 che SV12 utilizzano ora linee SS diverse: livello BASSO a GPIO D10 attiva il modulo SPI su SV11 e il livello BASSO su GPIO D9 attiva il modulo SPI su SV12 (vedere Figura 19).
Il microcontrollore dell'MCCAB Training Board può scambiare dati solo con un modulo collegato al bus tramite SV11 o SV12 contemporaneamente. Come puoi vedere nella Figura 19, le linee MISO di entrambe le interfacce SV11 e SV12 sono collegate insieme. Se entrambe le interfacce venissero attivate contemporaneamente con il livello BASSO sul loro connettore SS e trasferissero i dati al microcontrollore, il risultato sarebbero errori di trasmissione e cortocircuiti sulle linee SPI!

4.13 I pin header SV8, SV9 e SV10 per l'interfaccia TWI (=I2C)
Tramite le intestazioni pin SV8, SV9 e SV10 (frecce (15), (16) e (14) nella Figura 1) l'utente può stabilire un I seriale
C = Inter-Integrated Circuit) del microcontrollore sulla scheda di allenamento con connessione I2 C esterna (moduli I2C. Nella scheda tecnica del microcontrollore AVR ATmega328P l'interfaccia I2C è chiamata TWI (Two Wire Interface). Il cablaggio dei tre connettori è mostrato nella Figura20. 

Figura 20: L'interfaccia TWI (=I2C) sulla scheda di formazione MCCAB

Moduli C con vol. di funzionamento +3.3 Vtage sono collegati a SV8 o SV9. Una regolazione del livello stage su SV8 e SV9 riduce il livello del segnale di 5 V del microcontrollore AVR ATmega328P al livello del segnale di 3.3 V dei moduli esterni. All'SV10 sono collegati i moduli I 2 C che funzionano con il voltage +5 V. L'interfaccia I 2 C è costituita esclusivamente dalle due linee bidirezionali SDA (Serial DAta) e SCL (Serial CLock). Per una migliore distinzione, in Figura 20 le linee SDA e SCL sono contrassegnate con il suffisso 5V prima della regolazione di livello stage e con il suffisso 3V3 dopo la regolazione del livello stage. Il microcontrollore AVR ATmega328P ha un hardware TWI (Two Wire Interface, funzionalmente identico all'interfaccia I 2 C) sul suo chip, i cui segnali SDA e SCL possono essere collegati all'interno del chip del microcontrollore ai GPIO A4 e A5 sull'intestazione pin SV6 ( freccia (7) nella Figura 1).
Nell'IDE di Arduino è disponibile la libreria wire per il controllo dei moduli I 2 C, che viene integrata nel programma utente con #include . 2

Suggerimenti per l'utilizzo del convertitore analogico/digitale dell'ATmega328P

Nell'impostazione predefinita dopo l'accensione del voltage del modulo microcontrollore Arduino NANO, il convertitore analogico/digitale (ADC) del microcontrollore ha il vol analogicotage range VADC = 0 … +5 V. In questo caso, il vol. operativo +5 Vtage Vcc del modulo microcontrollore è anche il vol di riferimentotage VREF dell'ADC, a condizione che il terminale REF del connettore SV6 (freccia (7) in Figura 1) sia scollegato. L'ADC dell'ATmega328P converte un ingresso analogico voltage VADC su uno dei suoi ingressi A0 … A7 in un valore digitale Z a 10 bit. Il valore numerico Z è nel binario risp. intervallo di numeri esadecimali ®

Z = 00 0000 00002 … 11 1111 11112 = 000 … 3FF16.
Ciò corrisponde all'intervallo di numeri decimali
Z = 0…(2–1) = 0….

102310

1024

L'intervallo consentito dell'ingresso analogico voltage è VACC = 0 V … 10 1023 RIFV⋅
La precisione della conversione analogico/digitale dipende principalmente dalla qualità del volume di riferimentotage VREF, perché per il valore numerico Z generato dal convertitore analogico/digitale del microcontrollore a 10 bit vale:

Z =.1024 (Equazione 1)

VADC è il volume di ingressotage del convertitore analogico/digitale su uno dei suoi ingressi A0 … A7 e VREF è il riferimento voltage impostato per il convertitore. Il vol. di riferimentotage può essere misurato con un voltmetro ad alta impedenza tra il terminale REF di SV6 e la terra GND del circuito. Il risultato della conversione analogico/digitale è un valore intero, cioè le eventuali cifre decimali risultanti dalla divisione dei due voltages VADC e VREF vengono interrotti. Il vol. operativo +5 VtagL'alimentazione del PC tramite il cavo USB viene generata dall'alimentatore switching del PC. Tuttavia, l'output voltage di un alimentatore switching ha solitamente un AC voltagUn componente sovrapposto ad esso riduce la precisione della conversione analogico/digitale. Risultati migliori possono essere ottenuti utilizzando l'ausiliario +3.3 V voltage stabilizzato dal vol linearetage regolatore del MCCAB Training Board come riferimento voltage per il convertitore analogico/digitale. A questo scopo il convertitore analogico/digitale dell'ATmega328P viene inizializzato nel programma con l'istruzione analogReference(EXTERNAL); // imposta il volumetage al pin REF come riferimento voltage secondo il vol. di riferimento modificatotage e il pin REF dell'intestazione pin SV6 (freccia (7) nella Figura 1) sono collegati al pin 3.3V3 adiacente da +3 V sull'intestazione pin SV6 tramite un cavo Dupont o un ponticello.
Si prega di notare che il voltage VADC al vol. di riferimentotage VREF = 3.3 V viene ancora convertito in valori digitali a 10 bit nel campo 0 … 102310, ma il campo di misura del convertitore analogico/digitale viene ridotto al campo VADC = 0 … +3.297 V.
In cambio si ottiene una risoluzione più precisa dei risultati della conversione, poiché l'LSB (il più piccolo valore risolvibile) è ora solo 3.2 mV.

Il volume di ingressotage VADC del convertitore analogico/digitale sui suoi ingressi analogici A0 … A7 sul connettore pin SV6 deve essere sempre inferiore al valore VREF sul terminale REF di SV6!
L'utente deve assicurarsi che VADC < VREF!
Per la “Precisione della conversione A/D” vedere anche la nota a pagina 11.

La Libreria “MCCAB_Lib” per il MCCAB Training Board

Per supportare l'utente nel controllo dei numerosi componenti hardware (interruttori, pulsanti, LED, matrice LED 3×3, buzzer) presenti sulla MCCAB Training Board, è disponibile la libreria “MCCAB_Lib”, scaricabile gratuitamente dal sito Internet  www.elektor.com/20440 da parte degli acquirenti del consiglio di formazione.

Ulteriore letteratura sull'uso del Training Board MCCAB

Nel libro “Microcontrollers Hands-On Course for Arduino Starters” (ISBN 978-3-89576-5452) non troverete solo un'introduzione dettagliata alla programmazione dei microcontrollori e al linguaggio di programmazione C, utilizzato nell'IDE di Arduino. per la scrittura dei programmi, ma anche una descrizione dettagliata dei metodi della libreria “MCCAB_Lib” e svariati applicativi example e programmi di esercizi per l'utilizzo del MCCAB Training Board.

Documenti / Risorse

Elektor Arduino NANO Scheda di Formazione MCCAB [pdf] Manuale di istruzioni Scheda di formazione Arduino NANO MCCAB, Arduino, Scheda di formazione NANO MCCAB, Scheda di formazione MCCAB, Scheda MCCAB

Riferimenti

• Manuale d'uso