Zapojení pinů pro Arduino Nano: Průvodce pro začátečníky

Pokud jste někdy vyzkoušeli Arduino Nano, víte, že je velmi malé a snadno se vejde do ruky. Nepodceňujte ho ale kvůli jeho drobné velikosti. Uvnitř této malé destičky najdete vše, co potřebujete k fungování svých elektronických projektů.

V této příručce se podrobně podíváme na rozložení pinů na Arduinu Nano, jeho fyzický design, rozměry a použití jednotlivých pinů. Pokud s Arduinem teprve začínáte nebo se chcete o tomto konkrétním modelu dozvědět více, tento příspěvek vám vše vysvětlí způsobem, kterému bude rozumět každý. Čtěte dále a dozvíte se všechny potřebné podrobnosti.

Co je Arduino Nano?

Navzdory své drobné konstrukci dokáže Arduino Nano mnohem více než mnoho jiných desek Arduino. Díky mikrokontroléru s názvem ATmega328P je deska schopna dělat věci, jako je blikání LED diody a také provozovat kompletní senzorovou síť.

Důvod, proč většina lidí preferuje Nano, je ten, že má ideální velikost pro použití na nepájivém poli. Proto je ideální pro situace, kdy je běžné Arduino Uno příliš velké.

I přes své malé rozměry nabízí Arduino Nano spoustu funkcí.

•  Má 14 digitálních I/O pinů (6 z nich lze použít pro PWM)

•  8 analogových vstupů

•  taktovací frekvence 16 MHz

•  Port USB Mini-B

•  32 kB flash paměti

V podstatě dělá téměř totéž co Arduino Uno, jen v menším pouzdře. Díky tomu je ideální pro malé projekty, jako jsou nositelná elektronika, chytré domácnosti a přenosné senzory.

Je to také skvělé, protože ho můžete použít s USB nebo externím zdrojem napětí. O tom bude řeč brzy. Nyní se zaměřme na to, jak je deska tvarována a konstruována.

Rozměry a fyzické uspořádání Arduina Nano

Když lidé nazývají Arduino Nano nejmenším Arduinem, nepřehánějí.

•  Délka: 45 mm

•  Šířka: 18 mm

•  Výška (s kolíky): cca 7–8 mm

Díky svým kompaktním rozměrům je vhodný pro nepájivé pole. Můžete ho přímo zasunout do nepájivého pole a stále zůstane na obou stranách prostor pro zapojení kabelů. To je při prototypování velký problém.

Deska Nano má dvě řady konektorů, 15 na každé straně, což vám umožňuje přístup ke všem jejím digitálním pinům, analogovým pinům a napájecím vodičům. Na jednom konci má také port Mini-USB, který se používá jak pro programování, tak pro napájení.

Zde je rozpis rozložení pinů na desce.

•  Jedna strana: Digitální piny (D0 až D13).

•  Druhá strana: A0 až A7 (analogové vstupy), napájecí piny (GND, 5V, 3.3V, VIN atd.).

•  Resetujte tlačítko poblíž USB portu.

•  Konektor ICSP (In-Circuit Serial Programming) pro nízkoúrovňové blikání (v případě potřeby). 

A ještě jedna věc – pokud desku otočíte, uvidíte samotný čip ATmega328P připájený přímo k desce. To znamená, že Nano není v patici jako některé větší desky Arduino, což přispívá k jeho nízkému profilu.

Nyní, když máte představu o tom, jak deska vypadá a jak se na ní cítí, je čas zaměřit se na skutečné srdce Nano – její zapojení pinů.

Piny pro Arduino Nano: Pochopení funkcí jednotlivých pinů

Pokud s Nano cokoli stavíte, pochopení rozložení pinů je nezbytné. Nemůžete zapojit senzory, displeje ani relé, aniž byste věděli, k čemu který pin skutečně slouží. Zde je tedy rozbor, který to zjednoduší.

