Plaque d'Essai Arduino : La Solution Open-Source pour un Prototypage Efficace

Le prototypage est une grande partie des processus de conception et développement. C'est essentiel avant de passer à des phases plus avancées dans les projets PCB. Par conséquent, si vous êtes un développeur d'électronique numérique, une plaque d'essai Arduino est la voie à suivre.

Avant Arduino, les débutants avaient des difficultés à apprendre les microcontrôleurs. Ils devaient utiliser des kits coûteux, qui nécessitaient un codage en langage d'assemblage qui était difficile à utiliser.

Cependant, Arduino a changé la donne en fournissant une plateforme abordable, facile à utiliser avec du codage en langages de programmation de haut niveau comme C++.

Nous allons examiner une plaque d'essai Arduino et les étapes requises pour fabriquer de telles cartes.

Qu'est-ce qu'Arduino ?

Arduino est une plateforme logicielle et matérielle open-source, projet et communauté d'utilisateurs d'électronique numérique. La plateforme conçoit et construit des microcontrôleurs monocarte faciles à utiliser et leurs kits pour le développement d'électronique numérique.

Une carte de circuit Arduino

Qu'est-ce qu'une Plaque d'Essai ?

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

La conception sans soudure de la plaque d'essai est la principale différence entre elle et les PCB.

Une plaque d'essai sans soudure

Généralement, les plaques d'essai viennent avec des fils de liaison, des unités d'alimentation, et des composants électroniques comme des transistors, résistances et condensateurs.

Quelques Spécifications d'Arduino

• Tension de fonctionnement : 7-12V (prise DC), 5V (USB)
• Broches E/S Numériques : 14 (6 pour opérations PWM)
• Broches d'Entrée Analogique : 6
• Mémoire Flash pour Stockage Programme : 32KB
• RAM : 2KB
• EEPROM : 1KB
• Vitesse d'horloge : 16MHz
• Courant de sortie broche E/S DC : 20mA

Construction d'une Plaque d'Essai Arduino

Lors de la construction d'un Arduino sur une plaque d'essai, un microcontrôleur, tel que l'ATmega328P, forme le kit de circuit Arduino de base. Mais les autres parties sont tout aussi importantes et composent le reste du circuit. Les spécifications pour le microcontrôleur Arduino ATmega328P sont :

La puce ATmega328P

Source : Wikimedia Commons

Comparé au microcontrôleur ATmega328p standard, l'option Arduino sur plaque d'essai est meilleure car elle porte le bootloader Arduino. Ce bootloader permet la programmation IDE Arduino. Aussi, l'Arduino sur plaque d'essai vous donnera ces avantages :

• Une compréhension plus profonde de comment le matériel Arduino fonctionne
• 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 montré dans l'image ci-dessous.

Une plaque d'essai 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 diagramme de brochage pour la puce.

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

Source : Wikimedia Commons

Connexion de l'Alimentation Externe

Commencez par connecter le câblage pour l'alimentation de la plaque d'essai. Le processus implique d'installer les fils d'alimentation et de masse où le régulateur de tension sera assis. Prenez note de la numérotation des broches pour éviter toute mauvaise connexion de composant.

Ensuite, ajoutez les fils de masse et d'alimentation au bas de la carte pour connecter chaque rail. Après, attachez le régulateur de tension et les rails d'alimentation à la carte.

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

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

Ajoutez un condensateur 10uF entre l'entrée du régulateur et la masse. Aussi, installez un condensateur similaire sur le rail droit entre le sol et l'alimentation.

Ensuite, collez la 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-série.

Connexion du Microcontrôleur

Premièrement, branchez la puce dans la plaque d'essai, comme montré dans l'image ci-dessus. Ensuite, connectez la résistance de tirage 10k à +5V depuis la broche de réinitialisation pour empêcher la réinitialisation de la puce en fonctionnement normal. Si la masse à 0V, la broche de réinitialisation redémarre le microcontrôleur.

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

Une puce ATmega328P attachée à une plaque d'essai

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 l'interrupteur si vous voulez redémarrer la puce pour téléverser un nouveau programme.

Il est important de noter que certaines puces viennent préprogrammées avec le programme clignotant LED. Généralement, 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)
• Broche 8 — GND
• Broche 20 — AVcc — Tension d'alimentation convertisseur ADC. Vous devriez connecter cela 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 devrait 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 fait un court-circuit.

Vous pouvez vous arrêter ici, mais le vrai plaisir vient quand vous programmez la plaque d'essai Arduino. Pour la flasher en utilisant votre code, vous devez connecter le module convertisseur USB-série à la plaque d'essai.

Puisque vous taperez le code sur l'IDE Arduino dans votre ordinateur, le module convertisseur USB-série fournit un port USB. Il serait utile d'avoir le port pour connecter votre ordinateur à la puce de la plaque d'essai via un câble USB.

Connexion du Module Convertisseur USB-Série

Vous n'avez besoin de faire que ces cinq connexions :

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

À partir de là, vous pouvez être créatif sur l'IDE Arduino. Ensuite, essayez d'exécuter différents morceaux de code sur la puce, comme aller en mode veille pendant un certain temps.

Exemple de code LED clignotante sur l'IDE Arduino

Source : Wikimedia Commons

Résumé

Comme vous pouvez le voir, les plaques d'essai Arduino fournissent une plateforme facile à utiliser et abordable pour les tests et le développement, la rendant idéale pour les concepteurs débutants en électronique numérique. Si vous avez des questions, contactez-nous pour plus de clarifications.