Контроллер uno r3 arduino совместимый для чего нужен

Arduino UNO R3

Легендарная платформа для прототипирования
и изучения микроэлектронных устройств

Что такое Arduino?

Arduino UNO является самым популярным продуктом компании Arduino Software. Сразу после выхода, платформа стала продаваться сотнями тысяч штук, завоевав любовь миллионов юных радиолюбителей и породив тысячи интересных проектов.

Основой начинки платформы является микроконтроллер ATmega 328, представляющий собой логическую микросхему обработки данных с тактовой частотой 16 МГц. От нее на плату выведены 14 цифровых и 6 аналоговых портов общего назначения, а также все самые популярные интерфейсы: I2C, UART и SPI.

Основными достоинствами флагмана стали:

Arduino в цифрах

Год релиза платформы Arduino

Продуктов продается ежедневно

Различных видов платформ

Пользователей в сообществе

Технические характеристики

Микроконтроллер

Atmel ATmega328 с тактовой частотой 16 МГц

Питание платформы

Цифровые порты

14 портов ввода-вывода, 6 из которых имеют возможность вывода ШИМ сигнала

Аналоговые входы

6 шт., каждый с разрешением 10 бит (от 0 до 1024 усл. значений)

Цифровые интерфейсы

1 x I2C, 1 x SPI, 1 x UART, 1 x ICSP

Размер памяти

32Кб Флеш-памяти, 2Кб ОЗУ, 1Кб EEPROM

Размеры платы

Физические габариты платы 69 x 53 мм, вес 25г

Варианты питания

Через разъем питания, через разъем USB, через разъем Vin на контактной линейке

Токовая защита

Встроенная защита USB порта от короткого замыкания и перенапряжений

За счет открытой архитектуры и программного обеспечения с открытым исходным кодом, компании Arduino удалось выпустить инструмент, способный показать, насколько легким может стать изучение микроэлектроники, схемотехники и программирования.

Схемы платформы

Ниже представлены ссылки на скачивание всех схем Arduino UNO:
Принципиальная схема, файлы EAGLE и распиновка платы

Принципиальная схема

Контактная распиновка платы

Datasheet для ATmega328

Распиновка Arduino UNO

Если вы или ваш ребенок хочет изучить основы микроэлектроники, робототехники или интернета вещей, Arduino — идеальное начало!

Подключение платы

При покупке официальной версии, подключение Arduino UNO к компьютеру выполняется автоматически.
При использовании китайских аналогов или других arduino-совместимых платформ, во время подключения следует учесть несколько важных моментов.

Подключение официальной платы

1. Скачивание и установка среды разработки

При использовании Windows на русском языке, программа автоматически выставит в интерфейсе тоже русский язык.

В открывшемся окне следует нажать на кнопку «JUST DOWNLOAD«.

2. Первый запуск среды разработки

После того, как вы скачаете и установите Arduino IDE, вам необходимо подключить Arduino UNO в любой свободный порт компьютера и осуществить первичную настройку.

После того, как вы подключили вашу плату к компьютеру, Windows сообщит об обнаружении нового устройства и автоматически выполнит установку всех необходимых драйверов для работы с ней. После того, как вы увидели сообщение «Устройство установлено и готово к использованию», переходите к настройке программы.

3. Настройка подключения платы

Инструменты Плата Arduino/Genuino Uno

После выбора платы, нам необходимо выбрать порт. Переходим ко вкладке Инструменты Порт.

Если вы уже подключили свою ардуино к компьютеру, то у вас должны отобразиться все занятые на текущий момент COM-порты. Выбираем любой из доступных и проверяем, правильный-ли порт мы выбрали.

4. Проверка работоспособности платы

Из верхнего меню открываем: Файл Примеры 01.Basics Blink

В новом окне у вас должен открыться код программы, которая мигает светодиодом. Для того, чтобы загрузить ее в вашу плату, необходимо нажать кнопку «загрузка».