Digitální piny (D0–D13)

Máte 14 digitálních I/O pinů. Ty lze použít jako vstup nebo výstup. Definujete to ve svém kódu pomocí pinMode(pin, INPUT/OUTPUT).

Některé z nich mají navíc schopnosti:

•  PWM pinsD3, D5, D6, D9, D10 a D11 dokáží provádět pulzně šířkovou modulaci. Představte si stmívání LED diod nebo řízení otáček motoru.

•  Sériová komunikaceD0 (RX) a D1 (TX) se používají pro komunikaci mezi Nano a vaším počítačem nebo jiným zařízením.

•  Piny SPID10 až D13 se také používají pro SPI (o tom si povíme více později).

Analogové piny (A0–A7)

Analogové piny slouží ke čtení senzorů, které poskytují proměnné napětí. Například teplotní senzory nebo potenciometry.

•  A0 až A5Pokud vám dojdou, lze je také použít jako digitální piny.

•  A6 a A7: Toto jsou pouze analogové vstupy. Nelze je použít jako digitální I/O. Jsou exkluzivní pro Nano (Uno je nemá).

Tyto analogové vstupy standardně čtou hodnoty mezi 0 a 1023 díky integrovanému ADC (analogově-digitálnímu převodníku).

Napájecí kolíky

•  5VToto je regulovaný 5voltový výstup. Můžete jej použít k napájení malých modulů.

•  3.3VUžitečné pro moduly, které fungují na nižším napětí, jako jsou některé senzory.

•  VIN: Pokud nepoužíváte USB, přiveďte sem napětí (obvykle 7–12 V).

•  GNDToto je zemnící kolík. Budete ho hodně používat.

•  REFPokročilí uživatelé mohou toto použít k nastavení vlastní referenční hodnoty napětí pro analogové hodnoty.

Resetovat PIN

Je tam také resetovací pin. Dělá přesně to, co si myslíte – resetuje desku. Je to stejné jako stisknutí fyzického tlačítka reset.

Schéma zapojení Arduina Nano

Pokud jste typ, který rád ví, jak věci fungují pod povrchem, schéma zapojení Arduina Nano stojí za to se podívat.

V jádru deska Nano využívá mikrokontrolér ATmega328P. Tento čip je mozkem desky. Zajišťuje vše od ovládání pinů až po spouštění náčrtu.

Ale kromě čipu se děje mnohem víc:

•  Regulátor napětí – Přijímá vyšší napětí (například 9 V z baterie) a snižuje ho na 5 V pro desku.

•  Převodník mini-USB na sériový port (CH340 nebo FT232) – Tento čip umožňuje vašemu počítači komunikovat s Nano přes USB. Poznámka: Oficiální desky obvykle používají FT232; klony většinou používají CH340.

•  Krystalový oscilátor – Udržuje desku na frekvenci 16 MHz.

•  Kondenzátory, rezistory a LED diody – Tyto jsou rozmístěny po desce a slouží k filtrování signálů, posouvání pinů nahoru/dolů nebo jen k poskytování vizuální zpětné vazby.

Schéma není jen pro inženýry. Pokud někdy plánujete vyrobit si vlastní verzi Nano nebo řešit problém s vadným zařízením, schéma se stane vaším plánem.

Oficiální schéma zapojení najdete na webových stránkách Arduina nebo na GitHubu. Stačí vyhledat „Arduino Nano schema“ a dostanete se k potřebným datovým listům.

Napájení Arduina Nano: USB, VIN a další

Jednou z nejčastějších chyb začátečníků je nesprávné zapnutí Nano. Takže si to ujasněme a zjednodušme.

Existují tři hlavní způsoby, jak napájet váš Nano:

Možnost 1: USB

Nejjednodušší a nejběžnější metoda. Stačí k počítači připojit kabel Mini-USB nebo napájecí adaptér USB. Deska získává 5V přes port USB.

