Breadboard Arduino :une carte de prototypage Open Source

Le prototypage est une partie importante des processus de conception et de développement. Il est indispensable avant de passer à des phases plus avancées dans les projets PCB. Par conséquent, si vous êtes un développeur d'électronique numérique, une planche à pain Arduino est la solution.

Avant Arduino, les débutants avaient du mal à apprendre les microcontrôleurs. Ils ont dû utiliser des kits coûteux, qui nécessitaient un codage en langage assembleur difficile à utiliser.

Cependant, Arduino a changé la donne en fournissant une plate-forme abordable et facile à utiliser avec un codage dans des langages de programmation de haut niveau comme C++.

Nous examinerons une planche à pain Arduino et les étapes nécessaires pour fabriquer de telles cartes.

Qu'est-ce qu'Arduino ?

Arduino est une plate-forme, un projet et une communauté d'utilisateurs de logiciels et de matériel électronique numérique open source. La plate-forme conçoit et construit des microcontrôleurs monocarte faciles à utiliser et leurs kits pour le développement de l'électronique numérique.

Un circuit imprimé Arduino

Qu'est-ce qu'une planche à pain ?

D'autre part, une planche à pain est une console en plastique rectangulaire avec des trous carrés perforés et des symboles et des lignes gravés. Il agit comme une base de construction pour assembler plusieurs composants électroniques et microcontrôleurs comme Arduino à des fins de prototypage.

La conception sans soudure de la planche à pain est la principale différence entre celle-ci et les PCB.

Une planche à pain sans soudure

Habituellement, les planches à pain sont livrées avec des fils de connexion, des blocs d'alimentation et des composants électroniques tels que des transistors, des résistances et des condensateurs.

Quelques spécifications d'Arduino

• Tension de fonctionnement :7-12 V (prise CC), 5 V (USB)
• Broches d'E/S numériques :14 (6 pour les opérations PWM)
• Broches d'entrée analogique :6
• Mémoire Flash pour le stockage des programmes :32 Ko
• RAM :2 Ko
• EEPROM :1 Ko
• Vitesse d'horloge :16 MHz
• Sortie de courant de broche d'E/S CC :20 mA

Construire une planche à pain Arduino

Lors de la construction d'un Arduino sur une planche à pain, un microcontrôleur, tel que l'ATmega328P, forme le kit de circuit Arduino barebones. Mais les autres parties sont tout aussi importantes et constituent le reste du circuit. Les spécifications du microcontrôleur Arduino ATmega328P sont :

La puce ATmega328P

Source :Wikimedia Commons

Par rapport au microcontrôleur ATmega328p standard, l'option Arduino de la planche à pain est meilleure car elle porte le chargeur de démarrage Arduino. Ce chargeur de démarrage permet la programmation IDE Arduino. De plus, la planche à pain Arduino vous offrira ces avantages :

• Une meilleure compréhension du fonctionnement du matériel Arduino
• Mise à l'échelle facile
• Faible consommation d'énergie

Composants requis

Pour configurer le projet complet, vous avez besoin des composants suivants :

Connectez ces composants comme indiqué dans l'image ci-dessous.

Une planche à pain Arduino ATmega328p avec un module convertisseur USB-série

Source :Wikimedia Commons

Pour vous aider avec les connexions, vous devez savoir à quoi sert chaque broche dans le microcontrôleur. Voici un schéma de brochage de la puce.

Un schéma de brochage de l'ATmega328p et de la carte Arduino

Source :Wikimedia Commons

Connexion de l'alimentation externe

Commencez par connecter le câblage de l'alimentation de la planche à pain. Le processus consiste à installer les fils d'alimentation et de terre à l'emplacement du régulateur de tension. Prenez note de la numérotation des broches pour éviter toute mauvaise connexion des composants.

Ensuite, ajoutez les fils de terre et d'alimentation au bas de la carte pour connecter chaque rail. Ensuite, fixez le régulateur de puissance et les rails d'alimentation à la carte.