В нижней части программы (в черном окне) показывается процесс загрузки прошивок в плату. Если все прошло нормально, вы увидите сообщение «загрузка успешно завершена».

Подключение неофициальных плат

1. Скачивание и установка среды разработки

При использовании Windows на русском языке, программа автоматически выставит в интерфейсе тоже русский язык.

В открывшемся окне следует нажать на кнопку «JUST DOWNLOAD«.

2. Первый запуск среды разработки

После того, как вы скачаете и установите Arduino IDE, вам необходимо подключить Arduino UNO в любой свободный порт компьютера и осуществить первичную настройку.

После того, как вы подключили вашу плату к компьютеру, Windows сообщит об обнаружении нового устройства.

Если все произошло именно так, как мы описали выше, приступаем к установке драйверов по этой инструкции: Инструкция по установке CH340G

После того, как вы увидите сообщение «Устройство установлено и готово к использованию», переходите к настройке программы.

3. Настройка подключения платы

Инструменты Плата Arduino/Genuino Uno

После выбора платы, нам необходимо выбрать порт. Переходим ко вкладке Инструменты Порт.

Если вы уже подключили свою ардуино к компьютеру, то у вас должны отобразиться все занятые на текущий момент COM-порты. Выбираем любой из доступных и проверяем, правильный-ли порт мы выбрали.

4. Проверка работоспособности платы

Из верхнего меню открываем: Файл Примеры 01.Basics Blink

В новом окне у вас должен открыться код программы, которая мигает светодиодом. Для того, чтобы загрузить ее в вашу плату, необходимо нажать кнопку «загрузка».

В нижней части программы (в черном окне) показывается процесс загрузки прошивок в плату. Если все прошло нормально, вы увидите сообщение «загрузка успешно завершена».

Фотографии разных версий платформы

Ниже представлены фотографии Arduino разных версий и от разных производителей.
Многие интересуются, чем китайская версия отличается от оригинала? Можем с уверенностью сказать, что основное отличие официальных платформ от аналогов заключается только в цене и упаковке платы. В разных версиях нет никаких функциональных отличий, все платформы работают абсолютно одинаково хорошо: будь это китайская, американская или итальянская плата.

Источник

Всё об Ардуино: что это, области применения и полезные компоненты

Сегодняшняя статья будет посвящена Ардуино. В двух словах – это семейство электронных конструкторов, предназначенных для создания простых систем автоматики. Каждый из них состоит из печатной платы с микроконтроллером и из периферийных блоков – всевозможных датчиков, индикаторов, шаговых моторов и всего остального. А теперь обо всем по порядку.

Что такое Ардуино – давайте рассмотрим поближе

Несмотря на то, что в Ардуино имеется микроконтроллер, он рассчитан на непрофессиональных пользователей. Это позволяет освоить его и взрослым, далеким от основ электроники, и детям школьного возраста. У оболочки для программирования достаточно низкий порог вхождения. Программирование очень простое и интуитивно понятное. Оно не требуют каких-то особых знаний, не предполагает вникание в работу регистров микропроцессора и в прочую «черную магию».

Но при всей простоте Arduino богатый набор его периферии позволяет построить на нем достаточно интересные решения, которые можно использовать в робототехнике, всевозможных штуковинах системы «умный дом», да и просто для развлечения.

Где можно применить Arduino

Помимо простоты использования есть еще один важный момент. Комплектующие Arduino стоят очень дешево, поэтому конструктор стал достаточно популярным. Он часто используется в клубах юных техников для занятий с детьми, для проведения студенческих лабораторных работ. А для многих вполне зрелых и состоявшихся людей программирование Arduino стало хобби.

Заказал целый набор компонентов

Из-за этой массовости в сети появилось большое количество уроков и подробно описанных примеров, поэтому любой желающий, только получив в руки плату, может сразу же начать с ней работу и получить видимый результат. Для детей Ардуино это очень важно. Они видят, что у них все получается, что на их действие сразу же есть реакция. Можно просто включить-выключить светодиод, можно сделать это в определенной последовательности, можно что-нибудь написать или изобразить на дисплее.

