Ардуино nano своими руками

Класс Arduino Nano (Ардуино Нано)

Подробнейший мастер-класс в котором мы пройдем по всем шагам начиная с покупки микроконтроллера Arduino Nano до программирования платы.

Введение

Многие читатели просили нас создать подробный мастер-класс о том как научиться создавать устройства на Arduino Nano с самого нуля. Обычно используют Ардуино Нано там, где нужна компактность итогового устройства, но функционала Arduino Mini не хватает.

Мы решили создать подробнейший мастер-класс в котором мы пройдем по всем шагам начиная с покупки микроконтроллера, установки программного обеспечения (Arduino IDE) и подключения микроконтроллера Arduino Nano. В итоге мы сможем управлять светодиодом через нашу плату Ардуино.

1. Покупаем Ардуино

Ардуино всё больше захватывает наш мир. Стоит ли покупать дорогостоящие устройства, когда многие вещи для дома можно сделать своими руками? Мы уже даже успели смастерить на основе Ардуино и Raspberry рабочий ноутбук. С учетом всего этого микроконтроллеры набирают всё большую и большую популярность.

Остановимся на стоимости платы для нашего мастер-класса. Данная плата очень миниатюрная и является полноценным аналогом многим другим платам и именно поэтому мы выбрали Nano для данного мастер-класса.

Купить Нано можно во многих интернет-магазинах. Так, для примера, стоимость Arduino Nano 3.0 на конец марта 2018 года в разных магазинах составила:

• iarduino.ru — 525 рублей
• amperka.ru — 1490 рублей
• duino.ru — 325 рублей
• smartelements.ru — 590 рублей

Но даже это не предел, стоимость полноценных аналогов на всем известном aliexpress.com может быть в диапазоне 150-200 рублей. Для тех кто решил совершить покупку на АлиЭкспресс может ознакомиться с нашей небольшой пошаговой инструкцией.

2. Дополнительные детали

Кроме самой платы Ардуино нам также понадобится ряд дополнительных комплектующих и их лучше сразу покупать вместе с микроконтроллером. Для начинающих можно купить дополнительно:

• сама плата ардуино nano
• резисторы (220 Ом и других емкостей)
• светодиоды
  
• макетная плата (иногда называют макетками)
• провода-перемычки

Таким образом, у вас должен получиться примерно такой комплект:

3. Готовим программное обеспечение

После того как вы купили нужные детали и их вам доставили — самое время подготовить программное обеспечение для того, чтобы мы могли взаимодействовать с нашим микроконтроллером. Нам нужно на наш компьютер установить Arduino IDE.

Как мы писали в обзорной статье про эту среду — используя программную среду Arduino IDE, можно, основываясь лишь на минимальных знаниях C++, решать самые разные творческие задачи, связанные с программированием и моделированием. Arduino IDE — это программная среда разработки, предназначенная для программирования одноимённой платы.

3.1 Скачиваем и устанавливаем ПО

Скачать ПО можно на официальном сайте по ссылке — https://www.arduino.cc/en/main/software. Заходим на сайт по ссылке:

Выбираем нужную версию, жмем «Just Download» и скачиваем:

После того как скачали ПО — запускам установку, открыв скачанный .EXE файл:

Дальше мы проходим все обычные шаги установки, как при установке любого другого приложения — соглашаемся с «лицензионным соглашением», ставим галочки, выбираем папку для установки и жмем ОК:

3.2 Запускам ПО и включаем русский язык

После того как мы прошли процесс установки мы увидим на рабочем столе иконку нашей Arduino IDE:

Нажимаем на иконку и видим процесс загрузки программы:

В итоге мы увидим такое окно:

Включаем русский язык.

Для включения русскоязычного интерфейса Arduino IDE нам нужно перейти в нужную вкладку и выбрать русский язык в списке:

File → Preferences → Language

Да, теперь, на этом шаге, у нас уже есть все комплектующие и установлено нужное программное обеспечение.

4. Соединяем макет и Нано

Первым делом мы соединяем Arduino Nano к макетной плате.

Поэтому слегка нажмите на середину платы, а затем постепенно нажимайте с каждой стороны, пока плата не будет полностью вставлена, как показано на рисунке.

Также убедитесь, что USB-соединение обращено наружу, как показано на рисунке выше. Будет намного легче работать с макетом и будет меньше пересечения проводов.

