Placa Arduino:una placa de prototipos de código abierto

La creación de prototipos es una gran parte de los procesos de diseño y desarrollo. Es fundamental antes de pasar a fases más avanzadas en los proyectos de PCB. Por lo tanto, si usted es un desarrollador de electrónica digital, una placa Arduino es el camino a seguir.

Antes de Arduino, los principiantes tenían dificultades para aprender microcontroladores. Tuvieron que usar kits costosos, que requerían una codificación en lenguaje ensamblador que era difícil de usar.

Sin embargo, Arduino cambió el juego al proporcionar una plataforma asequible y fácil de usar con codificación en lenguajes de programación de alto nivel como C++.

Analizaremos una placa Arduino y los pasos necesarios para hacer tales placas.

¿Qué es Arduino?

Arduino es una plataforma, un proyecto y una comunidad de usuarios de software y hardware de electrónica digital de código abierto. La plataforma diseña y construye microcontroladores de placa única fáciles de usar y sus kits para desarrollar electrónica digital.

Una placa de circuito Arduino

¿Qué es una placa de prueba?

Por otro lado, una placa de prueba es una consola de plástico rectangular con agujeros cuadrados perforados y símbolos y líneas grabadas. Actúa como base de construcción para ensamblar múltiples componentes electrónicos y microcontroladores como Arduino con fines de creación de prototipos.

El diseño sin soldadura de la protoboard es la principal diferencia entre esta y las PCB.

Un protoboard sin soldadura

Por lo general, las placas de prueba vienen con cables de puente, unidades de fuente de alimentación y componentes electrónicos como transistores, resistencias y condensadores.

Algunas especificaciones de Arduino

• Voltaje de funcionamiento:7-12 V (toma de CC), 5 V (USB)
• Pines de E/S digitales:14 (6 para operaciones PWM)
• Pines de entrada analógica:6
• Memoria flash para almacenamiento de programas:32 KB
• RAM:2 KB
• EEPROM:1KB
• Velocidad de reloj:16 MHz
• Salida de corriente del pin de E/S de CC:20 mA

Construyendo una placa Arduino

Al construir un Arduino en una placa de prueba, un microcontrolador, como el ATmega328P, forma el kit de circuito Arduino básico. Pero las otras partes son igualmente importantes y forman el resto del circuito. Las especificaciones para el microcontrolador Arduino ATmega328P son:

El chip ATmega328P

Fuente:Wikimedia Commons

En comparación con el microcontrolador ATmega328p estándar, la opción Arduino de placa de prueba es mejor porque lleva el cargador de arranque Arduino. Este cargador de arranque permite la programación de Arduino IDE. Además, la placa Arduino te dará estas ventajas:

• Una comprensión más profunda de cómo funciona el hardware de Arduino
• Fácil escalado
• Bajo consumo de energía

Componentes requeridos

Para configurar el proyecto completo, necesita los siguientes componentes:

Conecte estos componentes como se muestra en la imagen a continuación.

Una placa Arduino ATmega328p con un módulo convertidor de USB a serie

Fuente:Wikimedia Commons

Para ayudarte con las conexiones, necesitas saber para qué sirve cada pin en el microcontrolador. Aquí hay un diagrama de pines para el chip.

Un diagrama de pines del ATmega328p y la placa Arduino

Fuente:Wikimedia Commons

Conexión de la fuente de alimentación externa

Comience conectando el cableado para la fuente de alimentación de la placa de pruebas. El proceso consiste en colocar los cables de alimentación y tierra donde se ubicará el regulador de voltaje. Tome nota de la numeración de pines para evitar cualquier conexión incorrecta de componentes.

A continuación, agregue los cables de tierra y de alimentación en la parte inferior de la placa para conectar cada riel. Luego, conecte el regulador de potencia y los rieles de potencia a la placa.

El voltaje máximo que puede aplicar al pin VCC es de 6 V, y debe evitar llegar a este valor. Usar entre 3,3 y 5,5 V.

En la mayoría de los casos, una fuente de alimentación de 9-12 V CC (batería) es suficiente. Sin embargo, este es el trabajo del regulador de voltaje. Por lo tanto, la potencia de entrada debe ser de 7 a 16 V para obtener unos 5 V del regulador.

Agregue un capacitor de 10uF entre los reguladores IN y tierra. Además, coloque un capacitor similar en el riel derecho entre el piso y la alimentación.

A continuación, pegue la luz LED y la resistencia de 220 ohmios en el lado izquierdo de la placa, justo a través del regulador de voltaje.

Una vez que resuelva la fuente de alimentación, es hora de cargar el microcontrolador, luego el módulo convertidor de USB a serie.

Conectando el Microcontrolador

Primero, conecte el chip a la placa de prueba, como se muestra en la imagen de arriba. A continuación, conecte la resistencia pull-up de 10k a +5V desde el pin de reinicio para evitar que el chip se reinicie durante el funcionamiento normal. Si se conecta a tierra a 0 V, el pin de reinicio reinicia el microcontrolador.

A continuación, conecte el reloj de 16 MHz a los pines 9 y 10. Conecte los dos condensadores de 22 pF a cada uno de estos pines y a tierra.

Un chip ATmega328P conectado a una placa

Fuente:Wikimedia Commons

Después de eso, conecte un pequeño interruptor táctil entre los pines de reinicio y tierra para que actúe como un botón de reinicio. Con este componente en su lugar, active el interruptor si desea reiniciar el chip para cargar un nuevo programa.

Es importante tener en cuenta que algunos chips vienen preprogramados con el programa LED parpadeante. Por lo general, el software de Arduino contiene el programa directamente del fabricante.

Asegúrese de que estos pines se conecten de la siguiente manera:

• Pin 7:voltaje de suministro digital (VCC)
• El pin 8:GND
• Pin 20:AVcc:tensión de alimentación del convertidor ADC. Debe conectar esto a la alimentación de entrada si no usa un ADC. Si usa un ADC, conecte el pin a la alimentación a través de un filtro de paso bajo.
• Pin 21 – AREF – Pin de referencia analógica para ADC
• Pin 22:TIERRA

El LED de la placa debería parpadear después de configurar todo y conectar la batería. El propósito de la luz LED es verificar si la placa está recibiendo la cantidad correcta de energía o si está en cortocircuito.

Puede detenerse aquí, pero la verdadera diversión viene cuando programa la placa Arduino. Para actualizarlo con su código, debe conectar el módulo convertidor de USB a serie a la placa de pruebas.

Dado que escribirá el código en el IDE de Arduino en su computadora, el módulo convertidor de USB a serie proporciona un puerto USB. Sería útil si tuviera el puerto para conectar su computadora al chip de la placa de pruebas a través de un cable USB.

Conectando el Módulo Convertidor USB a Serie

Solo necesitas hacer estas cinco conexiones:

• Rx a Tx
• Tx a Rx
• Vcc a Vcc
• GND a GND
• DTR/RTS a RST a través del condensador de 10uF

A partir de ahí, puede ser creativo en el IDE de Arduino. Luego intente ejecutar diferentes piezas de código en el chip, como entrar en modo de suspensión durante un período de tiempo determinado.

Ejemplo de código de parpadeo de LED en el IDE de Arduino

Fuente:Wikimedia Commons

Resumen

Como puede ver, las placas Arduino proporcionan una plataforma asequible y fácil de usar para realizar pruebas y desarrollo, lo que las hace ideales para los diseñadores principiantes de electrónica digital. Si tiene alguna pregunta, comuníquese con nosotros para obtener más aclaraciones.