Arduino ブレッドボード:オープンソースプロトタイピングボード

プロトタイピングは、設計および開発プロセスの大きな部分を占めています。 PCB プロジェクトのより高度なフェーズに移行する前に、これは不可欠です。したがって、デジタルエレクトロニクスの開発者であれば、Arduino ブレッドボードが最適です。

Arduino が登場する前は、初心者がマイクロコントローラーを習得するのは困難でした。彼らは高価なキットを使用しなければならず、これには使いにくいアセンブリ言語コーディングが必要でした.

しかし、Arduino は、C++ などの高度なプログラミング言語でコーディングできる、手頃な価格で使いやすいプラットフォームを提供することで状況を一変させました。

Arduino ブレッドボードと、そのようなボードを作成するために必要な手順を調べます。

Arduino とは?

Arduino は、オープンソースのデジタルエレクトロニクスソフトウェアおよびハードウェアプラットフォーム、プロジェクト、およびユーザーコミュニティです。このプラットフォームは、デジタルエレクトロニクスを開発するための使いやすいシングルボードマイクロコントローラーとそのキットを設計および構築します。

Arduino 回路基板

ブレッドボードとは

一方、ブレッドボードは長方形のプラスチックコンソールで、正方形の穴が開いており、記号と線が刻まれています。これは、複数の電子部品や Arduino などのマイクロコントローラーを試作目的で組み立てるための構築基盤として機能します。

ブレッドボードと PCB の主な違いは、ブレッドボードの無はんだ設計です。

無はんだブレッドボード

通常、ブレッドボードには、ジャンパーワイヤ、電源ユニット、およびトランジスタ、抵抗器、コンデンサなどの電子部品が付属しています。

Arduinoの一部仕様

動作電圧:7-12V (DC ジャック)、5V (USB)
デジタル I/O ピン:14 (PWM 操作用に 6 つ)
アナログ入力ピン:6
プログラム保存用フラッシュメモリ:32KB
RAM:2KB
EEPROM:1KB
クロック速度:16MHz
DC I/O ピン電流出力:20mA

Arduino ブレッドボードの構築

ブレッドボード上に Arduino を構築する場合、ATmega328P などのマイクロコントローラがベアボーン Arduino 回路キットを形成します。しかし、他の部分も同様に重要であり、回路の残りの部分を構成しています。 Arduino ATmega328P マイクロコントローラの仕様は次のとおりです。

ATmega328P チップ

出典:ウィキメディアコモンズ

標準の ATmega328p マイクロコントローラーと比較すると、ブレッドボード Arduino オプションは、Arduino ブートローダーを搭載しているため優れています。このブートローダーにより、Arduino IDE プログラミングが可能になります。また、ブレッドボード Arduino には次の利点があります。

Arduino ハードウェアの仕組みをより深く理解する
簡単なスケーリング
低消費電力

必須コンポーネント

完全なプロジェクトを設定するには、次のコンポーネントが必要です:

以下の画像に示すように、これらのコンポーネントを接続します。

USB からシリアルへのコンバーターモジュールを備えた Arduino ATmega328p ブレッドボード

出典:ウィキメディアコモンズ

接続に役立つように、マイクロコントローラーの各ピンが何のためにあるのかを知る必要があります。これはチップのピン配置図です。

ATmega328p と Arduino ボードのピン配置図

出典:ウィキメディアコモンズ

外部電源の接続

ブレッドボードの電源用の配線を接続することから始めます。このプロセスには、電圧レギュレーターが配置される場所に電源とアース線を取り付けることが含まれます。間違ったコンポーネント接続を防ぐために、ピン番号に注意してください。

次に、ボードの下部にアース線と電源線を追加して、各レールを接続します。その後、電源レギュレーターと電源レールをボードに取り付けます。

VCC ピンに適用できる最大電圧は 6V であり、この値にならないようにする必要があります。 3.3-5.5V の間で使用してください。

ほとんどの場合、9 ～ 12VDC の電源 (バッテリー) で十分です。しかし、これはボルテージレギュレーターの働きです。したがって、レギュレータから約 5V を得るには、入力電力を 7 ～ 16V にする必要があります。

レギュレータの IN とグラウンドの間に 10uF のコンデンサを追加します。また、床と電源の間の右レールに同様のコンデンサを取り付けます。

次に、LED ライトと 220 オームの抵抗器をボードの左側、電圧レギュレーターの真向かいに貼り付けます。

電源を整理したら、マイクロコントローラーをロードし、次に USB からシリアルへのコンバーターモジュールをロードします。

マイクロコントローラーの接続

まず、上の画像に示すように、チップをブレッドボードに差し込みます。次に、10k プルアップ抵抗をリセットピンから +5V に接続して、通常の動作でチップがリセットされるのを防ぎます。グランドが 0V の場合、リセットピンはマイクロコントローラーを再起動します。

次に、16 MHz クロックをピン 9 と 10 に接続します。2 つの 22 pF コンデンサをこれらの各ピンとグランドに接続します。

ブレッドボードに取り付けられた ATmega328P チップ

出典:ウィキメディアコモンズ

その後、小さなタクタイルスイッチをリセットピンとグランドピンの間に接続して、リセットボタンとして機能させます。チップを再起動して新しいプログラムをアップロードする場合は、このコンポーネントを配置した状態でスイッチを切り替えます。

一部のチップには、点滅 LED プログラムがあらかじめプログラムされていることに注意してください。通常、Arduino ソフトウェアにはメーカーから直接提供されたプログラムが含まれています。

これらのピンが次のように接続されていることを確認します:

ピン 7 – デジタル供給電圧 (VCC)
ピン 8 – GND
ピン 20 – AVcc – ADC コンバータの供給電圧。 ADC を使用しない場合は、これを入力電源に接続する必要があります。 ADC を使用する場合は、ローパスフィルターを介してピンを電源に接続します。
ピン 21 – AREF – ADC のアナログ基準ピン
ピン 22 – GND

すべてをセットアップしてバッテリーを接続すると、ボードの LED が点滅するはずです。 LED ライトの目的は、ボードに適切な量の電力が供給されているかどうか、またはショートしているかどうかを確認することです。

ここでやめることもできますが、本当の楽しみは Arduino ブレッドボードをプログラミングするときです。コードを使用してフラッシュするには、USB からシリアルへの変換モジュールをブレッドボードに接続する必要があります。

コンピューターの Arduino IDE でコードを入力するため、USB からシリアルへのコンバーターモジュールには USB ポートが用意されています。 USB ケーブルでコンピュータをブレッドボードチップに接続するためのポートがあれば助かります。