Практически мгновенный результат приводит в восторг, поэтому занятия с Arduino быстро становятся не просто приятным времяпровождением, а полноценным хобби, которое развивает интерес к электронике. Кто знает, но дальнейшем такое хобби вполне может превратиться в интересную работу.

Комплектов Arduino достаточно много. Это и оригинальные конструкторы Arduino, и совместимые с семейством китайские клоны. Все они различного размера, комплектации и, соответственно, возможностей. Рассмотрим некоторые из них. Кстати, по качеству не уступает оригиналам.

Комплект для начинающих Ардуино UNO R3

Если нужно все и сразу, но без излишеств, то, наверное, это самый подходящий вариант. В набор входит плата с микроконтроллером, макетная плата типа Breadboard с комплектом проводов, позволяющая производить соединения без пайки, 4-разрядный семисегментный индикатор, LCD-дисплей, кнопочная панель, матрица светодиодов 8×8 элементов, джойстик, сервопривод с драйвером, реле, ИК-пульт и комплект светодиодов, кнопок, конденсаторов и резисторов россыпью.

Также в набор входят отдельные платки с датчиками:

Комплект позволяет поочередно освоить работу микропроцессора, его взаимодействие с индикаторами и с датчиками. Позволяет на своей основе построить такие интересные проекты, как дубликатор ключей от домофона, систему управления освещением, сделать игрушечный светофор или анимированную рекламную доску, организовать систему полива комнатных растений и многое другое.

Продвинутый набор Arduino UNO R3

Этот комплект отличается от предыдущего наличием дополнительных модулей расширения. Среди них ультразвуковой датчик расстояния, электронный гироскоп, электродвигатель постоянного тока вместе с микросхемой-драйвером, шаговый мотор и дополнительная макетная плата. Эти датчики могут оказаться полезными в качестве дополнения при управлении простыми роботами.

Еще одной особенностью этого набора является наличие большего числа «рассыпухи». Например, в комплекте можно найти сотню резисторов различных номиналов от 10 Ом до 1 МОм, диоды, пять видов транзисторов и несколько конденсаторов различных номиналов. Это дополнение предназначено для использования уже опытными людьми, освоившими базовые навыки построения электронных модулей и умеющих читать принципиальные схемы.

Обучающий набор Ардуино для детей и взрослых

Комплект-конкурент предыдущему набору. Внешний вид платы контроллера и плат датчиков несколько отличается, но их функциональность остается идентичной. Число составных элементов несколько большее. Например, имеется даже держатель для пальчиковых батареек.

Также имеются дополнительные датчики:

Дополнительные датчики позволяют построить с помощью конструктора некое подобие охранной сигнализации и продемонстрировать ее работу. На прилагающемся диске имеется руководство пользователя на английском языке и примеры проектов.

Оригинальный Arduino UNO R3

Это даже не набор, а просто одна плата UNO R3 с микроконтроллером, плюс USB-кабель и коробочка. Плата та же самая, какая использовалась в описанных выше комплектах.

Ее приобретение будет логичным, если в дополнительных датчиках и элементах россыпью необходимости нет. Например, если используются детали от других наборов, причем не обязательно Arduino.

Или если предполагается использовать платку в составе какой-то отдельной штуки со своей периферией. В общем, если нужен отдельно контроллер, то такая возможность тоже есть.

Самый дешёвый Arduino Nano

В случае, когда плата Ардуино UNO R3 избыточна, например, если не нужны лишние светодиоды, и элементы питания, или, если плата с контроллером должна быть меньших размеров, то решением может быть плата Nano. В отличие от UNO размером 69×54 мм, Nano занимает площадь всего в 19×42 мм. Кстати, стоит она тоже примерно в два-три раза дешевле.

