Урок 2. Компоненты Arduino Uno

Приступаем ко второму уроку. Здесь мы детально рассмотрим все элементы платы Arduino. По существу, Arduino — это миниатюрный компьютер, к которому можно подключать электрические цепи, а также множество датчиков и сенсоров. Подавляющее большинство проектов — как начинающих, так и продвинутых электронщиков — выполняется на базе Arduino Uno.

Arduino Uno построена на чипе Atmega 328P — это самый крупный компонент на плате (см. изображение ниже). Данный чип способен исполнять программы, записанные в его (весьма ограниченной) памяти.

Кнопка сброса
USB соединение
Питание платы
Чип Atmel
Земля
Цифровые пины (входы/выходы)
Подключение питания
Аналоговые пины

Загрузка программ на чип осуществляется через USB (2) при помощи Arduino IDE. USB-порт одновременно обеспечивает питание платы. В качестве альтернативы можно запитать запрограммированную плату через разъём питания — тогда USB-подключение не потребуется.

На Arduino расположено несколько рядов контактов, к которым подсоединяются провода (см. изображение выше). Контакты питания тоже обозначены на рисунке. Arduino обеспечивает напряжение 3,3 В либо 5 В. В нашем курсе мы будем работать с источником 5 В, хотя некоторые микросхемы и компоненты требуют питания 3,3 В. Кроме того, на плате имеется несколько контактов с маркировкой «GND» — это заземляющие контакты. Электрический ток всегда протекает от некоторого положительного напряжения к земле, поэтому эти выводы крайне важны для замыкания цепей, и мы будем часто ими пользоваться.

Выводы, отмеченные символом ~, способны имитировать аналоговый выход.

Arduino располагает 14 цифровыми выводами, пронумерованными 0–13 (см. изображение выше). Они предназначены для включения и выключения цепей, а также для работы с кнопками и иными компонентами с двумя состояниями (кнопка имеет два состояния, поскольку может быть нажата или отпущена). Данные контакты могут работать как входы и как выходы — то есть управлять цепью либо получать от неё данные.

Рядом с разъёмами питания находятся контакты аналогового входа с маркировкой A0–A5. Они применяются для аналоговых измерений с датчиков и прочих компонентов. Аналоговые входы особенно удобны для замеров, предполагающих диапазон возможных значений.

К примеру, аналоговый входной вывод позволяет измерить степень изгиба гибкого датчика или угол поворота ручки потенциометра.

Рассмотрим подробнее каждый элемент платы Arduino и его назначение:

01. Кнопка сброса (Reset Button) — перезапускает любой код, загруженный на плату Arduino 02. AREF или Analog Reference — служит для задания внешнего опорного напряжения 03. Штырь заземления (GND, земля) — на Arduino несколько заземляющих штырей, и все они функционируют одинаково 04. Цифровые входы/выходы — контакты 0–13 используются для цифрового ввода и вывода 05. ШИМ (PWM) — выводы с отметкой (~) позволяют имитировать аналоговый выход 06. USB-соединение — применяется для подачи питания на Arduino и загрузки скетчей 07. TX / RX — индикаторные светодиоды передачи и приёма данных 08. Микроконтроллер ATmega — «мозг» платы и место хранения программ 09. Светодиодный индикатор питания — загорается при каждом подключении платы к источнику питания 10. Регулятор напряжения — управляет величиной напряжения, подаваемого на плату Arduino 11. Разъём питания платы (DC Power Jack) — разъём постоянного тока для питания Arduino от блока питания 12. Контакт 3,3 В — обеспечивает напряжение 3,3 вольт для подключённых компонентов 13. Штырь 5 В — обеспечивает напряжение 5 В для ваших проектов 14. Штыри заземления — на Arduino несколько заземляющих штырей, работающих одинаково 15. Аналоговые контакты — способны считывать сигнал с аналогового датчика и преобразовывать его в цифровое значение

Аналоговый вход можно также использовать для считывания цифровых компонентов (например, кнопки) или задействовать как цифровой выход. По сути, это цифровые выводы с расширенными возможностями.

Питание Arduino

Для функционирования Arduino Uno необходим источник питания, причём запитать плату можно различными способами.

Самый распространённый вариант — подключить плату к компьютеру напрямую через USB-кабель. Если вы хотите сделать проект мобильным, подойдёт аккумуляторная батарея на 9 В. Ещё один вариант — использование блока питания на 9 В переменного тока.