Презентация - "Использование платы Arduino UNO R3 в робототехнике"

Государственно бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №625 с углубленным изучением математики Невского района Санкт-Петербурга имени Героя Российской Федерации В.Е.Дудкина
Плата Arduino UNO R3
Интерфейс работы с Arduino
Педагог дополнительного образования
ПОПОВА Елена Петровна
Санкт-Петербург
2021

Плата Arduino UNO R3
В качестве контроллера для конструирования и программирования роботов мы используем плату Arduino UNO R3.
Это самый распространенный вариант контроллеров Arduino.

Общая информация о контроллере
Arduino UNO R3 выполнен на микроконтроллере  ATmega328.
У него:
14 цифровых портов входа-выхода ( 6 из них поддерживают режим ШИМ модуляции);
6 аналоговых входов;
тактовая частота - 16 МГц;
USB порт;
разъем питания;
разъем внутрисхемного программирования;
кнопка сброса
У платы есть все необходимые компоненты для обеспечения работы микроконтроллера. Достаточно подключить USB кабель к компьютеру и подать питание. Микроконтроллер установлен на колодке, что позволяет легко заменить его в случае выхода из строя.

Технические характеристики

Программирование
Контроллер программируется из интегрированной среды программного обеспечения Arduino (IDE).
Микроконтроллер можно запрограммировать через разъем для внутрисхемного программатора ICSP, не используя загрузчик. Исходный код программы-загрузчика  находится в свободном доступе.
У платы есть все необходимые компоненты для обеспечения работы микроконтроллера. Достаточно подключить USB кабель к компьютеру и подать питание. Микроконтроллер установлен на колодке, что позволяет легко заменить его в случае выхода из строя.

Система питания
Плата UNO может получать питание от USB порта или от внешнего источника. Источник питания выбирается автоматически. В качестве внешнего источника питания может использоваться сетевой адаптер или батарея. Адаптер подключается через разъем диаметром 2,1 мм (центральный контакт – положительный). Батарея подключается к контактам GND и Vin разъема POWER.
Напряжение внешнего источника питания может быть в диапазоне 6 – 20 В. Но рекомендуется не допускать снижение напряжения ниже 7 В из-за нестабильной работы устройства. Также нежелательно повышать напряжение питания более 12 В, т.к. может перегреется стабилизатор и выйти из строя. Т.е. рекомендуемый диапазон напряжения питания 7 – 12 В.

Как устроен микроконтроллер
Микроконтроллер. Микроконтроллер является «сердцем» платы. В него прошиваются (загружаются) программы (скетчи).
Mini USB. Разъём USB используется для связи контроллера с ПК и его прошивки. Также разъём можно использовать для подключения питания.
Выводы питания: 
Vin — напряжение от внешнего источника питания (6.5 В - 12 В);
GND — минус напряжения питания / общий вывод / земля;
5V — напряжение 5 В;
3.3V — напряжение 3.3 В (на выход);
RST — разъём для плат расширения. Используется для перезагрузки микроконтроллера.
Колодка аналоговых выводов:
А0-А7 — 8 выводов, поддерживающих работу с аналоговыми датчиками. Выводы A0-A5 можно использовать и как цифровые (14-19);
Выводы А4 и А5 также являются выводами SDA и SCL. Они необходимы для подключения оборудования по шине I2C.

Как устроен микроконтроллер
Светодиод питания. Индикация наличия питания на плате.
Колодки цифровых выводов:
Цифровые выводы 0-13 — 14 выводов, используемых для подключения / управления различных устройств. Значения сигнала ближе к 5 В представляются как логическая 1, значения ближе к 0 В — как логический 0.
Выводы с поддержкой ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — выводы 3, 5, 6, 9, 10, 11 — позволяют выдавать значения в виде ШИМ-сигнала (этот сигнал используется для управления яркостью и скоростью вращения). Подробнее о ШИМ-сигнале мы также поговорим немного позже.
Светодиод, подключенный к 13 выводу. При наличии логической 1 на 13 выводе светодиод  горит, при логическом 0 — гаснет.
Светодиоды RX и TX — индикация приёма / передачи данных по USB.
Кнопка RESET используется для принудительной перезагрузки микроконтроллера.