Нюансом является то, что у используемого на плате Nano микропроцессора вдвое меньший объем флеш-памяти и оперативной памяти по сравнению с микропроцессором на UNO R3. Хотя, для большинства проектов, особенно, если это касается проектов начинающих, это не важно. Также в комплект не входит USB-кабель.

Комплект проводов для работы плат Ардуино

Опытные пользователи могут обратить внимание, что для реализации нескольких проектов одновременно на одной плате имеющихся в базовых наборов проводников может не хватать. Особенно это касается длинных проводов.

Но, что называется, трагедии нет – провода вполне достаются отдельно, причем именно те, которые нужны. Например, в этот набор на выбор можно скомплектовать проводники длинной 10 см, 20 см или 30 см. Доступны провода со штыревым и с гнездовым соединениями.

Сервоприводы

В базовые наборы Arduino входит по одному сервоприводу. Если одной штуки оказывается недостаточно, то недостающие гаджеты вполне можно скомплектовать отдельно. На выбор имеются как базовые SG90, так и более мощные MG90S.

Последняя модель отличается тем, что у нее редуктор сделан не из пластмассы, как у SG90, а с использованием металлических шестеренок. Это позволяет использовать механизм в системах, где предполагается большее усилие, а, значит, и большие нагрузки. Управление же и тем и другим сервоприводом одинаковое.

Модуль для беспроводного управления 433 МГц

Стандартный набор состоит из приемника и передатчика на 433 МГц, либо только из приемника или только из передатчика – на выбор. Штука оказывается полезной для организации беспроводной связи между разными платами. Например, одна может управлять другой, или передавать по радио данные с датчиков.

На основе этого модуля вполне можно организовать радиоуправление простенькой игрушкой. На одну плату ставится джойстик и передатчик, на другую двигатели и приемник. Можно организовать работу и по-другому, все зависит только личной от фантазии.

Wi-Fi модуль

Управление платой Arduino можно организовать и с помощью смартфона. Для этого понадобится расширение в виде Wi-Fi приемопередатчика. Платка-расширение очень простая и компактная.

Занимает всего 14×25 мм. А необходимые библиотеки для взаимодействия с ней главной платы Arduino вместе с примерами доступны в интернете, поэтому ее подключение также не составляет труда.

Модули реле

Для построения систем «умный дом» или для использования Arduino в составе автомобильной электросети важным элементом является реле. Этот элемент позволяет управлять системами с напряжением, большим, чем напряжение питания Arduino и сильноточными электрическими цепями без вреда плате. Без этого элемента не обойтись при управлении мощными электродвигателями или освещением.

На выбор доступны несколько модулей. С одним реле, точно таким же, какой входит в базовые комплекты UNO R3, с одним реле и индикационными светодиодами, с двумя реле, с четырьмя или с восемью. Каждое из них управляется сигналами напряжением 5 вольт, но рассчитано на коммутацию электрических цепей напряжением до 250 вольт при токе 10 ампер или до 125 вольт при токе 15 ампер.

Источник

Плата Arduino Uno R3: схема, описание, подключение устройств

Плата Arduino Uno – центр большой империи Arduino, самое популярное и самое доступное устройство. В ее основе лежит чип ATmega – в последней ревизии Ардуино Уно R3 – это ATmega328 (хотя на рынке можно еще встретить варианты платы UNO с ATmega168). Большинство ардуинщиков начинают именно с платы UNO. В этой статье мы рассмотрим основные особенности, характеристики и устройство платы Arduino Uno ревизии R3, требования к питанию, возможности подключения внешних устройств, отличия от других плат (Mega, Nano).

Плата Arduino Uno

Контроллер Uno является самым подходящим вариантом для начала работы с платформой: она имеет удобный размер (не слишком большой, как у Mega и не такой маленький, как у Nano), достаточно доступна из-за массового выпуска всевозможных клонов, под нее написано огромное количество бесплатных уроков и скетчей.