•  Vhodné pro prototypování

•  Není potřeba žádné pájení ani další díly

•  Umožňuje také nahrávání kódu

Možnost 2: VIN PIN

Pokud stavíte samostatný projekt a nechcete používat USB, můžete na pin VIN přivést napětí 7–12 V. Integrovaný regulátor jej převede na 5 V.

•  Vhodné pro projekty napájené z baterií.

•  Použijte 9V baterii nebo stejnosměrný adaptér.

Poznámka: Nepřivádějte do VIN 5V. Integrovaný regulátor vyžaduje pro správnou funkci vstupní napětí alespoň 7V. 5V tedy může vést k nestabilnímu výkonu.

Možnost 3: 5V pin

Pokud víte, co děláte, můžete na pin 5V přímo dodat regulované napětí 5 V. Tím se vyhnete použití regulátoru napětí.

•  Pouze pokročilí uživatelé.

•  Buďte opatrní – zde není ochrana proti přepólování.

Nezapomeňte také na uzemnění (GND). Každý obvod potřebuje zpětnou cestu.

O PCBasicu

Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.

Komunikační piny: Sériové, I2C, SPI vysvětleno jednoduše

Piny Arduina Nano neslouží jen k zapínání LED diod nebo čtení senzorů. Některé z nich jsou určeny pro komunikaci s jinými zařízeními.

Zde je rozpis tří nejdůležitějších protokolů:

1. Sériové (UART)

•  Piny: D0 (RX) a D1 (TX).

•  Používá se pro komunikaci s počítačem nebo jiným sériovým zařízením.

•  Používá se také při nahrávání kódu přes USB.

Jednoduché, spolehlivé a funkční ihned po vybalení z krabice.

2. I2C (propojená integrovaná obvodová struktura)

•  Kolíky: A4 (SDA) a A5 (SCL)

•  Skvělé pro senzory, OLED displeje, RTC moduly atd.

•  Umožňuje více zařízením sdílet stejné dva vodiče.

Mnoho senzorů dnes používá I2C, protože to šetří zapojení. Stačí každému zařízení přiřadit jedinečnou adresu.

3. SPI (sériové periferní rozhraní)

•  Piny: D10 (SS), D11 (MOSI), D12 (MISO), D13 (SCK).

•  Rychlejší než I2C, ale spotřebovává více vodičů.

•  Vhodné pro věci jako SD karty nebo rychlé displeje.

Každý komunikační protokol má své výhody a nevýhody. SPI je rychlejší, I2C používá méně pinů a s UART se snadno začíná.

Pro tip: Obvykle si nemusíte pamatovat, které piny co dělají. Knihovny Arduino IDE se postarají o velkou část těžké práce.

Porovnání desek Arduino: Arduino Nano vs. jiné desky Arduino

Existuje poměrně dost modelů Arduina. Jak si tedy Nano vede v porovnání?

Velikost Arduina Nano je jednou z jeho největších prodejních výhod. Je ideální pro embedded projekty s omezeným prostorem.

Ve srovnání s Uno nabízí Nano téměř stejnou funkčnost na polovičním prostoru. Mega je skvělá, když potřebujete spoustu I/O pinů, ale je objemná.

Takže pokud stavíte nositelné zařízení, kompaktní senzorové pole nebo si jen chcete Arduino zastrčit do úzkého prostoru, Nano je ta správná volba.

Výběr správného nanotechnologie: Varianty a klony

Když začnete nakupovat Arduino Nano, všimnete si něčeho: existuje jich více než jeden druh.

Zde jsou hlavní typy, se kterými se setkáte:

Oficiální Arduino Nano

•  Vytvořeno společností Arduino.cc

•  Používá ATmega328P

•  Stojí trochu víc

•  Spolehlivý, vysoce kvalitní

Arduino Nano Every

•  Novější verze

•  Používá ATmega4809

•  Více RAM a flash

•  Mírně odlišné funkce pinů

Řada Arduino Nano 33

•  Zahrnuje Nano 33 IoT, BLE a Sense.

