Inhaltszusammenfassung für Elektor Arduino NANO MCCAB
- Seite 1 Bedienungsanleitung ® Elektor Arduino NANO Trainingsboard MCCAB Rev. 3.3 Elektor-Bestellnummer 20295 Elektor-Verlag GmbH...
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Seite 2: Inhaltsverzeichnis
Alle Angaben in dieser Bedienungsanleitung beziehen sich auf das MCCAB Trainingsboard mit dem Ausgabenstand Rev. 3.3. Der Ausgabenstand des Trainingsboards ist auf dessen Unterseite aufgedruckt (siehe Abbildung 13 auf Seite 20). Der jeweils aktuelle Ausgabenstand dieser Betriebsanleitung steht auf der Website www.elektor.de/20295 zum Download bereit. ® ARDUINO und andere Arduino-Markennamen und -Logos sind eingetragene Warenzeichen von Arduino SA. -
Seite 3: Recycling
Gebrauchte Elektro- und Elektronikgeräte müssen als Elektronikschrott dem Re- cycling zugeführt und dürfen nicht im Hausmüll entsorgt werden. Das MCCAB Trainingsboard enthält wertvolle Rohstoffe, die recycelt werden kön- nen. Entsorgen Sie das Gerät deshalb am entsprechenden Sammeldepot. (EU- Richtlinie 2012/19 / EU). Wo Sie die nächstgelegene kostenlose Annahmestelle finden, erfahren Sie von Ihrer kommunalen Verwaltung. -
Seite 4: Handhabung Und Umgebungsbedingungen
Vertauschen Sie keinesfalls die Anschlüsse für Masse (GND, 0 V) und +5 V, denn dies würde eine dauerhafte Beschädigung des MCCAB Trai- ningsboards zur Folge haben! Insbesondere darf an das MCCAB Trainingsboard unter keinen Umständen ~230 V bzw. ~115 V Netzspannung angeschlossen werden! Es besteht Lebensgefahr !! 2.2 Handhabung und Umgebungsbedingungen Um Tod oder Verletzungen zu vermeiden und um das Gerät vor Beschädigung zu... -
Seite 5: Bestimmungsgemäße Verwendung
ä ß ä ß Das MCCAB Trainingsboard wurde entwickelt zur einfachen und schnellen Vermittlung von Kenntnissen über die Programmierung und den Gebrauch eines Mikrocontrollersystems. Das Produkt ist ausschließlich für Schulungs- und Übungszwecke konzipiert, eine darüber hinausgehende Verwendung, z.B. in industriellen Produktionseinrichtungen, ist nicht zu- lässig. -
Seite 6: Das Mccab Trainingsboard Und Seine Komponenten
Betrieb einfach auf eine elektrisch nicht leitende Arbeitsfläche gelegt und über ein Mini-USB - Kabel mit dem PC des Anwenders (siehe Abschnitt 4.3) verbunden. Insbesondere in Kombination mit dem bei Elektor erschienenen »Mikrocontroller-Praxiskurs für Arduino-Einsteiger« (ISBN PRINT: 978-3-89576-523-0, ISBN E-BOOK: 978-3-89576-524-7) eignet sich das MCCAB Trainingsboard in hervorragender Weise zur einfachen und schnellen Vermittlung von Kenntnissen über die Programmierung und den Gebrauch eines Mikrocon-... - Seite 7 Abbildung 1: Das MCCAB Trainingsboard, Rev. 3.3 Die Bedienungs- und Anzeigeelemente auf dem MCCAB Trainingsboard: 11 LED (Zustandsanzeige für die Pfostenleiste JP3 zur Auswahl der Betriebsspannung der Potenziometer Ein- / Ausgänge D2 … D12) P1 und P2 Pfostenleiste JP6 zur Verbindung der LEDs LD10 …...