La tension maximale que vous pouvez appliquer à la broche VCC est de 6 V, et vous devez éviter d'atteindre cette valeur. Utilisez entre 3,3 et 5,5 V.

Dans la plupart des cas, une alimentation 9-12VDC (pile) est suffisante. Cependant, c'est le travail du régulateur de tension. Par conséquent, la puissance d'entrée doit être de 7 à 16 V pour obtenir environ 5 V du régulateur.

Ajoutez un condensateur de 10 uF entre les régulateurs IN et la masse. Installez également un condensateur similaire sur le rail droit entre le sol et l'alimentation.

Ensuite, collez la lumière LED et la résistance de 220 ohms sur le côté gauche de la carte, juste en face du régulateur de tension.

Une fois que vous avez trié la source d'alimentation, il est temps de charger le microcontrôleur, puis le module convertisseur USB vers série.

Connexion du microcontrôleur

Tout d'abord, branchez la puce dans la planche à pain, comme indiqué dans l'image ci-dessus. Ensuite, connectez la résistance de rappel 10k à + 5V à partir de la broche de réinitialisation pour empêcher la réinitialisation de la puce en fonctionnement normal. Si la masse est à 0 V, la broche de réinitialisation redémarre le microcontrôleur.

Ensuite, connectez l'horloge 16 MHz aux broches 9 et 10. Connectez les deux condensateurs 22 pF à chacune de ces broches et à la terre.

Une puce ATmega328P attachée à une maquette

Source :Wikimedia Commons

Après cela, connectez un petit interrupteur tactile entre les broches de réinitialisation et de masse pour agir comme un bouton de réinitialisation. Avec ce composant en place, basculez le commutateur si vous souhaitez redémarrer la puce pour télécharger un nouveau programme.

Il est important de noter que certaines puces sont préprogrammées avec le programme LED clignotant. Habituellement, le logiciel Arduino contient le programme directement du fabricant.

Assurez-vous que ces broches se connectent comme suit :

• Broche 7 - Tension d'alimentation numérique (VCC)
• La broche 8 - GND
• Broche 20 - AVcc - Tension d'alimentation du convertisseur ADC. Vous devez le connecter à l'alimentation d'entrée si vous n'utilisez pas d'ADC. Si vous utilisez un ADC, connectez la broche à l'alimentation via un filtre passe-bas.
• Broche 21 - AREF - Broche de référence analogique pour ADC
• Broche 22 – GND

La LED de la carte doit clignoter après avoir tout configuré et connecté la batterie. Le but de la lumière LED est de vérifier si la carte reçoit la bonne quantité d'énergie ou est en court-circuit.

Vous pouvez vous arrêter ici, mais le vrai plaisir vient lorsque vous programmez la planche à pain Arduino. Pour le flasher à l'aide de votre code, vous devez connecter le module convertisseur USB vers série à la planche à pain.

Étant donné que vous allez taper le code sur l'IDE Arduino de votre ordinateur, le module convertisseur USB vers série fournit un port USB. Cela aiderait si vous aviez le port pour connecter votre ordinateur à la puce de la planche à pain via un câble USB.

Connexion du module de conversion USB vers série

Il vous suffit d'établir ces cinq connexions :

• Rx à Tx
• Tx à Rx
• Vcc à Vcc
• GND à GND
• DTR/RTS vers RST via le condensateur 10uF

À partir de là, vous pouvez faire preuve de créativité sur l'IDE Arduino. Essayez ensuite d'exécuter différents morceaux de code sur la puce, par exemple en passant en mode veille pendant un certain temps.

Exemple de code clignotant de LED sur l'IDE Arduino

Source :Wikimedia Commons

Résumé

Comme vous pouvez le voir, les planches à pain Arduino fournissent une plate-forme facile à utiliser et abordable pour les tests et le développement, ce qui la rend idéale pour les concepteurs d'électronique numérique débutants. Si vous avez des questions, contactez-nous pour plus de précisions.