•  Dodává se s Bluetooth, WiFi a pokročilými senzory.

•  Ideální pro projekty IoT a strojového učení.

Klony (neoficiální)

•  Vyrobeno třetími stranami

•  Mnohem levnější (už od 3 dolarů)

•  Pro USB se často používají čipy CH340 místo FT232.

•  Může být nutná ruční instalace ovladače.

Pokud jste začátečník nebo teprve prototypujete, klony vám mohou ušetřit peníze. Pro dlouhodobou spolehlivost je však originální deska Arduino bezpečnější volbou.

Tip: Před zakoupením klonu si vždy přečtěte recenze a ujistěte se, že rozložení pinů odpovídá standardnímu Nano.

Kompatibilní komponenty: Co funguje s Arduinem Nano?

Nano je sice malé, ale funguje s širokou škálou komponent Arduino. Zde je krátký seznam součástek, které se k němu dobře hodí:

•  LED diody – Pro jednoduché výstupy a stavové kontrolky

•  Tlačítka – Pro vstup uživatele

•  DHT11 / DHT22 – Snímače teploty a vlhkosti

•  OLED displeje – Kompaktní 0.96” obrazovky (používejte piny I2C)

•  Bluetooth modul HC-05 – Skvělé pro bezdrátové ovládání

•  Ultrazvukové senzory – Pro měření vzdálenosti

•  Reléové moduly – Pro ovládání zařízení vysokého napětí

•  Servomotory – Pro projekty založené na pohybu

•  IR senzory – Pro vstup dálkového ovládání

Nano podporuje téměř všechny součástky Arduino kompatibilní s Uno, pokud se vezme v úvahu napětí a počet pinů.

Vzhledem ke své velikosti mnoho uživatelů Nano dává přednost miniaturním nepájivým deskám a konektorům typu „male“ pro těsné uspořádání.

Kompletní rozložení pinů Arduina Nano (schéma zapojení pinů)

Pojďme si to všechno shrnout v úplném přehledu rozložení pinů Arduina Nano.

Takto je obvykle uspořádáno 30 pinů:

Digitální piny (D0–D13)

•  D0 (PŘÍJEM)Sériový příjem

•  D1 (TX)Sériový přenos

•  D2–D13Obecné I/O (některé podporují PWM a přerušení)

PWM kolíkyD3, D5, D6, D9, D10, D11

Piny SPI: D10 (SS), D11 (MOSI), D12 (MISO), D13 (SCK)

Analogové piny (A0–A7)

•  A0–A5Analogový vstup (lze použít i jako digitální)

•  A4 (SDA) si A5 (SCL)I2C komunikace

•  A6 a A7Vstup pouze analogový (není digitální)

Napájecí kolíky

•  VINExterní vstupní napětí (7–12 V)

•  5VRegulovaný výstup

•  3.3VVýstup z regulátoru

•  GND: Země (x2)

•  RESET: Resetuje desku

Ostatní

•  REFAnalogové referenční napětí

•  RSTResetovací pin (stejný jako resetovací tlačítko)

Díky tomuto uspořádání je Nano flexibilní a výkonný pro širokou škálu DIY elektronických projektů.

Pro TipPro vizuální studenty si stáhněte barevné schéma zapojení pinů – online jich je spousta. Můžete si ho dokonce vytisknout a umístit poblíž pracovní stanice.

Proč investovat do čističky vzduchu?

I přes desítky dostupných desek Arduino zůstává Arduino Nano oblíbeným. Protože je kompaktní a cenově dostupné, navíc funguje s téměř všemi knihovnami a komponentami Arduino.

Ať už stavíte robota, meteorologickou stanici nebo systém založený na senzorech, Nano se hodí téměř kamkoli. A díky silné podpoře komunity vám nikdy nebude chybět návody, příklady a fóra, která vám pomohou.

Pokud s Arduinem začínáte nebo potřebujete něco malého a výkonného, ​​Nano by mohl být nejmenší Arduino s největším potenciálem.