Elektor Arduino NANO 교육 보드 MCCAB 사용 설명서

작동 지침
엘렉터 아두이노
나노
교육 보드 MCCAB®
개정판 3.3

친애하는 고객 여러분, MCCAB 교육 보드는 해당 유럽 지침에 따라 제조되었으므로 CE 마크가 부착되어 있습니다. 본 사용 설명서에는 해당 용도가 설명되어 있습니다. MCCAB 교육 위원회를 수정하거나 의도한 목적에 따라 사용하지 않는 경우 해당 규칙을 준수할 책임은 전적으로 귀하에게 있습니다.
따라서 이 작동 지침에 설명된 대로 MCCAB 교육 보드와 모든 구성 요소만 사용하십시오. 본 운영 매뉴얼과 함께 MCCAB 교육 위원회만 전달할 수 있습니다.
본 매뉴얼의 모든 정보는 에디션 레벨 Rev. 3.3의 MCCAB 교육 위원회를 참조합니다. 교육 게시판의 버전 수준은 하단에 인쇄되어 있습니다(13페이지의 그림 20 참조). 이 설명서의 최신 버전은 다음에서 다운로드할 수 있습니다. web대지 www.elektor.com/20440 다운로드를 위해. ARDUINO 및 기타 Arduino 브랜드 이름과 로고는 Arduino SA의 등록 상표입니다. ®

내용물 숨다

1 재활용

2 안전 지침

3 용도

4 MCCAB 교육위원회 및 해당 구성요소

5 ATmega328P의 아날로그/디지털 변환기 사용에 대한 힌트

6 MCCAB 교육 위원회용 라이브러리 "MCCAB_Lib"

7 MCCAB 교육위원회 사용에 관한 추가 문헌

8 문서 / 리소스

8.1 참고문헌

재활용

사용한 전기 및 전자 장비는 전자 폐기물로 재활용해야 하며 가정용 쓰레기로 폐기해서는 안 됩니다.
MCCAB 교육 보드에는 재활용할 수 있는 귀중한 원자재가 포함되어 있습니다.
따라서 적절한 수거 창고에 장치를 폐기하십시오. (EU 지침 2012/19 / EU). 지방자치단체에서는 가장 가까운 무료 수거 장소를 어디에서 찾을 수 있는지 알려줄 것입니다.

안전 지침

MCCAB 교육 위원회에 대한 이 작동 지침에는 시운전 및 작동에 대한 중요한 정보가 포함되어 있습니다!
따라서 감전, 화재 또는 작동 오류로 인한 생명과 신체의 부상 및 교육용 보드의 손상을 방지하기 위해 처음으로 교육용 보드를 사용하기 전에 전체 사용 설명서를 주의 깊게 읽으십시오.
이 매뉴얼을 교육 게시판의 다른 모든 사용자가 사용할 수 있도록 하십시오.
이 제품은 IEC 61010-031 표준에 따라 설계되었으며 테스트를 거쳐 안전한 상태로 공장에서 출고되었습니다. 사용자는 전기 장비 취급에 적용되는 규정은 물론 일반적으로 허용되는 모든 안전 관행 및 절차를 준수해야 합니다. 특히, VDE 규정 VDE 0100(저용량 제품의 계획, 설치 및 테스트)tage 전기 시스템), VDE 0700(가정용 전기 장비의 안전) 및 VDE 0868(오디오/비디오, 정보 및 통신 기술 장비)이 여기서 언급되어야 합니다.
상업 시설에서는 상업 고용주 책임 보험 협회의 사고 예방 규정도 적용됩니다.

사용된 안전 기호

전기 위험 경고
이 표시는 사망이나 부상을 초래할 수 있는 상황이나 행위를 나타냅니다.
일반 경고 표시
이 표시는 제품 자체 또는 연결된 장비에 손상을 초래할 수 있는 상황이나 행위를 나타냅니다.

2.1 전원 공급
주의:

어떤 상황에서도 음수 vol이 발생해서는 안 됩니다.tages 또는 voltag+5V보다 큰 경우 MCCAB 교육 보드에 연결해야 합니다. 유일한 예외는 입력 VX1 및 VX2입니다. 여기서 입력 vol은tag+8V ~ +12V 범위에 있을 수 있습니다(섹션 4.2 참조).
다른 전위를 접지선(GND, 0V)에 연결하지 마십시오.

접지(GND, 0V)와 +5V 연결을 서로 바꾸지 마십시오. MCCAB 교육 보드가 영구적으로 손상될 수 있습니다!
특히 ~230V 또는 ~115V 주 전원을 연결하지 마십시오.tagMCCAB 교육 위원회로 이동합니다!
생명에 위험이 있습니다 !!!

2.2 취급 및 환경 조건
사망이나 부상을 방지하고 장치가 손상되지 않도록 보호하려면 다음 규칙을 엄격히 준수해야 합니다.

폭발성 증기나 가스가 있는 공간에서는 MCCAB 교육 보드를 작동하지 마십시오.

젊은 사람이나 전자 회로 취급에 익숙하지 않은 사람이 MCCAB 교육 위원회에서 일하는 경우(예: 교육 맥락에서) 적절하게 교육을 받은 담당 직원이 이러한 활동을 감독해야 합니다.
14세 미만 어린이의 사용은 의도된 것이 아니므로 피해야 합니다.
MCCAB 교육 보드에 손상 징후가 있는 경우(예: 기계적 또는 전기적 스트레스로 인해) 안전상의 이유로 사용해서는 안 됩니다.

MCCAB 교육 보드는 최대 +40 °C 온도의 깨끗하고 건조한 환경에서만 사용할 수 있습니다.

2.3 수리 및 유지보수

재산 피해나 개인 부상을 방지하기 위해 필요할 수 있는 모든 수리는 적절한 교육을 받은 전문 인력이 정품 예비 부품을 사용하여 수행해야 합니다.

MCCAB 교육 보드에는 사용자가 수리할 수 있는 부품이 포함되어 있지 않습니다.

용도

MCCAB 교육 보드는 프로그래밍 및 마이크로컨트롤러 시스템 사용에 대한 지식을 간단하고 빠르게 교육하기 위해 개발되었습니다.
이 제품은 교육 및 실습 목적으로만 설계되었습니다. 산업 생산 시설 등의 다른 용도는 허용되지 않습니다.

주의: MCCAB 교육 보드는 Arduino® NANO 마이크로 컨트롤러 시스템(그림 2 참조) 또는 이와 100% 호환되는 마이크로 컨트롤러 모듈에만 사용하도록 고안되었습니다. 이 모듈은 작동 볼륨으로 작동해야 합니다.tagVcc의 e = +5V. 그렇지 않으면 마이크로컨트롤러 모듈, 교육용 보드 및 교육용 보드에 연결된 장치가 돌이킬 수 없는 손상을 입거나 파손될 위험이 있습니다.
주의: 권tag+8 V ~ +12 V 범위의 전압은 교육용 보드의 입력 VX1 및 VX2에 연결될 수 있습니다(이 매뉴얼의 섹션 4.2 참조). 권tag교육용 보드의 다른 모든 입력의 범위는 0V ~ +5V여야 합니다.
주의: 이 작동 지침은 MCCAB 교육 보드를 사용자 PC 및 외부 모듈과 올바르게 연결하고 작동하는 방법을 설명합니다. 당사는 사용자로 인해 발생한 작동 및/또는 연결 오류에 대해 아무런 영향을 미치지 않는다는 점에 유의하시기 바랍니다. 교육용 보드를 사용자의 PC 및 외부 모듈에 올바르게 연결하는 것은 물론 프로그래밍 및 올바른 작동에 대한 책임은 전적으로 사용자에게 있습니다! 잘못된 연결, 잘못된 제어, 잘못된 프로그래밍 및/또는 잘못된 작동으로 인해 발생하는 모든 손해에 대한 책임은 전적으로 사용자에게 있습니다! 이러한 경우 당사에 대한 책임 청구는 당연히 제외됩니다.

명시된 용도 이외의 사용은 허용되지 않습니다! MCCAB 교육 보드는 수정되거나 개조되어서는 안 됩니다. 손상되거나 사용자에게 위험을 초래할 수 있습니다(단락, 과열 및 화재 위험, 감전 위험). 교육용 보드를 부적절하게 사용하여 신체 부상이나 재산 피해가 발생한 경우 이는 제조업체가 아닌 전적으로 운영자의 책임입니다.

