Arduino 面包板：高效原型设计的开源解决方案

原型设计是设计和开发过程的重要组成部分。在 PCB 项目进入更高级阶段之前，它是必不可少的。因此，如果您是数字电子开发者，Arduino 面包板是最佳选择。

在 Arduino 出现之前，初学者学习单片机很困难。他们必须使用昂贵的套件，需要汇编语言编码，这很难使用。

然而，Arduino 通过提供价格实惠、易于使用的平台，并采用 C++ 等高级编程语言编码，改变了游戏规则。

我们将探讨 Arduino 面包板及制作此类板卡所需的步骤。

什么是 Arduino？

Arduino 是一个开源的数字电子软硬件平台、项目和用户社区。该平台设计并构建易于使用的单板单片机及其套件，用于开发数字电子产品。

Arduino 电路板

什么是面包板？

另一方面，面包板是一个带有方形穿孔和刻有符号及线条的矩形塑料控制台。它作为组装多个电子元件和单片机（如 Arduino）的构建基座，用于原型设计。

面包板的免焊设计是它与 PCB 的主要区别。

免焊面包板

通常，面包板附带跳线、电源单元和电子元件，如晶体管、电阻和电容。

Arduino 的一些规格

• 工作电压：7-12V (DC 接口)，5V (USB)
• 数字 I/O 引脚：14 个（其中 6 个用于 PWM 操作）
• 模拟输入引脚：6 个
• 用于程序存储的闪存：32KB
• RAM：2KB
• EEPROM：1KB
• 时钟频率：16MHz
• 直流 I/O 引脚输出电流：20mA

构建 Arduino 面包板

在面包板上构建 Arduino 时，单片机（如 ATmega328P）构成裸骨 Arduino 电路套件。但其他部分同样重要，构成电路的其余部分。Arduino ATmega328P 单片机的规格为：

ATmega328P 芯片

来源：Wikimedia Commons

与标准 ATmega328P 单片机相比，面包板 Arduino 选项更好，因为它携带 Arduino 引导加载程序。此引导加载程序允许 Arduino IDE 编程。此外，面包板 Arduino 将为您提供以下优势：

• 更深入地理解 Arduino 硬件工作原理
• 易于扩展
• 低功耗

所需组件

要设置完整项目，您需要以下组件：

按下图所示连接这些组件。

带 USB 转串口模块的 Arduino ATmega328P 面包板

来源：Wikimedia Commons

为了帮助您连接，您需要知道单片机中每个引脚的用途。这是芯片的引脚图。

ATmega328P 与 Arduino 开发板的引脚图

来源：Wikimedia Commons

连接外部电源

首先连接面包板电源的布线。该过程涉及将电源和地线安装在电压稳压器所在位置。注意引脚编号以防止任何错误的组件连接。

接下来，在板子底部添加地线和电源线以连接每条轨道。之后，将电压稳压器和电源轨道连接到板子上。

您可以施加到 VCC 引脚的最大电压为 6V，应避免达到此值。使用 3.3-5.5V 之间。

在大多数情况下，9-12VDC 电源（电池）已足够。然而，这是电压稳压器的工作。因此，输入电源应为 7-16V 以从稳压器获得约 5V。

在稳压器的 IN 端与地之间添加 10µF 电容。此外，在右侧轨道的地与电源之间安装类似的电容。

接下来，将 LED 灯和 220 欧姆电阻粘贴到板子左侧，横跨电压稳压器。

解决电源后，是时候加载单片机，然后是 USB 转串口转换器模块。

连接单片机

首先，将芯片插入面包板，如上图所示。接下来，将 10k 上拉电阻从复位引脚连接到 +5V，以防止正常操作中芯片复位。如果接地至 0V，复位引脚将重启单片机。

接下来，将 16 MHz 晶振连接到引脚 9 和 10。将两个 22pF 电容分别连接到这些引脚和地。

连接到面包板的 ATmega328P 芯片

来源：Wikimedia Commons

之后，在复位和地引脚之间连接一个小型触觉开关，作为复位按钮。有了这个组件，如果您想重启芯片以上传新程序，请拨动开关。

重要的是要注意，某些芯片预编程了闪烁 LED 程序。通常，Arduino 软件包含来自制造商的直接程序。

确保这些引脚按如下方式连接：

• 引脚 7 —— 数字电源电压 (VCC)
• 引脚 8 —— GND
• 引脚 20 —— AVcc —— ADC 转换器电源电压。如果不使用 ADC，应将其连接到输入电源。如果使用 ADC，通过低通滤波器连接到电源。
• 引脚 21 —— AREF —— ADC 模拟参考引脚
• 引脚 22 —— GND

设置完所有内容并连接电池后，板载 LED 应闪烁。LED 灯的目的是检查板子是否获得适量电源或是否短路。

您可以止步于此，但真正的乐趣在于编程 Arduino 面包板。要使用您的代码刷新它，您需要将 USB 转串口转换器模块连接到面包板。

由于您将在计算机的 Arduino IDE 中输入代码，USB 转串口转换器模块提供 USB 端口。您需要该端口通过 USB 线将计算机连接到面包板芯片。

连接 USB 转串口转换器模块

您只需建立这五个连接：

• Rx 接 Tx
• Tx 接 Rx
• Vcc 接 Vcc
• GND 接 GND
• DTR/RTS 通过 10µF 电容接 RST

从那里，您可以在 Arduino IDE 上发挥创意。然后尝试在芯片上运行不同的代码片段，例如进入睡眠模式一段时间。

Arduino IDE 上的 LED 闪烁示例代码

来源：Wikimedia Commons

总结

正如您所见，Arduino 面包板为测试和开发提供了易于使用且价格实惠的平台，使其成为初学者数字电子设计师的理想选择。如果您有任何疑问，请联系我们以获取进一步澄清。