5. Рисуем схему устройства

В самом начале любых устройств мы должны составить правильную схему всех соединений. Сейчас для большинства радиолюбителей появилось много удобных инструментов для этих целей.

Основным для многих электронщиков является бесплатный инструмент от fritzing.org. Скачать ПО вы можете с сайта — https://fritzing.org/download/.

Этот инструмент предоставлен бесплатно, но вы можете пожертвовать добровольно часть средств создателям данного ПО, — просто перед скачиванием выберите сумму, которую вы готовы перечислить. Но если вы хотите воспользоваться программой бесплатно — нажмите «No Donation».

После того как мы скачали и установили программу мы готовы нарисовать схему для нашего мастер-класса. Итоговый результат у нас выглядит так:

На всякий случай, мы заранее рекомендуем ознакомиться с тем как уберечь плату от неправильных действий в нашей статье. Но если вы все-таки смогли испортить плату — можно попробовать восстановить её — для этого прочитайте наш материал «Как починить сгоревший Arduino Nano / Uno / Mega».

6. Соединяем все детали

На данном этапе у нас:

• куплены все детали;
• установлены все нужные программы (Arduino IDE и Fritzing при необходимости);
• нарисована схема устройства.

Теперь мы начинаем собирать всё вместе. Не забываем заранее подготовить все провода-перемычки и все детали. Внимательно следуйте инструкциям и не спешите, чтобы убедиться, что все соединения выполнены правильно.

Если вы еще не вставили Arduino Nano к макетке — самое время это сделать:

Теперь подключаем наше сопротивление:

И наконец вставляем светодиод:

И последнее на данном шаге — вставляем наш USB-кабель, который при покупке часто идет в комплекте с микроконтроллером:

7. Настройка программы Arduino IDE

После того как все детали соединены мы готовы снова вернуться к нашей Arduino IDE и создать блок кода для управления платой. Такой блок кода называют скетчем. Но для начала мы должны немного настроить нашу программу.

Сначала выбираем правильную плату с которой будем работать. Переходим в нужное меню и выбираем из списка нашу плату:

Tools → Board → Arduino Nano

Дальше мы обязательно должны выбрать на каком чипе сделана наша плата, т.к. Arduino Nano может идти в двух вариантах — с чипом ATmega168 и ATmega 328 (в нашем случае).

Tools → Processor → ATmega328

После мы убеждаемся, что правильно выбран серийный порт (Serial Port).

Tools → Port → COM8

И последнее — проверяем наш программер:

8. Создаем скетч для Arduino Nano

После этого мы можем поступить двумя способами. Первый — добавить код управления светодиодом вручную и его скомпилировать, или второй — выбрать готовую заготовку в Arduino IDE.

Если мы идем по первому пути — мы должны добавить следующий код в наше приложение:

Второй вариант — это выбор уже готового проекта в нашей IDE. Для этого нужно сделать следующее.

File → Examples → 01. Basics → Blink
(Файл → Примеры → 01. Основы → Моргание)

После чего мы увидим код в нашем окне программы:

И здесь важный момент — нужно нажать стрелку сверху, чтобы скомпилировать скетч. После чего вы увидите надпись «Компиляция скетча» (Compiling sketch. ) слева и справа процентную шкалу. В свою очередь стрелка запуска сверху поменяет свой цвет:

После этого светодиод начнет мигать.

9. Что еще можно сделать?

Мы создали одно из простейших устройств, но возможности по работе с Ардуино и другими микроконтроллерами, на самом деле, безграничны. С помощью разных дополнительных сенсоров можно реализовать много всяких устройств:

• Анемометр — стационарный прибор для измерения скорости ветра;
• Акселерометр — сенсор, позволяющий определять ускорение и ориентацию в пространстве;
• Аналоговый термометр — аналоговый сенсор для измерения температуры;
• Барометр — сенсор, позволяющий определять атмосферное давление и температуру;
• Датчик влажности почвы — сенсор, позволяющий узнать о пересыхании земли
• Датчик водорода — датчик для обнаружения водорода;
• Датчик тока — аналоговый сенсор для измерения силы тока;
• Датчик уровня воды — цифровой датчик уровня воды в ёмкости;
• Датчик температуры и влажности — сенсор, предоставляющий информацию об окружающей температуре и влажности в виде цифрового сигнала;
• Датчик пульса — аналоговый датчик для измерения частоты сердечных сокращений
• Гироскоп — сенсор, позволяющий определять собственную угловую скорость.