MCCAB 교육위원회 및 해당 구성요소

그림 1은 제어 요소가 포함된 MCCAB 교육 보드를 보여줍니다. 훈련 보드는 전기 비전도성 작업 표면에 간단히 배치되고 미니 USB 케이블을 통해 사용자 PC에 연결됩니다(섹션 4.3 참조).
특히 Elektor에서 발행한 "Arduino 초보자를 위한 마이크로컨트롤러 실습 과정"(ISBN 978-3-89576-545-2)과 함께 MCCAB 교육 보드는 프로그래밍과 사용법을 쉽고 빠르게 배우는 데 완벽하게 적합합니다. 마이크로 컨트롤러 시스템. 사용자는 통합 C/C++ 컴파일러가 포함된 개발 환경인 Arduino IDE에서 자신의 PC에 MCCAB 교육 보드용 운동 프로그램을 생성합니다. 이 프로그램은 다음에서 무료로 다운로드할 수 있습니다. web대지

그림 1: MCCAB 교육 위원회, 개정판 3.3

MCCAB 교육 보드의 작동 및 디스플레이 요소:

11 × LED(입력/출력 D2 ~ D12의 상태 표시)
LED LD6~LD10을 GPIO D20~D2에 할당하기 위한 헤더 JP12

마이크로컨트롤러의 입력/출력용 터미널 블록 SV5(분배기)
RESET 버튼
미니 USB가 있는 마이크로컨트롤러 모듈 Arduino® NANO(또는 호환 가능) - 소켓

GPIO D13에 연결된 LED "L"
마이크로컨트롤러 입력/출력용 커넥터 SV6(분배기)
전위계 P1
작동 볼륨 선택을 위한 핀 헤더 JP3tag전위차계 P1 및 P2의 e
전위계 P2
커넥터 스트립 SV4의 핀 X에서 신호를 선택하기 위한 핀 헤더 JP12

커넥터 스트립 SV12: SPI 인터페이스 5V(핀 X의 신호는 JP4를 통해 선택됨)
커넥터 스트립 SV11: SPI 인터페이스 3.3V
단자대 SV10: I5C 인터페이스 XNUMXV
단자대 SV8: I2 C 인터페이스 3.3V
단자대 SV9: 22 I3.3C 인터페이스 XNUMXV
터미널 블록 SV7: 외부 장치용 스위칭 출력
2 x 16 문자의 LC 디스플레이
6 × 푸시버튼 스위치 K1 ~ K6
6 × 슬라이드 스위치 S1 ~ S6
스위치를 마이크로 컨트롤러의 입력에 연결하기 위한 핀 헤더 JP2.

단자대 SV4: 작동 볼륨용 분배기tages
피에조 부저 Buzzer1
터미널 블록 SV1: 외부 장치용 스위칭 출력
단자대 SV3: 3 × 3 LED 매트릭스의 열(직렬 저항기 6Ω을 사용하여 출력 D8 ~ D330)
커넥터 스트립 SV2: 외부 모듈 연결용 2 x 13핀

3 × 3 LED 매트릭스(빨간색 LED 9개)
1 × 3 LED 매트릭스의 행을 마이크로컨트롤러 GPIO D3 ~ D3와 연결하기 위한 핀 헤더 JP5
핀 헤더 JP6의 "Buzzer" 위치에 있는 점퍼는 Buzzer1을 마이크로 컨트롤러의 GPIO D9와 연결합니다.

교육 보드의 개별 컨트롤은 다음 섹션에서 자세히 설명합니다.

4.1 Arduino® NANO 마이크로컨트롤러 모듈
NANO 또는 이와 호환되는 마이크로 컨트롤러 모듈이 MCCAB 교육 보드에 연결됩니다(그림 5의 화살표 (1), 그림 2 및 그림 1의 M4 참조). 이 모듈에는 트레이닝 보드의 주변 구성 요소를 제어하는 AVR 마이크로 컨트롤러 ATmega328P가 장착되어 있습니다. 또한 모듈 하단에는 마이크로컨트롤러 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)의 직렬 인터페이스를 PC의 USB 인터페이스와 연결하는 통합 변환기 회로가 있습니다. 이 인터페이스는 사용자가 PC에서 만든 프로그램을 마이크로컨트롤러에 로드하거나 Arduino IDE(개발 환경)의 직렬 모니터와 데이터를 전송하는 데에도 사용됩니다. 그림 2의 두 LED TX 및 RX는 마이크로 컨트롤러의 직렬 라인 TxD 및 RxD의 데이터 트래픽을 나타냅니다. Arduino ®

그림 2: 마이크로 컨트롤러 모듈 Arduino® NANO(출처: www.arduino.cc)

LED L(그림 2 및 그림 6의 화살표 (1) 참조 – "L" 지정은 Arduino NANO 호환 클론에 따라 다를 수 있음)은 직렬 저항을 통해 마이크로 컨트롤러의 GPIO D13에 영구적으로 연결되며 상태가 LOW 또는 높은. +5V 권tag모듈 하단의 레귤레이터는 볼륨을 안정화합니다.tage는 Arduino ® NANO 모듈의 VIN 입력을 통해 MCCAB 교육 보드에 외부적으로 공급됩니다(섹션 4.2 참조).
Arduino ® NANO 모듈 상단에 있는 RESET 버튼(그림 2 및 그림 4의 화살표 (1) 참조)을 누르면 마이크로컨트롤러가 정의된 초기 상태로 설정되고 이미 로드된 프로그램이 다시 시작됩니다. i 사용자에게 중요한 마이크로 컨트롤러의 모든 입력 및 출력은 두 개의 터미널 스트립 SV5 및 SV6에 연결됩니다(그림 3의 화살표 (7) 및 화살표 (1)). 소위 Dupont 케이블(그림 3 참조)이라는 커넥터를 통해 SV5 및 SV6에서 출력되는 마이크로 컨트롤러의 입력/출력(GPIO = 범용 입력/출력이라고도 함)을 작동 요소(버튼, 스위치)에 연결할 수 있습니다. , …) MCCAB 교육 위원회 또는 외부 부품에.

그림 3: GPIO를 제어 요소에 연결하기 위한 다양한 유형의 Dupont 케이블

사용자는 Dupont 케이블을 통해 교육용 커넥터에 연결된 두 개의 커넥터 스트립 SV5 및 SV6(그림 3의 화살표 (7) 및 화살표 (1))에서 Arduino® NANO 마이크로 컨트롤러 모듈의 각 GPIO를 구성해야 합니다. 입력 또는 출력으로 필요한 데이터 방향을 위해 프로그램에서 보드 또는 외부 커넥터에 연결하십시오!
데이터 방향은 명령어로 설정됩니다.
pinMode(gpio, 방향); // "gpio"의 경우 해당 핀 번호를 삽입합니다. // "방향"의 경우 "INPUT" 또는 "OUTPUT"을 삽입합니다.
Examp레:
핀모드(2, 출력); // GPIO D2가 출력으로 설정됩니다.
핀모드(13, 입력); // GPIO D13이 입력으로 설정되었습니다.
그림 4는 MCCAB 교육 보드에 있는 Arduino® NANO 마이크로 컨트롤러 모듈 M1의 배선을 보여줍니다.