Характеристики Arduino Uno

Изображения плат Ардуино Уно

Оригинальная плата выглядит следующим образом:

Оригинальный и официальный Arduino Uno

Многочисленные китайские варианты выглядят вот так:

Плата – клон Arduino Uno

Где купить Arduino Uno

Минимальные цены на платы UNO можно найти в китайских электронных магазинах. Если у вас есть несколько недель на ожидание, вы можете существенно сэкономить, купив дешево (в районе 200-300 рублей) с бесплатной доставкой. Причем можно найти как самые простые варианты, так и официальные или “почти оригинальные” платы на базе оригинального микроконтроллера. Еще одна группа товаров – необычные платы со встроенными WiFi (на базе ESP8266 или ESP32), дополнительными разъемами для более удобного подключения периферии. Вот некоторые варианты, которые можно купить у проверенных поставщиков на Алиэкспрессе:

Схема и распиновка платы

Ардуино – это открытая платформа. По сути, любой желающий может скачать схему с официального сайта или одного из популярных форумов, а затем собрать плату на основе контроллера ATmega. Необходимые электронные компоненты можно весьма не дорого купить во множестве интернет-магазинов.

Распиновка платы на базе ATMEGA 328

Описание элементов платы Arduino Uno R3

Распиновка микроконтроллера ATMega 328

Описание пинов Ардуино

Пины Ардуино используются для подключения внешних устройств и могут работать как в режиме входа (INPUT), так и в режиме выхода (OUTPUT). К каждому входу может быть подключен встроенный резистор 20-50 кОм с помощью выполнения команды pinMode () в режиме INPUT_PULLUP. Допустимый ток на каждом из выходов – 20 мА, не более 40 мА в пике.
Для удобства работы некоторые пины совмещают в себе несколько функций:

Цифровые пины платы Uno

Пины с номерами от 0 до 13 являются цифровыми. Это означает, что вы можете считывать и подавать на них только два вида сигналов: HIGH и LOW. С помощью ШИМ также можно использовать цифровые порты для управления мощностью подключенных устройств.

Аналоговые пины Arduino Uno

Аналоговые пины Arduino Uno предназначены для подключения аналоговых устройств и являются входами для встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который в ардуино уно десятиразрядный.

Дополнительные пины на плате

Подключение устройств

Подключение любых устройств к плате осуществляется путем присоединения к контактам, расположенным на плате контроллера: одному из цифровых или аналоговых пинов или пинам питания. Простой светодиод можно присоединить, используя два контакта: землю (GND) и сигнальный (или контакт питания).

Самый простой датчик потребует задействовать минимум три контакта: два для питания, один для сигнала.

При любом варианте подключения внешнего устройства следует помнить, что использование платы в качестве источника питания возможно только в том случае, если устройство не потребляет больше разрешенного предельного тока контроллера.

Видео с инструкциями:

Варианты питания Ардуино Уно

Рабочее напряжение платы Ардуино Уно – 5 В. На плате установлен стабилизатор напряжения, поэтому на вход можно подавать питание с разных источников. Кроме этого, плату можно запитывать с USB – устройств. Источник питания выбирается автоматически.

Пины питания

Память Arduino Uno R3

Плата Uno по умолчанию поддерживает три типа памяти:

Некоторые модификации стандартной платы Uno могут поддерживать память с большими значениями, чем в стандартном варианте. Но следует понимать, что для работы с ними потребуются и дополнительные библиотеки.

Программирование для платы Uno

Для написания программ (скетчей) для контроллер Ардуино вам нужно установить среду программирования. Самым простым вариантом будет установка бесплатной Arduino IDE, скачать ее можно с официального сайта.