Это лишь малая часть датчиков и сенсоров, которые вы можете использовать для создания своих устройств. Мы уже много интересного сделали и в планах еще много всего интересного сделать 🙂

Желаем вам отличных проектов. Подписывайтесь на нашу группу ВКонтакте.

Источник

Как сделать свою собственную плату Arduino Uno

В уроке мы покажем вам, как сделать свою собственную плату Arduino Uno своими руками, используя микроконтроллер ATmega328p IC. В итоге вы сможете понимать как в дальнейшем делать аналоги любых плат, плюс создавать свои. Может быть вы даже откроете свою компанию по производству плат и микроконтроллеров.

Так как Ардуино является платформой с открытым исходным кодом, довольно легко узнать о внутренностях и деталях всего того, что делает Arduino тем, чем она является. Таким образом, в этом уроке мы рассмотрим схему Arduino Uno, немного изменим ее в соответствии с нашими потребностями, изготовим под нее печатную плату и припаяем необходимые компоненты для создания финального продукта.

Мы не будем использовать какие-либо SMD-компоненты для создания своей версии Arduino Uno, потому что не у всех есть паяльная станция, а иногда найти SMD-компоненты очень сложно. Кроме того, наш метод в большинстве случаев дешевле, чем компоненты SMD. Для тех кто, только начинает разбираться в электронике — технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (англ. surface mount technology) и SMD-технология (от англ. surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют «чип-компонентами».

Шаг 1. Изменения в оригинальной версии

Прежде всего давайте поговорим об изменениях, которые собираемся внести в оригинальную схему Arduino Uno, которую вы можете увидеть выше или скачать ниже.

Изменения будут следующими:

• Мы не будем использовать какие-либо компоненты SMD. Все элементы будут в формате сквозных отверстий.
• Мы не нашли ни одного чипа FTDI в формате сквозного отверстия, поэтому преобразование USB в TTL не будет выполняться. Для программирования нового Arduino будет использоваться отдельная отладочная плата FTDI.
• Оригинальный Arduino использует компаратор Mosfet, чтобы определить, подключаем ли мы плату с помощью источника питания USB или постоянного тока. Но в нашей версии мы будем вручную переключать это с помощью перемычки.
• Традиционно используется микросхема LP2985 от Texas Instruments, чтобы получить источник питания 3,3 В на борту. Но из-за недоступности платы в формате TH мы будем использовать простой линейный регулятор. Таким образом, LM1117 должен быть очевидным выбором, но чтобы сохранить стоимость изготовления еще ниже, мы будем использовать LM317 с R1 и R2 как 240E и 390E соответственно.
• Последнее, что нужно на плате, — это достаточное количество линий питания и два разъема для каждого порта IO ввода-вывода. Поэтому мы будем размещать ряд разъемов папа и мама вокруг платы, что поможет подключить большее количество устройств непосредственно к Arduino.

Учитывая все изменения, мы можем записать окончательный список компонентов.

Шаг 2. Необходимые компоненты

Компоненты, которые вам нужны для этого проекта. Везде, где количество не указано, считайте его единственным.

• Микроконтроллер Atmel Atmega328p-pu
• 28-контактная база IC
• 16 МГц кварцевый генератор
• конденсатор 22 пФ — 2 шт.
• конденсатор 100 нФ — 4 шт.
• Электролитический конденсатор 100 мкФ — 3 шт.
• 3 мм красный светодиод — 2 шт.
• 330E 1/4W резистор — 2 шт.
• 240E 1/4W резистор — 1 шт.
• 390E 1/4W резистор — 1 шт.
• 10K 1/4W резистор — 1 шт.
• Кнопка для сброса
• Диод общего назначения 1N4007
• Линейный регулятор напряжения 7805
• Линейный регулятор переменного напряжения LM317
• DC разъем мама
• 2-контактный винтовой клеммный блок
• много разъемов «папа» и «мама»

Кроме всего вышеперечисленного для своей собственной Arduino Uno вам также понадобится паяльное оборудование и некоторые аппаратные средства, чтобы облегчить жизнь.