그림 4: MCCAB 교육 보드의 마이크로 컨트롤러 모듈 Arduino® NANO 배선
마이크로컨트롤러 모듈 Arduino® NANO의 가장 중요한 데이터:

•운영규모tag전자 VCC:	+5V(XNUMX볼트)
•외부에서 공급되는 작동 볼륨tag전자는 VIN에서:	+8V ~ +12V(섹션 4.2 참조)
•ADC의 아날로그 입력 핀:	8(AO … A7, 다음 m 참고 참조)
•디지털 입력/출력 핀:	12개(D2 ~ D13)개별 16 (참고 사항인 것 같습니다)
•NANO 모듈의 전류 소비:	약 20mA
•최대. GPIO의 입력/출력 전류:	40mA
• 모든 GPIO의 입력/출력 전류 합계:	최대 200mA
•명령 메모리(플래시 메모리):	32킬로바이트
•작업 메모리(RAM 메모리):	2킬로바이트
•EEPROM 메모리:	1킬로바이트
•클럭 주파수:	16MHz
•직렬 인터페이스:	SPI, I2C(UART see 참고용)

노트

GPIO D0 및 D1(그림 2에서 모듈 M1의 핀 1 및 핀 4)은 마이크로 컨트롤러 UART의 RxD 및 TxD 신호에 할당되며 MCCAB 교육 보드와 PC의 USB 포트 간의 직렬 연결에 사용됩니다. . 따라서 사용자는 제한된 범위에서만 사용할 수 있습니다(섹션 4.3 참조).
GPIO A4 및 A5(그림 23에서 모듈 M24의 핀 1 및 핀 4)는 마이크로 컨트롤러 I4.13C 인터페이스(섹션 4.9 참조)의 SDA 및 SCL 신호에 할당되므로 LC 디스플레이에 대한 직렬 연결용으로 예약됩니다. MCCAB 교육 보드(섹션 2 참조) 및 커넥터 스트립 SV8, SV9 및 SV10에 연결된 외부 I 15 C 모듈(그림 16의 화살표 (14), (1) 및 (2)). 따라서 I XNUMX C 애플리케이션에 대해서만 사용자가 사용할 수 있습니다.
핀 A6 및 A7(그림 25에서 마이크로 컨트롤러 ATmega26P의 핀 328 및 핀 4은 마이크로 컨트롤러의 ADC(아날로그/디지털 변환기)에 대한 아날로그 입력으로만 사용할 수 있습니다. pinMode() 함수를 통해 구성해서는 안 됩니다. 입력!), 이는 스케치의 잘못된 동작으로 이어질 수 있습니다. A6 및 A7은 전위차계 P1 및 P2의 와이퍼 단자에 영구적으로 연결됩니다(그림 8의 화살표 (10) 및 화살표 (1)), 섹션 4.3 참조 .
핀 헤더 SV0(그림 3의 화살표 (6))의 연결 A7 ~ A1은 원칙적으로 마이크로컨트롤러의 아날로그/디지털 변환기를 위한 아날로그 입력입니다. 그러나 12개의 디지털 GPIO D2 ~ D13이 특정 애플리케이션에 충분하지 않은 경우 A0 ~ A3을 디지털 입력/출력으로 사용할 수도 있습니다. 그런 다음 핀 번호 14(A0) ~ 17(A3)을 통해 주소가 지정됩니다. 2 Examp파일: pinMode(15, OUTPUT); // A1은 디지털 출력으로 사용됩니다. pinMode(17, INPUT); // A3은 디지털 입력으로 사용됩니다.
핀 헤더 SV12의 핀 D5(그림 3의 화살표 (1))와 핀 헤더 SV13의 핀 D0 및 A3 … A6(그림 7의 화살표 (1))은 핀 헤더 JP2(그림의 화살표 (21))로 라우팅됩니다. 1) 스위치 S1 ~ S6에 연결하거나 스위치에 병렬로 연결된 푸시버튼 K1 ~ K6에 연결할 수 있습니다. 섹션 4.6도 참조하세요. 이 경우 pinMode 명령을 사용하여 해당 핀을 디지털 입력으로 구성해야 합니다.

A/D 변환의 정확성
마이크로컨트롤러 칩 내의 디지털 신호는 아날로그 측정의 정확성에 영향을 미칠 수 있는 전자기 간섭을 생성합니다.
따라서 GPIO A0~A3 중 하나가 디지털 출력으로 사용되는 경우 아날로그/디지털 변환이 다른 아날로그 입력에서 발생하는 동안 전환되지 않는 것이 중요합니다! 다른 아날로그 입력 A0 ~ A3 중 하나에서 아날로그/디지털 변환 중에 A0 ~ A7의 디지털 출력 신호가 변경되면 이 변환 결과가 상당히 왜곡될 수 있습니다.
I4C 인터페이스(A5 및 A4.13, 섹션 0 참조) 또는 GPIO A3~AXNUMX을 디지털 입력으로 사용하면 아날로그/디지털 변환 품질에 영향을 미치지 않습니다.

4.2 MCCAB 교육 보드의 전원 공급 장치
MCCAB 교육 보드는 공칭 작동 DC 볼륨으로 작동합니다.tagVcc = +5V의 e는 일반적으로 연결된 PC에서 Arduino NANO 마이크로 컨트롤러 모듈의 미니 USB 소켓을 통해 공급됩니다(그림 5, 그림 2 및 그림 5의 화살표 (1)). 운동 프로그램 생성 및 전송을 위해 일반적으로 PC가 연결되어 있으므로 이러한 유형의 전원 공급 장치가 이상적입니다.
이를 위해서는 트레이닝 보드를 미니 USB 케이블을 통해 사용자 PC의 USB 포트에 연결해야 합니다. PC는 안정된 DC 볼륨을 제공합니다.tage의 약. +5 V, 주 전원으로부터 갈바닉 절연됨tage USB 인터페이스를 통해 최대 0.5A의 전류를 로드할 수 있습니다. +5V 작동 볼륨의 존재tage는 마이크로 컨트롤러 모듈에 ON(또는 POW, PWR)이라고 표시된 LED로 표시됩니다(그림 5, 그림 2). +5V 권tag미니 USB 소켓을 통해 공급되는 e는 실제 작동 볼륨에 연결됩니다.tage 보호 다이오드 D를 통한 Arduino NANO 마이크로 컨트롤러 모듈의 Vcc. 실제 작동 볼륨tage Vcc는 vol로 인해 Vcc ≒ +4.7V로 약간 감소합니다.tage는 보호 다이오드 D에서 떨어집니다. 작동 볼륨이 약간 감소합니다.tage는 Arduino® NANO 마이크로컨트롤러 모듈의 기능에 영향을 미치지 않습니다. ® 또는 외부 DC 볼륨을 통해 교육 보드를 공급할 수 있습니다.tag전자 소스. 이번 권tage는 단자 VX1 또는 단자 VX2에 적용되며 VExt = +8 ~ +12 V 범위에 있어야 합니다. 외부 볼륨tage는 커넥터 SV30를 통해 또는 커넥터 SV4에 연결된 외부 모듈을 통해 Arduino NANO 마이크로 컨트롤러 모듈의 핀 2(= VIN)에 공급됩니다(그림 5, 그림 4 및 그림 22의 화살표 (26) 또는 화살표 (1) 참조). . 보드는 USB 소켓을 통해 연결된 PC로부터 전원을 공급받기 때문에 작동 전압의 극성을 바꿀 수 없습니다.tag이자형. 두 개의 외부 볼륨tagVX1 및 VX2 연결에 공급될 수 있는 전력은 그림 4와 같이 다이오드에 의해 분리됩니다.

다이오드 D2 및 D3은 두 외부 볼륨의 디커플링을 제공합니다.tagVX1 및 VX2의 경우, vol의 경우tage는 실수로 두 외부 입력에 동시에 적용되어야 합니다. 왜냐하면 다이오드로 인해 두 볼륨 중 더 높은 볼륨만 적용되기 때문입니다.tages는 Arduino NANO 마이크로 컨트롤러 모듈 M30의 입력 VIN(핀 5, 그림 4 및 그림 1 참조)에 도달할 수 있습니다.
외부 DC 볼륨tagVIN 커넥터를 통해 마이크로컨트롤러 모듈에 공급되는 e는 +5V로 감소되고 통합 볼륨에 의해 안정화됩니다.tage 레귤레이터는 마이크로컨트롤러 모듈 하단에 있습니다(그림 2 참조). +5V 작동 볼륨tagvol에 의해 생성된 etage 조정기는 그림 5에서 다이오드 D의 음극에 연결됩니다. PC에 대한 USB 연결이 연결되면 D의 양극도 PC에 의해 +5V 전위에 연결됩니다. 따라서 다이오드 D는 차단되고 전류가 흐르지 않습니다. 회로의 기능에 영향을 미칩니다. 이 경우 USB 케이블을 통한 전원 공급은 꺼집니다. +3.3V 보조 볼륨tage는 선형 볼륨에 의해 MCCAB 교육 보드에서 생성됩니다.tag+5V 작동 볼륨의 e 레귤레이터tage 마이크로 컨트롤러 모듈의 Vcc이며 최대 200mA의 전류를 공급할 수 있습니다.

종종 프로젝트에서 운영 볼륨에 대한 액세스tages가 필요합니다(예: vol의 경우).tage 외부 모듈 공급. 이러한 목적을 위해 MCCAB 교육 위원회는 다음과 같은 자료를 제공합니다.tage 분배기 SV4(그림 4 및 그림 21의 화살표(1)), 여기에는 vol에 대한 두 개의 출력이 있습니다.tage +3.3 V 및 vol에 대한 XNUMX개 출력tage 외부 볼륨용 연결 핀 VX5 외에도 +0V 및 1개의 접지 연결(GND, XNUMXV)을 사용할 수 있습니다.tage.