После установки IDE вам нужно убедиться, что выбрана нужная плата. Для этого у Arduino IDE в меню “Инструменты” и подпункте “Плата” следует выбрать нашу плату (Arduino/Genuino Uno). После выбора платы автоматически изменятся параметры сборки проекта и итоговый скетч будет скомпилирован в формат, который поддерживает плата. Подключив контроллер к компьютеру через USB, вы сможете в одно касание заливать на него вашу программу,используя команду “Загрузить”.

Сам скетч чаще всего представляет собой бесконечный цикл, в котором регулярно опрашиваются пины с присоединенными датчиками и с помощью специальных команд формируется управляющее воздействие на внешние устройства (они включаются или выключаются). У программиста Ардуино есть возможность подключить готовые библиотеки, как встроенные в IDE, так и доступные на многочисленных сайтах и форумах.

Написанная и скомпилированная программа загружается через USB-соединение (UART- Serial). Со стороны контролера за этот процесс отвечает bootloader.

Более подробную информацию о том, как устроены программы для платы Ардуино можно найти в нашем разделе, посвященном программированию.

Отличие от других плат

Сегодня на рынке можно встретить множество вариантов плат ардуино. Самыми популярными конкурентами Уно являются платы Nano и Mega. Первая пойдет для проектов, в которых важен размер. Вторая – для проектов, где у схема довольно сложна и требуется множество выходов.

Отличия Arduino Uno от Arduino Nano

Современные платы Arduino Uno и Arduino Nano версии R3 имеют, как правило, на борту общий микроконтроллер: ATmega328. Ключевым отличием является размер платы и тип контактных площадок. Габариты Arduino Uno: 6,8 см x 5,3 см. Габариты Arduino Nano: 4,2 см x 1,85 см. В Arduino UNO используются коннекторы типа «мама», в Nano – «гребень» из ножек, причем у некоторых моделей контактные площадки вообще не припаяны. Естественно, больший размер UNO по сравнению с Nano в некоторых случаях является преимуществом, а в некоторых – недостатком. С платой большого размера гораздо удобнее производить монтаж, но она неудобна в реальных проектах, т.к. сильно увеличивает габариты конечного устройства.

На платах Arduino Uno традиционно используется разъем TYPE-B (широко применяется также для подключения принтеров и МФУ). В некоторых случаях можно встретить вариант с разъемом Micro USB. В платах Arduino Nano стандартом является Mini или Micro USB.

Естественно, различия есть и в разъеме питания. В плате Uno есть встроенный разъем DC, в Nano ему просто не нашлось места.

Кроме аппаратных, существуют еще небольшие отличия в процессе загрузки скетча в плату. Перед загрузкой следует убедиться, что вы выбрали верную плату в меню «Инструменты-Плата».

Отличия от Arduino Mega

Плата Mega в полном соответствии со своим названием является на сегодняшний день самым большим по размеру и количеству пинов контроллеров Arduino. По сравнению с ней в Uno гораздо меньше пинов и памяти. Вот список основных отличий:

Исходя из всего этого можно сделать вывод, что для больших сложных проектов с программами большого размера и активным использованием различных коммуникационных портов лучше выбирать Mega. Но эти платы дороже Uno и занимают больше места, поэтому для небольших проектов, не использующих все дополнительные возможности Mega, вполне сойдет Uno – существенного прироста скорости при переходе на “старшего” брата вы не получите.

Краткие выводы

Arduino Uno – отличный вариант платы для создания своих первых проектов и умных устройств. 14 цифровых и 6 аналоговых пинов позволяют подключать разнообразные датчики, светодиоды, двигатели и другие внешние устройства. USB-разъем поможет подключиться к компьютеру для перепрошивки скетча без дополнительных внешних устройств. Встроенный стабилизатор позволяет использовать различные элементы питания с широким диапазоном напряжения, от 6-7 до 12-14 В. В Arduino Uno достаточно удобно реализована работа с популярными протоколами: UART, SPI, I2C. Есть даже встроенный светодиод, которым можно помигать в своем первом скетче. Чего еще желать начинающему ардуинщику?

Источник