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Seite 8: Das Mikrocontrollermodul »Arduino ® Nano
(17) Anschlussleiste SV7: Schaltausgang (25) Anschlussleiste SV3: Spalten der 3 3 LED-Matrix (Ausgänge D6 … D8 für externe Geräte mit Vorwiderständen 330 ) (18) LC-Display mit 2 x 16 Zeichen (26) Anschlussleiste SV2: 2 x 13 Pins zum (19) 6 Tastschalter K1 … K6 Anschluss externer Module (20) 6 ... - Seite 9 Die Leuchtdiode L (siehe Abbildung 2 und Pfeil (6) in Abbildung 1 – die Bezeichnung »L« ® kann bei zum Arduino NANO kompatiblen Klonen auch anders lauten) ist über einen Vor- widerstand fest mit dem GPIO D13 des Mikrocontrollers verbunden und zeigt dessen Zustand LOW oder HIGH an.
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Seite 10: Die Wichtigsten Daten Des Mikrocontrollermoduls Arduino
® Abbildung 4: Die Beschaltung des Mikrocontrollermoduls Arduino NANO auf dem MCCAB Trainingsboard Die wichtigsten Daten des Mikrocontrollermoduls Arduino ® NANO: Betriebsspannung Vcc: +5 V Extern zugeführte Betriebsspannung an VIN: +8 V bis +12 V ( siehe Abschnitt 4.2 ... -
Seite 11: Function Pinmode Nicht Konfiguriert Werden
Die GPIOs A4 und A5 (Pin 23 und Pin 24 des Moduls M1 in Abbildung 4) sind belegt mit den Signalen SDA und SCL der I C-Schnittstelle des Mikrocontrollers (siehe hierzu Abschnitt 4.13) und daher reserviert für die serielle Verbindung zu dem LC-Display auf dem MCCAB Trainingsboard (siehe Abschnitt 4.9) und zu ex- ternen I C-Modulen, die an die Anschlussleisten SV8, SV9 und SV10 (Pfeile (15),... - Seite 12 trollermoduls von dem angeschlossenen PC zugeführt wird (Abbildung 5, Abbildung 2 und Pfeil (5) in Abbildung 1). Da der PC üblicherweise zur Erstellung und Übertragung der Übungsprogramme ohnehin angeschlossen ist, bietet sich diese Art der Spannungsversor- gung an. Dazu muss das Trainingsboard über ein Mini-USB - Kabel mit einem USB-Port des Anwen- der-PCs verbunden sein.
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Seite 13: Die Usb-Verbindung Zwischen Dem Trainingsboard Und Dem Pc
Die dem Mikrocontrollermodul an seinem Anschluss VIN zugeführte externe Gleichspannung wird durch den integrierten Spannungsregler auf der Unterseite des Mikrocontrollermoduls (siehe Abbildung 2) auf +5 V verringert und stabilisiert. Die vom Spannungsregler erzeugte Betriebsspannung +5 V liegt an der Kathode der Diode D in Abbildung 5. Die Anode von D wird durch den PC ebenfalls auf das Potenzial +5 V gelegt, wenn die USB-Verbindung zum PC gesteckt ist. -
Seite 14: Die Elf Leuchtdioden Zur Statusanzeige Der Mikrocontroller-Gpios D2
4.4 Die elf Leuchtdioden zur Statusanzeige der Mikrocontrol- ler-GPIOs D2 … D12 Im linken unteren Teil von Abbildung 1 sieht man die 11 Leuchtdioden LED10 … LED20 (Pfeil (1) in Abbildung 1), die den Status der Ein- / Ausgänge (GPIOs) D2 … D12 des Mikrocontrol- lers anzeigen können. -
Seite 15: Die Schalter S1
Vorsicht: Die Pins A6 und A7 des ATmega328P sind aufgrund der internen Chip-Architektur des Mikrocontrollers immer analoge Eingänge. Ihre Konfiguration mit der Function pinMode() der Arduino IDE ist nicht gestattet und kann zu einem Fehlverhalten des Programms führen. Über den Analog / Digital - Wandler des Mikrocontrollers kann die eingestellte Spannung auf einfache Weise gemessen werden. - Seite 16 Abbildung 7: Die Beschaltung der Schiebe- / Tastschalter S1 … S6 / K1 … K6 Jeder Pin der Pfostenleiste JP2 kann über eine Steckbrücke mit dem ihm zugeordneten Ein- ® gang A0 … A3, D12 oder D13 des Arduino NANO-Mikrocontrollermoduls verbunden werden. Die Zuordnung ist Abbildung 7 zu entnehmen.