Вам также понадобится программатор USBASP ICSP или конвертер USB в TTL, такой как FTDI для программирования Arduino с вашего компьютера.

Вот проектная спецификация от компании Easyeda:

Собираем все компоненты и переходим к следующему шагу.

Шаг 3. Рисуем окончательную схему

Чтобы нарисовать окончательную схему, использовали Easyeda, набор инструментов EDA на основе веб-технологий. На этом портале очень просто рисовать большие схемы. Также это онлайн сервис. Таким образом, благодаря удобству использования что-то лучшее найти сложно. Рекомендуем вам использовать в своих проектах. Схема, которая разработана может быть скачена по ссылке ниже, PDF документ:

Шаг 4. Создаем печатную плату

Как только схема завершена, пришло время сделать печатную плату. Мы использовали веб-сайт JLCPCB (ссылка), чтобы сделать печатную плату. Эти ребята являются одними из лучших в производстве печатных плат в последние дни.

После завершения проектирования схемы преобразуйте ее в печатную плату и спроектируйте печатную плату на веб-сайте easyEDA (ссылка). Будьте терпеливы. Ошибка на этом шаге испортит вашу печатную плату. Проверьте несколько раз перед генерацией файла gerber. Вы также можете проверить 3d модель вашей платы здесь. Нажмите на создание файла gerber и оттуда вы можете напрямую заказать эту плату через JLCPCB. Загрузите файлы gerber, выберите правильную спецификацию, ничего не меняйте в этом разделе. Оставьте как есть. Это достаточно хорошие настройки для старта. Разместите заказ. Вы получите его через 1-2 недели.

Шаг 5. Пайка компонентов

После того, как вы получили печатную плату, пришло время припаять компоненты на неё, чтобы сделать конечный продукт. В этом нет ничего сложного. Просто держите распечатку схемы перед собой и начинайте размещать компоненты по одному на печатной плате. Убедитесь, что после завершения этого шага нет короткого замыкания по питанию и заземлению.

Одна вещь, которую стоит пояснить, заключается в том, что значения конденсаторов не обязательно должны быть идеальными. Нечто близкое к тем величинам, что мы обсуждали выше, вполне будет работать. То же самое касается резисторов. Но сохраните значения R1 и R2 LM317.

Одна вещь, которую вы можете найти странной, что у arduino, который мы сделали, есть две кнопки сброса. На самом деле, когда разрабатывали макет, использовали четырехконтактную кнопку для справки. Но во время пайки стало понятно, что у нас её нет. Поэтому мы припаяли 2 двухполюсных переключателя сброса на место. Там нет ничего особенного.

Шаг 6. Запуск загрузчика на микроконтроллере

Если вы используете конвертер USB — TTL для программирования микроконтроллера, тогда загрузчик Arduino должен быть установлен в новый чип atmega328p. Об этом мы сделаем следующий большой урок. После этого процесс загрузки кода будет точно таким же, как и в обычной Arduino.

Если вы используете программатор ICSP, то есть программатор USBASP, тогда этот шаг не нужен. Но процесс загрузки кода немного отличается.

Шаг 7. Программируем Ардуино

Подключите коммутационную плату к Arduino и подключите её к компьютеру. Откройте диспетчер устройств и наблюдайте за com-портом конвертера usb — ttl. В Arduino IDE выберите com-порт и плату правильно. Теперь здесь начинается сложная часть.

Если ваша плата FTDI имеет вывод DTR и она подключена для сброса, просто сохраните программу и загрузите ее в Arduino как обычно. Ошибки не будет. Но если у вас нет пина DTR, как у нас, то, прежде чем нажать кнопку загрузки, удерживайте кнопку сброса на плате, а затем нажмите кнопку загрузки. Удерживайте кнопку до тех пор, пока программа не скомпилируется, когда IDE говорит «загрузка», затем отпустите переключатель сброса. Затем код будет загружен.

Шаг 8. Итоговый результат

Здесь вы можете увидеть, что мы загрузили 3-контактный код в новую arduino, и все работает, как и предполагалось. Используя только 3 контакта, мы контролируем 6 светодиодов с промежутком 200 мс между ними. Мы проверяли другие программы, все они работают без нареканий.

Источник