4.3 MCCAB 교육용 보드와 PC 간의 USB 연결
사용자가 PC의 Arduino IDE(개발 환경)에서 개발한 프로그램은 USB 케이블을 통해 MCCAB 교육 보드의 ATmega328P 마이크로 컨트롤러에 로드됩니다. 이를 위해 MCCAB 교육 보드의 마이크로 컨트롤러 모듈(그림 5의 화살표 (1))을 미니 USB 케이블을 통해 사용자 PC의 USB 포트에 연결해야 합니다.
마이크로컨트롤러 모듈의 마이크로컨트롤러 ATmega328P는 칩에 자체 USB 인터페이스가 없기 때문에 모듈 하단에는 USB 신호 D+ 및 D-를 ATmega328P UART의 직렬 신호 RxD 및 TxD로 변환하는 통합 회로가 있습니다.
또한 마이크로 컨트롤러의 UART 및 후속 USB 연결을 통해 Arduino IDE에 통합된 직렬 모니터로 데이터를 출력하거나 데이터를 읽을 수 있습니다.
이를 위해 사용자는 Arduino IDE에서 "Serial" 라이브러리를 사용할 수 있습니다.
교육 보드는 일반적으로 사용자 PC의 USB 인터페이스를 통해서도 전원이 공급됩니다(섹션 4.2 참조).

사용자가 외부 장치(예: WLAN, Bluetooth 트랜시버 또는 유사한 장치)와의 직렬 통신을 위해 핀 헤더 SV5(그림 3의 화살표 (1))에 연결된 마이크로 컨트롤러의 신호 RX 및 TX를 사용하도록 의도되지 않았습니다. , 이는 기존 보호 저항에도 불구하고 마이크로 컨트롤러 모듈 하단에 있는 통합 USB UART 변환기 회로(섹션 4.1 참조)를 손상시킬 수 있기 때문입니다! 어쨌든 사용자가 그렇게 한다면 PC와 Arduino NANO 마이크로컨트롤러 모듈 사이에 동시에 통신이 없는지 확인해야 합니다! USB 소켓을 통해 신호가 공급되면 외부 장치와의 통신이 손상될 수 있으며 최악의 경우 하드웨어가 손상될 수도 있습니다! ®

4.4 마이크로컨트롤러의 GPIO 상태 표시를 위한 2개의 LED D12 ~ DXNUMX
그림 1의 왼쪽 하단에는 마이크로 컨트롤러의 입력/출력(GPIO) D11 ~ D10의 상태를 나타낼 수 있는 20개의 LED LED1 ~ LED1(그림 2의 화살표 (12))이 있습니다.
해당 회로도는 그림 4에 나와 있습니다.
점퍼가 핀 헤더 JP6의 해당 위치에 연결되면 각 발광 다이오드는 GPIO에 연결됩니다(그림 2의 화살표 (1)).
JP2의 점퍼가 연결되었을 때 해당 GPIO D12 ~ D5가 HIGH 레벨(+6V)이면 할당된 LED가 켜지고, GPIO가 LOW(GND, 0V)이면 LED가 꺼집니다.

GPIO D2 ~ D12 중 하나가 입력으로 사용되는 경우 LED의 작동 전류로 인한 입력 신호 부하를 방지하기 위해 점퍼를 제거하여 할당된 LED를 비활성화해야 할 수도 있습니다(약 2 ~ 3mA).
GPIO D13의 상태는 마이크로컨트롤러 모듈에 있는 자체 LED L로 직접 표시됩니다(그림 1 및 그림 2 참조). LED L은 비활성화할 수 없습니다.
입력/출력 A0 ~ A7은 기본적으로 마이크로컨트롤러의 아날로그/디지털 변환기 또는 특수 작업(TWI 인터페이스)을 위한 아날로그 입력으로 사용되므로 이러한 기능을 손상시키지 않기 위해 디지털 LED 상태 디스플레이가 없습니다.

4.5 전위차계 P1 및 P2
그림 1 하단에 있는 두 전위차계 P2 및 P1의 회전축(그림 8의 화살표 (10) 및 화살표 (1))을 사용하여 볼륨을 설정할 수 있습니다.tag와이퍼 연결 시 0~VPot 범위에 속합니다.
두 전위차계의 배선은 그림 6에서 볼 수 있습니다.

그림 6: 전위차계 P1 및 P2의 배선
두 전위차계의 와이퍼 연결은 보호 저항기 R6 및 R7를 통해 Arduino® NANO 마이크로컨트롤러 모듈의 아날로그 입력 A23 및 A24에 연결됩니다.
다이오드 D4, D6 또는 D5, D7은 너무 높거나 음의 볼륨으로부터 마이크로컨트롤러의 각 아날로그 입력을 보호합니다.tag에스.

주의:
ATmega6P의 핀 A7 및 A328은 마이크로 컨트롤러의 내부 칩 아키텍처로 인해 항상 아날로그 입력입니다. Arduino IDE의 pinMode() 기능을 사용한 구성은 허용되지 않으며 프로그램의 잘못된 동작으로 이어질 수 있습니다.

마이크로컨트롤러의 아날로그/디지털 변환기를 통해 세트 볼륨tage는 간단한 방법으로 측정할 수 있습니다.
Examp연결 A1에서 전위차계 P6의 값을 읽기 위한 파일: int z = AnalogRead(A6);
vol에서 계산되는 10비트 숫자 값 ZtagZ =에 따라 A6의 e (섹션 1의 방정식 5) 1024⋅

원하는 상한 VPot = +3.3 V resp. 설정 범위의 VPot = +5V는 핀 헤더 JP3(그림 9의 화살표 (1))을 사용하여 설정됩니다. VPot을 선택하려면 JP1의 핀 3 또는 핀 3이 점퍼를 사용하여 핀 2에 연결됩니다.
어느 권tage는 참조 볼륨에 따라 VPot용 JP3으로 설정되어야 합니다.tage 핀 헤더 SV6의 REF 커넥터에 있는 아날로그/디지털 변환기의 VREF(그림 7의 화살표 (1)), 섹션 5 참조.
참조 권tage SV6 핀 헤더의 REF 단자에 있는 A/D 변환기의 VREF 및 voltage JP3으로 지정된 VPot이 일치해야 합니다.

4.6 스위치 S1~S6 및 버튼 K1~K6
MCCAB 교육 보드는 사용자에게 연습을 위한 20개의 푸시 버튼과 19개의 슬라이드 스위치를 제공합니다(그림 1의 화살표 (7) 및 (1)). 그림 XNUMX은 배선을 보여줍니다. 사용자에게 마이크로컨트롤러 모듈 MXNUMX의 입력 중 하나에 영구 또는 펄스 신호를 적용할 수 있는 옵션을 제공하기 위해 원슬라이드 스위치와 푸시버튼 스위치가 병렬로 연결됩니다.
25개 스위치 쌍 각각의 공통 출력은 보호 저항기(R30 ~ R2)를 통해 핀 헤더 JP21(그림 1의 화살표 (31))에 연결됩니다. 슬라이드 스위치와 공통 작동 저항기(R36 ~ R5)가 있는 푸시버튼 스위치의 병렬 연결은 논리 OR 연산처럼 작동합니다. 두 스위치 중 하나(또는 동시에 두 스위치 모두)를 통해 +XNUMX V voltage는 공통 작동 저항기에 존재하며, 보호 저항기를 통한 이 논리적 HIGH 레벨은 JP2의 해당 핀 4, 6, 8, 10, 12 또는 2에도 존재합니다. 두 스위치가 모두 열려 있는 경우에만 공통 연결이 열리고 핀 헤더 JP2의 해당 핀이 보호 저항기와 작동 저항기의 직렬 연결을 통해 LOW 레벨(0V, GND)로 풀링됩니다.

