Arduino Breadboard:uma placa de prototipagem de código aberto

A prototipagem é uma grande parte dos processos de design e desenvolvimento. É essencial antes de passar para fases mais avançadas em projetos de PCB. Portanto, se você é um desenvolvedor de eletrônica digital, uma placa de ensaio Arduino é o caminho a percorrer.

Antes do Arduino, os iniciantes tinham dificuldade em aprender microcontroladores. Eles tiveram que usar kits caros, que exigiam codificação em linguagem assembly que era difícil de usar.

No entanto, o Arduino mudou o jogo fornecendo uma plataforma acessível e fácil de usar com codificação em linguagens de programação de alto nível como C++.

Vamos olhar para uma placa de ensaio Arduino e as etapas necessárias para fazer essas placas.

O que é Arduino?

Arduino é uma plataforma de software e hardware de eletrônica digital de código aberto, projeto e comunidade de usuários. A plataforma projeta e constrói microcontroladores de placa única fáceis de usar e seus kits para o desenvolvimento de eletrônicos digitais.

Uma placa de circuito Arduino

O que é uma Breadboard?

Por outro lado, uma breadboard é um console de plástico retangular com furos quadrados perfurados e símbolos e linhas gravadas. Ele atua como uma base de construção para montar vários componentes eletrônicos e microcontroladores como o Arduino para fins de prototipagem.

O design sem solda da placa de ensaio é a principal diferença entre ela e as PCBs.

Uma placa de ensaio sem solda

Normalmente, as breadboards vêm com jumpers, fontes de alimentação e componentes eletrônicos como transistores, resistores e capacitores.

Algumas especificações do Arduino

• Tensão de operação:7-12 V (tomada CC), 5 V (USB)
• Pinos de E/S digital:14 (6 para operações PWM)
• Pinos de entrada analógica:6
• Memória Flash para armazenamento de programas:32 KB
• RAM:2 KB
• EEPROM:1 KB
• Velocidade do relógio:16 MHz
• Saída de corrente do pino de E/S CC:20mA

Construindo uma placa de ensaio Arduino

Ao construir um Arduino em uma placa de ensaio, um microcontrolador, como o ATmega328P, forma o kit de circuito Arduino barebones. Mas as outras partes são igualmente importantes e compõem o resto do circuito. As especificações para o microcontrolador Arduino ATmega328P são:

O chip ATmega328P

Fonte:Wikimedia Commons

Comparado com o microcontrolador ATmega328p padrão, a opção de placa de ensaio Arduino é melhor porque carrega o bootloader Arduino. Este bootloader permite a programação do Arduino IDE. Além disso, a placa de ensaio Arduino lhe dará essas vantagens:

• Uma compreensão mais profunda de como o hardware do Arduino funciona
• Escalonamento fácil
• Baixo consumo de energia

Componentes obrigatórios

Para configurar o projeto completo, você precisa dos seguintes componentes:

Conecte esses componentes conforme mostrado na imagem abaixo.

Uma placa de ensaio Arduino ATmega328p com um módulo conversor USB para serial

Fonte:Wikimedia Commons

Para ajudá-lo com as conexões, você precisa saber para que serve cada pino no microcontrolador. Aqui está um diagrama de pinagem para o chip.

Um diagrama de pinagem do ATmega328p e da placa Arduino

Fonte:Wikimedia Commons

Conectando a fonte de alimentação externa

Comece conectando a fiação da fonte de alimentação da placa de ensaio. O processo envolve a instalação dos fios de energia e terra onde o regulador de tensão ficará. Anote a numeração dos pinos para evitar qualquer conexão errada de componentes.

Em seguida, adicione os fios de aterramento e alimentação na parte inferior da placa para conectar cada trilho. Depois, conecte o regulador de energia e os trilhos de energia à placa.

A tensão máxima que você pode aplicar ao pino VCC é de 6V, e você deve evitar chegar a esse valor. Use entre 3,3-5,5V.

Na maioria dos casos, uma fonte de alimentação de 9-12 VCC (bateria) é suficiente. No entanto, este é o trabalho do regulador de tensão. Portanto, a potência de entrada deve ser de 7-16V para obter cerca de 5V do regulador.

Adicione um capacitor de 10uF entre os reguladores IN e terra. Além disso, instale um capacitor semelhante no trilho direito entre o piso e a energia.

Em seguida, cole a luz LED e o resistor de 220 ohms no lado esquerdo da placa, bem do outro lado do regulador de tensão.

Depois de resolver a fonte de energia, é hora de carregar o microcontrolador e, em seguida, o módulo conversor USB para serial.

Conectando o microcontrolador

Primeiro, conecte o chip na placa de montagem, conforme mostrado na imagem acima. Em seguida, conecte o resistor de pull-up de 10k a +5V do pino de reinicialização para evitar a reinicialização do chip em operação regular. Se aterrado para 0V, o pino de reset reinicializa o microcontrolador.

Em seguida, conecte o clock de 16 MHz aos pinos 9 e 10. Conecte os dois capacitores de 22 pF a cada um desses pinos e ao terra.

Um chip ATmega328P conectado a uma placa de ensaio

Fonte:Wikimedia Commons

Depois disso, conecte um pequeno interruptor tátil entre os pinos de reset e terra para atuar como um botão de reset. Com este componente no lugar, acione o interruptor se quiser reiniciar o chip para carregar um novo programa.

É importante notar que alguns chips vêm pré-programados com o programa de piscar LED. Normalmente, o software Arduino contém o programa direto do fabricante.

Certifique-se de que esses pinos se conectem da seguinte forma:

• Pino 7 – Tensão de alimentação digital (VCC)
• O pino 8 – GND
• Pino 20 – AVcc – Tensão de alimentação do conversor ADC. Você deve conectá-lo à alimentação de entrada se não estiver usando um ADC. Se estiver usando um ADC, conecte o pino à alimentação por meio de um filtro passa-baixa.
• Pino 21 – AREF – Pino de referência analógico para ADC
• Pino 22 – GND

O LED da placa deve piscar depois de configurar tudo e conectar a bateria. O objetivo da luz LED é verificar se a placa está recebendo a quantidade certa de energia ou está em curto.

Você pode parar por aqui, mas a verdadeira diversão vem quando você programa a placa de ensaio do Arduino. Para fazer o flash usando seu código, você precisa conectar o módulo conversor USB para serial à placa de montagem.

Como você estará digitando o código na IDE do Arduino em seu computador, o módulo conversor USB para serial fornece uma porta USB. Ajudaria se você tivesse a porta para conectar seu computador ao chip da placa de ensaio por meio de um cabo USB.

Conectando o USB ao módulo conversor serial

Você só precisa fazer essas cinco conexões:

• Rx para Tx
• Tx para Rx
• Vcc para Vc
• GND para GND
• DTR/RTS para RST através do capacitor de 10uF

A partir daí, você pode ser criativo no Arduino IDE. Em seguida, tente executar diferentes partes de código no chip, como entrar no modo de suspensão por um determinado período de tempo.

Amostra de código piscando no IDE do Arduino

Fonte:Wikimedia Commons

Resumo

Como você pode ver, as placas de ensaio Arduino fornecem uma plataforma fácil de usar e acessível para teste e desenvolvimento, tornando-a ideal para designers iniciantes de eletrônica digital. Em caso de dúvidas, entre em contato conosco para maiores esclarecimentos.