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Seite 17: Der Piezo-Summer Buzzer1
4.7 Der Piezo-Summer Buzzer1 Im linken oberen Teil von Abbildung 1 sieht man den Piezo-Summer Buzzer1 (Pfeil (23) in Abbildung 1), der es dem Anwender ermöglicht, Töne unterschiedlicher Frequenz auszuge- ben. Seine prinzipielle Beschaltung zeigt Abbildung 9. Der Summer Buzzer1 kann auf dem MCCAB Trainingsboard über eine Steckbrücke (Jumper) auf der Position »Buzzer«... -
Seite 18: Die 3 3 Led-Matrix
Abbildung 10: Typischer Frequenzgang eines Piezo-Summers am Beispiel des SAST-2155 der Firma Sonitron Trotz dieser Einschränkung bildet ein Piezo-Summer einen guten Kompromiss zwischen der Wiedergabequalität der von dem Mikrocontroller erzeugten Töne und seinem Platzbedarf, der es ermöglicht, ihn auch auf kleinem Raum unterzubringen. In Fällen, in denen eine höhere Qualität der Tonausgabe erforderlich ist, kann der Piezo- Summer durch Entfernen der Steckbrücke von Ausgang D9 getrennt und D9 auf der Pfos- tenleiste SV5 z.B. -
Seite 19: Das Lc-Display (Lcd)
Abbildung 11: Die neun LEDs in Form einer 3 3 - Matrix Die Ansteuerung der Leuchtdioden durch das Anwenderprogramm erfolgt üblicherweise in einer Endlosschleife, in welcher zyklisch nacheinander eine der drei Zeilen 1, 2 und 3 auf LOW-Potenzial gelegt wird, während die beiden anderen Zeilen auf HIGH-Pegel liegen oder sich in einem hochohmigen Zustand (Hi-Z) befinden. -
Seite 20: Kontrasteinstellung
Da das LCD nicht in allen Programmen benötigt wird, kann die +5 V-Betriebsspannung des LCDs durch Ziehen der Steckbrücke (Jumper) auf der Pfostenleiste JP5 unterbrochen wer- den, falls die Hintergrundbeleuchtung des LCDs stören sollte. +5 V GND (0 V) SDA (A4) SCL (A5) Abbildung 12: Die Anschlüsse des LC-Displays Kontrasteinstellung... -
Seite 21: Die Schaltausgänge Sv1 Und Sv7 Für Höhere Ausgangsströme Und -Spannungen
Der auf dem LC-Display verbaute Controller ist kompatibel zu dem weitverbreiteten Indus- triestandard HD44780, für dessen Ansteuerung über den I C-Bus es im Internet eine Vielzahl von Arduino-Libraries (z.B. https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C) gibt. Die Libraries können in der Regel von der jeweiligen Website kostenlos heruntergeladen werden. 4.10 Die Schaltausgänge SV1 und SV7 für höhere Ausgangs- ströme und -spannungen Über die Anschlussleisten SV1 (Pfeil (24) in Abbildung 1) und SV7 (Pfeil (17) in Abbildung 1) -
Seite 22: Die Buchsenleiste Sv2 Zum Anschluss Externer Module
(GND). Damit ist die Last eingeschaltet, denn an ihr fällt nun die gesamte externe Betriebs- spannung ab. Ein LOW-Signal an D3 sperrt den Transistor T2 und die an SV1 angeschlossene Last ist ab- geschaltet. Entsprechendes gilt für den Ausgang D10 des Mikrocontrollers und die Anschlussleiste SV7. 4.11 Die Buchsenleiste SV2 zum Anschluss externer Module Über die Buchsenleiste SV2 (Pfeil (26) in Abbildung 1) können an das MCCAB Trainingsboard externe Module und Leiterplatten angedockt werden. -
Seite 23: Die Verbindungsleisten Zum Anschluss Von Spi-Modulen