그림 7: 슬라이드/푸시버튼 스위치 S1 ~ S6 / K1 ~ K6의 배선
핀 헤더 JP2의 각 핀은 Arduino의 할당된 입력 A0~A3, D12 또는 D13에 연결될 수 있습니다.
점퍼를 통한 NANO 마이크로 컨트롤러 모듈. 할당은 그림 7에 나와 있습니다.
또는 핀 헤더 JP2의 핀 4, 6, 8, 10, 12 또는 2의 스위치 연결을 핀 헤더 SV2 또는 SV13에 있는 Arduino® 마이크로컨트롤러 모듈의 입력 D0~D3 또는 A5~A6에 연결할 수 있습니다( Dupont 케이블을 사용하여 그림 3의 화살표(7) 및 화살표(1)를 사용합니다. ATmega328P 마이크로 컨트롤러에 할당된 GPIO가 특수 기능(A/D 컨버터 입력, PWM 출력…)에 사용되는 경우 각 스위치를 특정 GPIO에 고정 할당하는 것보다 이러한 유연한 연결 방법이 더 좋습니다. 이 방법으로 사용자는 해당 애플리케이션에서 사용 가능한, 즉 특수 기능이 사용되지 않는 GPIO에 스위치를 연결할 수 있습니다.

이 프로그램에서 사용자는 pinMode(gpio, INPUT) 명령어를 사용하여 스위치 포트에 연결된 Arduino® NANO 마이크로 컨트롤러 모듈의 각 GPIO를 입력으로 구성해야 합니다. // "gpio"의 경우 해당 핀 번호를 삽입합니다.
Example: pinMode(A1, INPUT); // A1은 S2|K2의 디지털 입력으로 설정됩니다.
스위치에 연결된 마이크로컨트롤러의 GPIO가 실수로 출력으로 구성된 경우 보호 저항 R25~R30은 스위치가 작동되고 GPIO가 LOW 레벨일 때 +5V와 GND(0V) 사이의 단락을 방지합니다. 출력시.

푸시버튼 스위치를 사용하려면 병렬로 연결된 슬라이드 스위치가 열려 있어야 합니다(위치 "0")! 그렇지 않으면 푸시버튼 스위치의 위치에 관계없이 공통 출력이 영구적으로 HIGH 레벨이 됩니다.
슬라이드 스위치의 스위치 위치는 그림 0과 같이 교육용 보드에 "1"과 "1"로 표시되어 있습니다.
그림 8은 다음을 보여줍니다. 스위치가 "1" 위치에 있으면 스위치 출력이 +5V(HIGH)에 연결되고 "0" 위치에 있으면 스위치 출력이 열립니다.

4.7 피에조 부저 Buzzer1
그림 1의 왼쪽 상단에는 사용자가 다양한 주파수의 톤을 방출할 수 있는 Buzzer1(그림 23의 화살표 (1))이 표시되어 있습니다. 기본 회로는 그림 9에 나와 있습니다.
Buzzer1은 핀 헤더 JP9의 "Buzzer" 위치에 있는 점퍼를 통해 MCCAB 교육 보드에 있는 마이크로 컨트롤러의 GPIO D6에 연결할 수 있습니다(그림 29의 화살표 (1))(그림 9, 그림 4 및 화살표 (2) 참조). 그림 1). 다른 목적으로 프로그램에 GPIO D9가 필요한 경우 점퍼를 제거할 수 있습니다.
점퍼를 제거하면 Dupont 케이블을 통해 핀 헤더 JP24의 6번 핀에 외부 신호를 인가하여 Buzzer1로 출력하도록 하는 것도 가능합니다.

그림 9: Buzzer1의 배선
톤을 생성하려면 사용자는 마이크로 컨트롤러의 출력 D9에서 원하는 톤 주파수로 변경되는 신호를 프로그램에서 생성해야 합니다(그림 9의 오른쪽에 스케치됨).
HIGH 및 LOW 레벨의 이러한 빠른 시퀀스는 직사각형 AC 볼륨을 적용합니다.tage를 Buzzer1로 변경하여 부저 내부의 세라믹 판을 주기적으로 변형시켜 적절한 톤 주파수의 소리 진동을 생성합니다.

톤을 생성하는 더 간단한 방법은 마이크로컨트롤러의 T/C1(타이머/카운터 1)을 사용하는 것입니다. Arduino NANO 마이크로컨트롤러 모듈에 있는 AVR 마이크로컨트롤러 ATmega1P의 T/C1 출력 OC328A는 마이크로컨트롤러 내부의 GPIO D9에 연결할 수 있습니다. 칩. T/C1을 적절하게 프로그래밍하면 주파수 f = ® 1 ??인 직사각형 신호를 생성하는 것이 매우 쉽습니다. (T는 직사각형 신호의 주기) 부저에 의해 원하는 톤으로 변환됩니다. 그림 10은 피에조 부저가 하이파이 스피커가 아님을 보여줍니다. 보시다시피 피에조 버저의 주파수 응답은 선형이 아닙니다. 그림 10의 다이어그램은 2155m 거리에서 측정된 Sonitron의 압전 변환기 SAST-1의 음압 레벨(SPL)을 신호 주파수의 함수로 보여줍니다. 물리적 특성과 자연스러운 공명으로 인해 특정 주파수는 더 크게 재생되고 다른 주파수는 더 부드럽게 재생됩니다. MCCAB 교육 보드의 해당 피에조 버저 다이어그램은 유사한 곡선을 보여줍니다.

그림 10: 압전 부저의 일반적인 주파수 응답(이미지: Sonitron)

이러한 제한에도 불구하고 피에조 버저는 마이크로컨트롤러에서 생성되는 사운드의 재생 품질과 보드의 설치 공간 사이에서 적절한 절충안을 제공하므로 작은 공간에 수용할 수 있습니다. 더 높은 품질의 사운드 출력이 필요한 경우 점퍼를 제거하여 피에조 버저를 출력 D9에서 분리할 수 있으며 D9는 핀 헤더 SV5의 사운드 재생을 위해 Dupont 케이블 등을 통해 외부 장비에 연결할 수 있습니다(필요한 경우). , 권을 통해tag전자 분배기를 줄이기 위해 amp입력 손상을 방지하기 위한 주의사항tag이자형).

4.8 3×3 LED 매트릭스
그림 9의 왼쪽 부분에 있는 1개의 LED는 3개의 열과 3개의 행이 있는 매트릭스로 배열되어 있습니다(그림 27의 화살표 (1)). 해당 회로는 그림 11에 나와 있습니다. 매트릭스 배열로 인해 마이크로 컨트롤러의 GPIO 9개만으로 6개의 LED를 제어할 수 있습니다.
8개의 열 라인 A, B 및 C는 그림 7에 표시된 대로 마이크로컨트롤러의 핀 D6, D11 및 D5에 영구적으로 연결됩니다. 열 라인의 7개 저항기 R3 ~ R25은 LED를 통과하는 전류를 제한합니다. 또한, 컬럼 라인은 커넥터 SV1(그림 XNUMX의 화살표 (XNUMX))에 연결됩니다.

1열 연결부 2, 3, 1은 핀 헤더 JP28(그림 1의 화살표 (3))로 라우팅됩니다. 점퍼를 통해 마이크로컨트롤러의 핀 D5~D1에 연결할 수 있습니다. 또는 헤더 JP2의 핀 3, 1 또는 2을 Dupont 케이블을 통해 헤더 SV13 및 SV0 모두에 있는 Arduino NANO 마이크로컨트롤러 모듈의 출력 D3~D5 또는 A6~A3에 연결할 수 있습니다(화살표 (7) 및 화살표 (1)) 그림 3) Arduino ® NANO 마이크로 컨트롤러 모듈에 있는 마이크로 컨트롤러 ATmega5P의 할당된 GPIO D328 ~ D9 중 하나가 특수 기능에 사용되는 경우입니다. 1개의 LED는 매트릭스 내의 배열에 따라 A3~C1으로 표시됩니다. 예를 들어 LED B1은 열 라인 B와 행 라인 XNUMX에 있습니다.

