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Barebone-Arduino

Anleitung, wie man ein Barebone-Arduino (Arduino ohne Extras für ca. 7 Euro) auf einem Breadboard bauen kann.

Einleitung

Ein Bare-Bone-Arduino ist sehr einfach zu realisieren. Du benötigst nur eine Hand voll Teile, die zusammen um die sieben Euro kosten und schon kann es los gehen.

Für die Programmierung ist ein Arduino-Decimila-Board nötig. Gehen wir mal davon aus, dass Du schon eins hast, dann musst Du nur den ATMEGA168-Chip aus dem Clip lösen und kannst diesen für die Bare-Bone-Version nutzen.

(Falls Du neu gekaufte ATMEGA168-Chips benutzen willst, müssen die erst mit dem Bootloader bespielt werden. Dazu benutze ich ein ATMEL AVR ISP mk II - IC Programmer. Das ist eine kleine Box (40 Euro bei Segor, aber man braucht sich nur einen im Leben zu kaufen gg), die per USB mit dem Computer verbunden wird und die den ATMEGA168-Chip bespielen kann. Wie das genau geht, steht weiter unten im Text: Bootloader auf den ATMEGA168-20PU brennen)

Großen Anteil an dieser Anleitung haben die folgenden Seiten:

www.arduino.cc StandaloneAssembly
www.arduino.cc Connecting Mini to regular Arduino
Boarduino

Teileliste

Das hier solltest Du schon haben:

1x IC Atmega168 - 20PU (der Arduino-Chip)
1x leeres Arduino-Board
1x Breadboard
1x Kabelbrücken

Teile, die Du besorgen musst (geht sehr gut bei Segor.de).

1x Spannungsregler TS7805 (macht aus 7-12V konstante 5V)
1x 16 Mhz-Quarz AQ16.000 (ist der Herzschlag der Schaltung)
1x Elektrolytkondensator 10µF (µF steht für Mikrofarad)
1x Elektrolytkondensator 1µF
2x Keramikkondensator 22pF (pF steht für Pikofarad)
1x Widerstand 10 kΩ
1x Diode (als Verpolungsschutz)

zusätzliche Teile, die man auch weglassen könnte
1x Microtaster
2x LED 5mm grün
2x Widerstand 220Ω

Schema des ATMEGA168-Chips

Klar könnte man sich jetzt das Datenblatt des ATMEGA168-Chips heraussuchen und immer neben die Schaltung legen.

Leichter geht es aber, wenn Du die Schema_ATMEGA168.pdf-Datei von dieser Seite (links bei Materialien) herunterlädst, ausdruckst und auf den Chip klebst. Die blauen Zahlen sind im Übrigen die PWM-Kanäle. Ich hoffe, der Rest ist klar.

Bauanleitung Teil 1

Bau einfach diesen Plan nach. Wichtig ist, dass die Diode richtig herum eingesetzt wird. Dort (untere Seite vom Foto aus gesehen) wird später der GND der Stromversorgung angeschlossen. An orangen Kable schließen wir später den +Pol an.

Die beiden Keramikkondensatoren haben keine spezifische Stromrichtung und können so oder anders herum eingesetzt werden.

Bauanleitung Teil 2

Nun setzen wir den Spannungsregler ein. Das mittlere Bein ist auf einer Reihe mit der Diode.

Die Beinchen des Quarzes müssen etwas zusammen gebogen. Der Quarz kann so oder so herum eingesetzt werden.

Der obere Elektrolytkondensator mit einer Kapazität von 1µF muss unbedingt richtig herum ins Breadboard eingesetzt werden. Elkos haben an einer Steie eine Markierung, die den GND angibt. Auf den Galeriebildern ist die Steckrichtung und die Markierung besser zu erkennen. Auf dem Foto liegt der GND außen in der Stromschiene.

Bauanleitung Teil 3

Auch beim zweiten Elektrolytkondensator ist unbedingt auf die Steckrichtung zu achten. Der GND ist auf dem Foto auf der rechten Seite.

Die hintere LED ist mit dem Digitalen Pin 13 des Arduino-Chips verbunden, die vordere zeigt nur an, ob das Breadboard mit Strom versorgt wird.

Bauanleitung Teil 3 – weitere Bilder

Bauanleitung Teil 4

Um ein Programm auf den Arduino-Chip im Breadboard zu übertragen kann man einfach ein leeres Arduino-Board benutzen. Die digitalen Pins 0 und 1 übertragen das Signal in den Chip, das Kabel, das im IC-Sockel steckt gibt das Reset-Signal weiter, der GND-Pin ist mit der Diode verbunden. Der Plus-Pol kommt in diesem Fall über eine externe Stromquelle über den VCC-Pin. Dieser gibt die Spannung des Netzgerätes ungehindert weiter an den Spannungsregler auf dem Breadboard.

Ich benutzt eine Spannung von 7V.

Nun kann man das Arduino-Board per USB mit dem Computer verbinden und Programme hochladen.

Ist das fertige Programm auf dem Chip, kann man alle Kabel zum leeren Arduino-Board entfernen und z.B. eine 9V Batterie an das Breadboard anschließen. Dabei gibt es nur zu beachten, die Batterie nicht in die Stromschienen (links und rechts am Breadboard) zu stecken, sondern in die beiden obersten Reihen auf der Seite gegenüber des Spannungsreglers. Oben ist +, unten ist GND.

Bootloader auf den ATMEGA168-20PU brennen

Der ATMEGA168 Chip ist, wenn man ihn neu kauft unbeschrieben. Um mir der Arduino-Software arbeiten zu können, muss aber erst der Bootloader auf den Chip gebrannt werden.

Dazu benutze ich den Atmel AVR ISP MK2. Dabei handelt es sich um eine kleine Kiste, die man per USB an den Rechner anschließt und auf der anderen Seite an den ICSP-Port des Arduino-Boards. Das Gerät kostet ca. 40 Euro. Ein externes Netzteil für das Arduino-Board ist ebenfalls erforderlich.

Ich benutze ein MacBook Pro und die Arduino-Software.

  1. Neuen Chip in das Arduino-Board einsetzen
  2. Kabel des MK2 an ICSP-Port anschließen
  3. Powerselektor auf dem Arduino-Board auf EXT jumpern
  4. USB-Kabel mit MK2 verbinden (Kein USB-Kabel zwischen Computer und Arduino-Board verbinden!)
  5. Arduino-Software öffnen
  6. in der Software bei Tools»Board das Arduinoboard auswählen (z.B. Arduino Diecimila)
  7. Tools»Burn Bootloader » w/ AVRISP mkII
  8. Waren, warten, warten ... es dauert ca. 5 Minuten

Nun kann man das graue Flachbandkabel aus dem ICSP-Port ziehen und Arduino per USB mit dem Computer verbinden – das Programm Blink wurde beim brennen automatisch übertragen. Um den Erfolg zu testen, kann man Blink aus dem Sketchbook laden und einfach die Delay-Werte ändern.

Fachgruppe

Sonstiges

Art des Projekts

Freies Projekt

Entstehungszeitraum

SoSe 07 – WiSe 07 / 08

zusätzliches Material

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