Programm keinesfalls auch noch für andere Aufgaben verwendet werden. Eine Doppelbelegung dieser GPIOs würde zu Fehlfunktionen oder sogar zur Beschädi- gung des Trainingsboards führen! 4.12 Die Verbindungsleisten zum Anschluss von SPI-Modulen Über die beiden Anschlussleisten SV11 (Pfeil (13) in Abbildung 1) und SV12 (Pfeil (12) in Abbildung 1) kann das MCCAB Trainingsboard als SPI-Master mit externen Slave-Modulen verbunden werden, die über eine SPI-Schnittstelle (SPI = Serial Peripheral Interface) verfü- gen. -
Seite 24: Das Interface Sv11 Für Spi-Module Mit +3.3 V Betriebsspannung
Abbildung 16 und Abbildung 17 zeigen! Daher darf immer nur eine der bei- den Anschlussleisten SV11 oder SV12 zur selben Zeit mit einem SPI-Modul verbunden sein, denn die gleichzeitige gemeinsame Verwendung derselben SS- Leitung für verschiedene Endgeräte würde zu Übertragungsfehlern und Kurz- schlüssen auf den SPI-Leitungen führen! Abschnitt 4.12.3 zeigt eine Möglichkeit, wie dennoch SPI-Slaves an beide Schnittstellen zur gleichen Zeit angeschlossen werden können. -
Seite 25: Auswahl Des Signals X An Pin 5 Von Sv12
MISO (D12) Vcc = +5 V SCLK (D13) MOSI (D11) RESET GND = 0 V Draufsicht (Top View) Abbildung 18: Empfohlene Anschlussbelegung der AVR-Programmierschnittstelle Auswahl des Signals X an Pin 5 von SV12 Je nach gewünschter Anwendung kann der Anschluss X an Pin 5 von SV12 (Abbildung 17) mit verschiedenen Signalen belegt werden: 1. -
Seite 26: Die Anschlussleisten Sv8, Sv9 Und Sv10 Für Das Twi (=I 2 C)-Interface
+5 V SCLK (D13) SCLK MISO (D12) MISO SV6, SV12 MOSI (D11) MOSI SS1 (D10) x (= SS) SS2 (D9) Dupont-Kabel +3.3 V SCLK MISO SV11 MOSI Abbildung 19: Gleichzeitige Verbindung zweier SPI-Module mit dem MCCAB Trainingsboard In diesem Fall dürfen beide SPI-Schnittstellen SV11 und SV12 gleichzeitig mit externen SPI- Slaves verbunden sein, denn sowohl SV11 als auch SV12 verwenden jetzt unterschiedliche SS-Leitungen: LOW-Pegel an GPIO D10 aktiviert das SPI-Modul an SV11 und LOW-Pegel an GPIO D9 aktiviert das SPI-Modul an SV12 (siehe Abbildung 19). -
Seite 27: Die Anschlussleisten Sv8, Sv9 Und Sv10 Für Das Twi
An SV10 werden diejenigen I C-Module angeschlossen, die mit der Betriebsspannung +5 V arbeiten. An SV8 und SV9 werden I C-Module mit +3.3 V-Betriebsspannung angeschlossen. Eine Pegelanpassungsstufe sorgt bei SV8 und SV9 für die Reduzierung der 5 V-Signalpegel des AVR-Mikrocontrollers ATmega328P auf den 3.3 V-Signalpegel der externen Module. Das I C-Interface besteht nur aus den beiden bidirektionalen Leitungen SDA (Serial DAta) und SCL (Serial CLock). -
Seite 28: Die Library »Mccab_Lib« Für Das Mccab Trainingsboard
Internet-Site heruntergeladen werden kann. https://www.elektor.de/20295 ü ü In dem beim Elektor-Verlag erschienenen Buch »Mikrocontroller-Praxiskurs für Arduino-Ein- steiger« (ISBN PRINT: 978-3-89576-523-0, 978-3-89576-524-7) findet man eine ISBN E-BOOK: ausführliche Beschreibung der Methoden der Library »MCCAB_Lib« und eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen und Übungsprogrammen zur Verwendung des MCCAB Trainings-...