그림 11: 3 × 3 매트릭스 형태의 XNUMX개 LED

LED는 일반적으로 무한 루프에서 사용자 프로그램에 의해 제어됩니다. 여기서 1, 2, 3의 세 행 중 하나는 주기적으로 LOW 전위로 설정되고 다른 두 행은 HIGH 레벨로 설정되거나 높은 임피던스에 있습니다. 상태(Hi-Z). 현재 LOW 레벨로 활성화된 행의 LED 중 하나 이상이 켜지면 해당 열 터미널 A, B 또는 C가 HIGH 레벨로 설정됩니다. 켜지지 않을 활성 행의 LED 열 터미널은 LOW 전위에 있습니다. 예를 들어amp즉, LED A3과 C3을 모두 켜려면 행 3이 LOW 레벨에 있어야 하고 열 A와 C가 HIGH 레벨에 있어야 하며, 열 B는 LOW 레벨에 있어야 하고 행 라인 1과 2가 모두 HIGH 레벨이거나 HIGH 레벨에 있어야 합니다. 높은 임피던스 상태(Hi-Z).
주의: 3 × 3 LED 매트릭스의 행 라인이 핀 헤더 JP3의 점퍼를 통해 GPIO D5 ~ D1에 연결되거나 Dupont 케이블을 통해 마이크로 컨트롤러의 다른 GPIO에 연결되는 경우 이러한 행 라인과 열 라인 D6 ~ D8 프로그램의 다른 작업에 사용해서는 안 됩니다. 매트릭스 GPIO를 이중 할당하면 오작동이 발생하거나 교육용 보드가 손상될 수도 있습니다!

4.9 LC 디스플레이(LCD)
그림 1의 오른쪽 상단에는 텍스트나 숫자 값을 표시하는 LC 디스플레이(LCD)가 있습니다(그림 18의 화살표 (1)). LCD에는 두 개의 행이 있습니다. 각 행은 16자를 표시할 수 있습니다. 그 회로는 그림 12에 나와 있습니다.
LC 디스플레이의 디자인은 제조업체에 따라 다를 수 있습니다. 예를 들어 파란색 배경에 흰색 문자가 있거나 노란색 배경에 검정색 문자가 있거나 다른 모양이 가능합니다.
모든 프로그램에 LCD가 필요하지 않기 때문에 +5V 작동 전압은tagLCD 백라이트가 간섭해야 하는 경우 핀 헤더 JP5의 점퍼를 당겨 LCD의 작동을 중단할 수 있습니다.

그림 12: LC 디스플레이 연결

대비 설정
MCCAB 교육 보드 구매자는 처음 시작할 때 LC 디스플레이의 대비를 조정해야 합니다! 이를 위해 LCD에 텍스트가 출력되고 트레이닝 보드 하단의 드라이버로 그림 13에 표시된 트리밍 저항(그림 13의 흰색 화살표 표시)을 변경하여 대비를 조정하여 디스플레이에 문자가 표시되도록 합니다. 최적으로 표시됩니다.
온도 변동이나 노후화로 인해 재조정이 필요한 경우 사용자는 필요에 따라 이 트리밍 저항을 조정하여 LCD 대비를 보정할 수 있습니다.

그림 13: 드라이버를 사용한 LCD 대비 조정

LC 디스플레이로 데이터 전송

LC-디스플레이는 마이크로컨트롤러 ATmega2P의 직렬 TWI(=I328 C) 인터페이스를 통해 제어됩니다. 핀 헤더 SV4(그림 6의 화살표 (7))에 있는 커넥터 A1는 데이터 라인 SDA(직렬 DAta)로 기능하고 A5는 클록 라인 SCL(직렬 CLock)로 기능합니다.
MCCAB 교육 보드의 LC 디스플레이에는 일반적으로 I2 C 주소 0x27이 있습니다.
제조상의 이유로 다른 주소를 사용해야 하는 경우 이 주소는 디스플레이에 스티커로 표시됩니다. 사용자 스케치에서는 주소 0x27 대신 이 주소를 사용해야 합니다.

LC 디스플레이에 설치된 컨트롤러는 널리 사용되는 산업 표준 HD44780과 호환되며, 이에 대한 Arduino 라이브러리가 많이 있습니다(예: https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C)를 통해 인터넷에서 제어할 수 있습니다.
IC2 버스. 라이브러리는 일반적으로 해당 사이트에서 무료로 다운로드할 수 있습니다. web대지.

4.10 드라이버는 더 높은 출력 전류 및 볼륨을 위해 SV1 및 SV7을 출력합니다.tages
핀 헤더 SV1(그림 24의 화살표(1)) 및 SV7(그림 17의 화살표(1))은 대략적인 것보다 더 높은 전류가 필요한 부하를 켜고 끄는 데 사용할 수 있습니다. 일반 마이크로컨트롤러 출력이 최대 40mA를 제공할 수 있습니다. 운영 볼륨tag외부 부하의 e는 최대 +24V일 수 있고 출력 전류는 최대 160mA일 수 있습니다. 이를 통해 훈련 보드의 마이크로컨트롤러를 사용하여 더 작은 모터(예: 팬 모터), 릴레이 또는 더 작은 전구를 직접 제어할 수 있습니다.
그림 14는 두 드라이버 출력의 회로도를 보여줍니다.

그림 14: 드라이버는 더 높은 출력 전류를 위해 SV1 및 SV7을 출력합니다.

그림 14의 점선 영역은 ex를 사용하여 부하가 드라이버 출력에 연결되는 방식을 보여줍니다.amp릴레이 및 모터의 경우:

외부 작동 vol의 양극tage는 헤더 SV3의 핀 1(보드에 "+"로 표시됨)에 연결됩니다. SV7. 부하의 보다 긍정적인 연결은 핀 헤더 SV3 또는 SV1의 핀 7에도 연결됩니다.
부하의 더 부정적인 연결은 헤더 SV2 각각의 핀 1(보드에 "S"로 표시됨)에 연결됩니다. SV7.
외부 작동 vol의 음극tage는 헤더 SV1 각각의 핀 1(보드에 " "로 표시됨)에 연결됩니다. SV7.
운전사tage SV1은 마이크로컨트롤러의 GPIO D3에 영구적으로 연결되며 드라이버는tage SV7은 마이크로컨트롤러의 GPIO D10에 영구적으로 연결됩니다. D3 및 D10은 마이크로컨트롤러의 PWM 지원 출력이므로 쉽게 제어할 수 있습니다.amp즉, 연결된 DC 모터의 속도 또는 전구의 밝기입니다. 보호 다이오드 D1 및 D8은 다음을 보장합니다.tag유도 부하를 끌 때 발생하는 피크는 출력을 손상시킬 수 없습니다.tage.
마이크로 컨트롤러 출력 D3의 HIGH 신호는 트랜지스터 T2를 켜고 SV1의 부하 중 더 부정적인 연결은 스위칭 트랜지스터 T2를 통해 접지(GND)에 연결됩니다. 따라서 전체 외부 작동 볼륨 때문에 부하가 켜집니다.tag이제 그 곳으로 내려갑니다.
D3의 LOW 신호는 트랜지스터 T2를 차단하고 SV1에 연결된 부하는 꺼집니다. 마이크로 컨트롤러의 출력 D10과 헤더 SV7에도 동일하게 적용됩니다.

4.11 외부 모듈 연결용 SV2 소켓 커넥터
소켓 커넥터 SV2(그림 26의 화살표(1))를 통해 외부 모듈과 인쇄 회로 기판을 MCCAB 교육 보드에 도킹할 수 있습니다. 이러한 모듈은 센서 보드, 디지털/아날로그 변환기, WLAN 또는 무선 모듈, 그래픽 디스플레이 또는 입력/출력 라인 수를 늘리는 회로 등 다양한 옵션 중 일부일 수 있습니다. 제어를 위해 많은 GPIO가 필요한 제어 엔지니어링 또는 신호등 제어용 교육 모듈과 같은 완전한 애플리케이션 모델도 MCCAB 교육 보드의 SV2 소켓 커넥터에 연결하고 마이크로컨트롤러로 제어할 수 있습니다. 암 커넥터 스트립 SV2는 26개의 접점으로 구성되며 각각 2개의 접점이 13열로 배열되어 있습니다. 홀수 접점은 SV2 소켓 스트립의 위쪽 행에 있고, 짝수 접점은 아래쪽 행에 있습니다.

그림 15: 소켓 커넥터 SV2의 핀 할당

SV2의 핀 할당은 그림 15를 보여줍니다. MCCAB 교육 보드의 외부 모듈과 관련된 모든 연결은 소켓 스트립 SV2로 연결됩니다.
GPIO D0 및 D1(RxD 및 TxD)과 아날로그 입력 A6 및 A7은 SV2에 연결되지 않습니다. 왜냐하면 D0 및 D1은 MCCAB 교육 보드와 PC 간의 직렬 연결용으로 예약되어 있고 특정 환경에서만 사용자가 사용할 수 있기 때문입니다. 매우 제한된 방식(섹션 4.1의 참고 참조)과 A6 및 A7은 MCCAB 교육 보드(섹션 1 참조)에 있는 전위차계 P2 및 P4.3의 와이퍼 단자에 영구적으로 연결되므로 다른 방법으로 사용할 수 없습니다.

이 프로그램에서 사용자는 SV5의 외부 모듈에서 사용되는 두 개의 핀 헤더 SV6 및 SV3(그림 7의 화살표 (1) 및 화살표 (2))에 Arduino NANO 마이크로 컨트롤러 모듈의 각 GPIO를 구성해야 합니다. INPUT 또는 OUTPUT과 같은 필수 데이터 방향에 대해(섹션 4.1 참조)! ®
주의: SV328에 연결된 모듈에서 사용되는 MCCAB 교육 보드에 있는 마이크로 컨트롤러 ATmega2P의 GPIO는 프로그램의 다른 작업에 사용되어서는 안 됩니다. 이러한 GPIO를 이중 할당하면 오작동이 발생하거나 교육용 보드가 손상될 수도 있습니다!

4.12 SPI 모듈 연결용 핀 헤더
핀 헤더 SV11(그림 13의 화살표(1)) 및 SV12(그림 12의 화살표(1))는 MCCAB 교육 보드를 SPI 인터페이스(SPI = 직렬 주변 장치)가 있는 외부 슬레이브 모듈과 SPI 마스터로 연결하는 데 사용할 수 있습니다. 상호 작용). 직렬 주변 장치 인터페이스를 사용하면 교육 보드와 주변 장치 모듈 간에 빠른 동기식 데이터 전송이 가능합니다.
AVR 마이크로 컨트롤러 ATmega328P에는 칩에 하드웨어 SPI가 있으며, 신호 SS, MOSI, MISO 및 SCLK는 마이크로 컨트롤러 칩 내부에서 핀 헤더 SV10 및 SV13(화살표 (5) 및 화살표 (6)에 있는 GPIO D3 ~ D7에 연결할 수 있습니다. ) 그림 1).
Arduino IDE에서는 #include를 사용하여 사용자 프로그램에 통합된 SPI 모듈 제어에 SPI 라이브러리를 사용할 수 있습니다.

그림 16: SPI 커넥터 SV11의 핀 할당

작동 볼륨이 있는 SPI 모듈 이후tage +3.3V 및 작동 볼륨이 있는 SPI 모듈tag+5V가 일반적이므로 MCCAB 교육 보드는 SV11 및 SV12와 함께 두 가지 옵션을 모두 포괄하는 두 개의 해당 유선 연결 스트립을 제공합니다.
점퍼가 헤더 JP2의 핀 3와 4을 단락시키는 경우(위의 그림 17 참조) SPI 인터페이스 SV11과 SV12는 그림 10과 그림 16에서 볼 수 있듯이 SS(슬레이브 선택) 라인과 동일한 마이크로 컨트롤러의 출력 핀 D17을 사용합니다. 따라서 두 개의 커넥터 SV11 또는 SV12 중 하나만 SPI 모듈에 동시에 연결할 수 있습니다. 왜냐하면 서로 다른 장치에 동일한 SS 라인을 동시에 사용하면 SPI 라인에서 전송 오류 및 단락이 발생할 수 있기 때문입니다! 섹션 4.12.3에서는 두 개의 SPI 슬레이브가 동시에 SV11 및 SV12에 연결될 수 있는 가능성을 보여줍니다.

4.12.1 작동 전압이 +11V인 SPI 모듈용 인터페이스 SV3.3tage
커넥터 SV11(그림 13의 화살표 (1))을 사용하면 사용자가 MCCAB 교육 보드와 +3.3V 작동 전압을 사용하는 외부 SPI 모듈 간에 직렬 SPI 연결(SPI = Serial Peripheral Interface)을 설정할 수 있습니다.tage, 인터페이스 SV11의 SPI 출력 신호 SS, MOSI 및 SCLK의 레벨이 vol당 3.3V로 감소하기 때문입니다.tag전자 분배기. SPI 입력 라인 MISO의 3.3V 레벨은 AVR 마이크로컨트롤러 ATmega328P에 의해 HIGH 신호로 인식되므로 5V 레벨로 올릴 필요가 없습니다. SV11의 배선은 그림 16에 나와 있습니다.

4.12.2 작동 전압이 +12V인 SPI 모듈용 인터페이스 SV5tage
인터페이스 SV12(그림 12의 화살표 (1))를 사용하면 사용자가 +5V 작동 전압으로 MCCAB 교육 보드와 외부 SPI 슬레이브 간에 직렬 SPI 연결을 설정할 수 있습니다.tage, 인터페이스 SV12의 SS, MOSI, MISO 및 SCLK 신호는 5V 신호 레벨로 작동하기 때문입니다.
SV12의 배선은 그림 17에 나와 있습니다.

그림 17: SPI 커넥터 SV12의 핀 할당

핀 헤더 SV12의 핀 배열은 그림 18에 표시된 AVR 제조업체 Microchip의 AVR 프로그래밍 인터페이스의 권장 핀 할당에 해당합니다. 이를 통해 사용자는 다음을 통해 적절한 프로그래밍 장치로 ATmega328P의 부트로더를 다시 프로그래밍할 수 있습니다. SPI 인터페이스(예: 새 버전으로 업데이트가 필요하거나 실수로 삭제된 경우)

그림 18: AVR 프로그래밍 인터페이스의 권장 핀 할당

SV5의 핀 12에서 신호 X 선택
원하는 애플리케이션에 따라 SV5의 핀 12에 있는 연결 X(그림 17)에 다른 신호가 할당될 수 있습니다.

점퍼는 핀 헤더 JP2의 핀 3와 4을 연결합니다.
핀 헤더 JP2의 핀 3와 4(위의 그림 17 및 그림 11의 화살표 (1) 참조)이 점퍼에 의해 단락된 경우 마이크로 컨트롤러의 GPIO D10(신호 SS)은 커넥터 SV5의 핀 12에 연결됩니다. SV12는 SS(Slave Select) GPIO D10과 함께 일반 SPI 인터페이스로 사용됩니다.
이 경우 SPI 인터페이스 SV11과 SV12 모두 동일한 SS 라인 D10을 사용합니다! 따라서 두 개의 커넥터 스트립 SV11 또는 SV12 중 하나만 SPI 모듈에 연결할 수 있습니다. 왜냐하면 서로 다른 장치에서 동일한 SS 라인을 동시에 공통으로 사용하면 SPI 라인에서 전송 오류 및 단락이 발생할 수 있기 때문입니다!
점퍼는 핀 헤더 JP1의 핀 2과 4를 연결합니다. 이 경우 마이크로 컨트롤러의 RESET 라인은 핀 헤더 SV5의 핀 12에 연결됩니다. 이 모드에서 SV12는 마이크로컨트롤러 ATmega328P에 대한 프로그래밍 인터페이스 역할을 합니다. 프로그래밍 프로세스를 위해 ATmega328P의 RESET 라인이 핀 헤더 SV5의 핀 X(핀 12)에 연결되어야 하기 때문입니다. 이 모드에서는 ATmega328P가 SPI 슬레이브이고 외부 프로그래머가 마스터입니다.

4.12.3 SV11 및 SV12에 SPI 모듈 동시 연결
3.3V 모듈과 5V 모듈을 MCCAB 교육 보드에 동시에 연결해야 하는 경우 그림 19에 표시된 배선으로 이를 실현할 수 있습니다. 핀 헤더 JP1의 핀 3과 4은 연결되어 있지 않습니다. JP2의 핀 4는 그림 2에 표시된 것처럼 Dupont 케이블을 통해 핀 헤더 SV9(그림 5의 화살표 (3))에 있는 디지털 GPIO D1 ~ D19 중 하나에 연결됩니다. 그런 다음 마이크로 컨트롤러 ATmega328P의 이 출력은 다음 작업을 수행합니다. 핀 헤더 SV5의 커넥터 X(핀 12)에 추가 SS 신호가 있습니다. 그림 19는 ex를 사용한 절차를 보여줍니다.ampD9의 파일을 추가 커넥터 SS2로 사용합니다.

그림 19: 두 개의 SPI 모듈을 MCCAB 교육 보드에 동시 연결 이 경우 SV11과 SV12는 모두 서로 다른 SS 라인을 사용하므로 SPI 인터페이스 SV11과 SV12는 동시에 외부 SPI 슬레이브에 연결될 수 있습니다. GPIO D10은 SV11에서 SPI 모듈을 활성화하고 GPIO D9에서 LOW 레벨은 SV12에서 SPI 모듈을 활성화합니다(그림 19 참조).
MCCAB 교육 보드의 마이크로 컨트롤러는 SV11 또는 SV12를 통해 버스에 연결된 하나의 모듈과 동시에 데이터를 교환할 수 있습니다. 그림 19에서 볼 수 있듯이 두 인터페이스 SV11 및 SV12의 MISO 라인은 함께 연결됩니다. 두 인터페이스가 SS 커넥터의 LOW 레벨에 의해 동시에 활성화되고 데이터를 마이크로 컨트롤러로 전송하는 경우 SPI 라인의 전송 오류 및 단락이 발생합니다!

4.13 TWI(=I8C) 인터페이스용 핀 헤더 SV9, SV10 및 SV2
핀 헤더 SV8, SV9 및 SV10(그림 15의 화살표 (16), (14) 및 (1))을 통해 사용자는 직렬 I를 설정할 수 있습니다.
C = 외부 I2 C 연결(I2C 모듈)이 있는 교육용 보드의 마이크로 컨트롤러의 상호 집적 회로(Inter-Integrated Circuit). AVR 마이크로 컨트롤러 ATmega328P의 데이터 시트에서는 I2C 인터페이스를 TWI(20선 인터페이스)라고 합니다. 세 커넥터의 배선 그림 XNUMX에 나와 있습니다.

그림 20: MCCAB 교육 보드의 TWI(=I2C) 인터페이스

+3.3V 작동 볼륨을 갖춘 C 모듈tage는 SV8 또는 SV9에 연결됩니다. 레벨 조정tagSV8 및 SV9의 e는 AVR 마이크로 컨트롤러 ATmega5P의 328V 신호 레벨을 외부 모듈의 3.3V 신호 레벨로 줄입니다. I SV10에는 작동 볼륨과 함께 작동하는 I 2 C 모듈이 연결됩니다.tage +5 V. I 2 C 인터페이스는 두 개의 양방향 라인 SDA(Serial DAta) 및 SCL(Serial CLock)로만 구성됩니다. 더 나은 구별을 위해 그림 20에서 SDA 및 SCL 라인에는 레벨 조정 s 앞에 접미사 5V가 표시되어 있습니다.tage와 레벨 조정 s 뒤에 접미사 3V3이 붙습니다.tag이자형. AVR 마이크로컨트롤러 ATmega328P에는 칩에 하드웨어 TWI(2선 인터페이스, 기능적으로 I 4 C 인터페이스와 동일)가 있으며, 이 신호 SDA 및 SCL은 마이크로컨트롤러 칩 내부에서 핀 헤더 SV5의 GPIO A6 및 A7에 연결될 수 있습니다. 그림 1의 화살표 (XNUMX)).
Arduino IDE에서는 #include를 사용하여 사용자 프로그램에 통합된 I 2 C 모듈 제어에 와이어 라이브러리를 사용할 수 있습니다. . 2

ATmega328P의 아날로그/디지털 변환기 사용에 대한 힌트

작동 볼륨을 켠 후 기본 설정에서tag마이크로 컨트롤러 모듈 Arduino NANO의 e, 마이크로 컨트롤러의 아날로그/디지털 변환기(ADC)에는 아날로그 볼륨이 있습니다.tage 범위 VADC = 0 ~ +5V. 이 경우 +5V 작동 전압tage 마이크로 컨트롤러 모듈의 Vcc도 참조 볼륨입니다.tage ADC의 VREF(단, 커넥터 SV6의 REF 단자(그림 7의 화살표 (1))가 연결되지 않은 경우). ATmega328P의 ADC는 아날로그 입력 볼륨을 변환합니다.tage VADC 입력 A0 ~ A7 중 하나를 디지털 10비트 값 Z로 변환합니다. 숫자 값 Z는 이진수입니다. XNUMX진수 범위 ®

Z = 00 0000 00002 … 11 1111 11112 = 000 … 3FF16.
이는 십진수 범위에 해당합니다.
Z = 0 … (2– 1) = 0 …

102310

1024

아날로그 입력 볼륨의 허용 범위tage는 VADC = 0V ~ 10 1023 REFV⋅입니다.
아날로그/디지털 변환의 정확도는 주로 기준 볼륨의 품질에 따라 달라집니다.tage VREF: 마이크로컨트롤러의 아날로그/디지털 변환기에 의해 생성된 10비트 숫자 값 Z에 대해 다음이 적용되기 때문입니다.

지 =.1024(식 1)

VADC는 입력 볼륨입니다.tag입력 A0 ~ A7 중 하나에 있는 아날로그/디지털 변환기의 e이고 VREF는 기준 볼륨입니다.tage는 변환기용으로 설정되었습니다. 참조 권tage는 SV6의 REF 단자와 회로 접지 GND 사이의 고임피던스 전압계로 측정할 수 있습니다. 아날로그/디지털 변환의 결과는 정수 값입니다. 즉, 두 볼륨을 나눈 소수점 이하 자릿수입니다.tages VADC 및 VREF가 차단됩니다. +5V 작동 볼륨tagUSB 케이블을 통해 PC에 공급되는 e는 PC의 스위칭 전원 공급 장치에 의해 생성됩니다. 그러나 출력 볼륨tag스위칭 전원 공급 장치의 e에는 일반적으로 무시할 수 없는 AC 전압이 있습니다.tage 구성 요소가 겹쳐져 있어 아날로그/디지털 변환의 정확도가 떨어집니다. +3.3V 보조 전압을 사용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.tage는 선형 vol에 의해 안정화됨tag참조 권으로 MCCAB 교육위원회의 e 규제 기관tage는 아날로그/디지털 변환기입니다. 이를 위해 ATmega328P의 아날로그/디지털 변환기는 프로그램에서 AnalogReference(EXTERNAL) 명령어로 초기화됩니다. // 볼륨을 설정합니다tag참조 볼륨으로 REF 핀의 etag변경된 참조 권에 따른 etag핀 헤더 SV6의 e 및 핀 REF(그림 7의 화살표 (1))는 Dupont 케이블 또는 점퍼를 통해 핀 헤더 SV3.3의 인접한 +3V 핀 3V6에 연결됩니다.
아날로그 볼륨에 유의하세요.tage 참조 볼륨의 VADCtage VREF = 3.3V는 여전히 10~0 범위의 디지털 102310비트 값으로 변환되지만 아날로그/디지털 변환기의 측정 범위는 VADC = 0~+3.297V 범위로 줄어듭니다.
그 결과 LSB(분해 가능한 가장 작은 값)가 이제 3.2mV에 불과하므로 변환 결과의 분해능이 더욱 정밀해졌습니다.

입력 볼륨tage 핀 헤더 SV0의 아날로그 입력 A7 ~ A6에 있는 아날로그/디지털 변환기의 VADC는 항상 SV6 단자 REF의 VREF 값보다 작아야 합니다!
사용자는 VADC < VREF!
"A/D 변환의 정확도"에 대해서는 11페이지의 참고 사항도 참조하십시오.

MCCAB 교육 위원회용 라이브러리 "MCCAB_Lib"

사용자가 MCCAB 교육 보드의 많은 하드웨어 구성 요소(스위치, 버튼, LED, 3 × 3 LED 매트릭스, 버저)를 제어할 수 있도록 지원하기 위해 인터넷 사이트에서 무료로 다운로드할 수 있는 라이브러리 "MCCAB_Lib"를 사용할 수 있습니다. www.elektor.com/20440 교육 보드 구매자에 의해.

MCCAB 교육위원회 사용에 관한 추가 문헌

"Arduino 초보자를 위한 마이크로컨트롤러 실습 코스"(ISBN 978-3-89576-5452) 책에서는 마이크로컨트롤러 프로그래밍과 Arduino IDE에서 사용되는 프로그래밍 언어 C에 대한 자세한 소개를 찾을 수 있습니다. 프로그램을 작성하는 방법뿐만 아니라 "MCCAB_Lib" 라이브러리의 방법과 다양한 응용 프로그램에 대한 자세한 설명도 제공합니다.ampMCCAB 교육 위원회 사용을 위한 파일 및 연습 프로그램.

문서 / 리소스

Elektor Arduino NANO 교육 보드 MCCAB [PDF 파일] 사용설명서
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참고문헌

사용자 설명서

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