基于Arduino的电压有效值测量电路设计与实现v1
ptfv1测量方法
ptfv1测量方法
(原创实用版3篇)
目录(篇1)
1.PTFV1 测量方法概述
2.PTFV1 测量方法的具体步骤
3.PTFV1 测量方法的优缺点分析
4.PTFV1 测量方法的应用案例
正文(篇1)
一、PTFV1 测量方法概述
PTFV1(Programmable Test Function V1)测量方法是一种针对集成电路(IC)测试的程序化测试方法。这种方法主要用于评估 IC 的性能和功能,以确保它们在各种操作条件下都能正常工作。PTFV1 测量方法具有灵活性高、适应性强、可编程性强等特点,因此在 IC 测试领域得到了广泛应用。
二、PTFV1 测量方法的具体步骤
1.设计测试程序:根据 IC 的功能和性能要求,编写相应的测试程序。测试程序包括输入信号、输出信号以及激励信号等。
2.产生测试激励:根据测试程序,产生相应的测试激励信号,并将其施加到 IC 的输入端。
3.采集测试数据:在测试激励信号作用下,采集 IC 的输出数据。这些数据包括波形数据、时序数据等。
4.分析测试数据:对采集到的测试数据进行分析,以评估 IC 的性能和功能。分析方法包括波形分析、参数提取、统计分析等。
5.判断测试结果:根据分析结果,判断 IC 是否符合预期的性能和功
能要求。如果符合,则测试通过;如果不符合,则测试失败。
三、PTFV1 测量方法的优缺点分析
优点:
1.灵活性高:PTFV1 测量方法可以根据 IC 的具体要求,灵活地设计测试程序和激励信号,满足不同场景的需求。
2.适应性强:PTFV1 测量方法可以适应各种类型的 IC,无论是模拟IC 还是数字 IC,都可以采用这种方法进行测试。
有效值测量电路
有效值测量电路
负峰值检测电路:
– 当ui=0时,uc=0,uo=0 – 当ui下降-Um≤ui<0时,VD1截止,
VD2导通, uo= uc=ui
有效值测量电路
– 当ui下降到ui = -um时, uo=uc=ui – 当ui上升-um<ui<um时,VD1导通,
VD2截止, uc不变,uo=uc=um。
有效值测量电路
• 设计任务与技术指标
– 设计一个有效值测量电路 – 信号峰值在50mV~3V之间; – 信号频率小于1KHz – 测量结果与输入电压有效值相等。
Βιβλιοθήκη Baidu效值测量电路
• 实验原理
– 有效值与正弦波峰值的关系: • 有效值=峰值 /1.414=0.707峰值
– 有效值的测量 • 检测峰值 • 按比例放大
有效值测量电路
• 实验要求
– 拟定实验电路 理论计算 选定元器件 – 拟定调试方案 测试项目 所需仪器仪表 – 填写实验报告
• 绘出实验电路图 • 测试数据 • 误差分析 • 画出波形 • 写出调试过程及出现问题的解决方法
arduino单片机数控直流稳压电源毕业设计
arduino单片机数控直流稳压电源毕业设计
Arduino单片机数控直流稳压电源毕业设计
毕业设计的主题是设计一个基于Arduino单片机的数控直流稳压电源。该电源可以通过Arduino控制,实现对输出电压的精确调节和稳定。以下是该毕业设计的主要内容和步骤:
1. 确定设计需求:确定电源的输入电压范围、输出电压范围、输出电流能力和精度要求等。
2. 选取电源模块:选择合适的直流电源模块,以提供稳定的、可调节的输出电压。
3. 连接Arduino控制器:将Arduino单片机与电源模块连接,确保能够通过Arduino控制电源的开关和输出电压。
4. 开发控制程序:使用Arduino编程语言,开发控制程序来实现对电源的控制和输出电压的调节。在程序中,可以使用PID控制算法来实现输出电压的稳定控制。
5. 设计用户界面:为电源设计一个用户界面,可以通过LCD显示屏、按键或旋钮等与用户进行交互,并调节输出电压。
6. 测试和验证:对设计的电源进行测试和验证,确保其能够满足设计需求并稳定地输出所需的电压。
7. 编写文档和报告:撰写设计报告,包括电路图、程序代码、测试结果和分析等,并进行毕业设计答辩。
以上是一个大致的设计流程,具体的步骤和设计细节可能会根据项目需求和资源的可用性而有所不同。
ARDUINO入门及其简单实验7例
ARDUINO入门及其简单实验(7例) (1)
1. Arduino硬件开发平台简介 (1)
1.1 Arduino的主要特色 (2)
1.2 Arduino的硬件接口功能描述 (3)
1.3 Arduino的技术性能参数 (3)
1.4 电路原理图 (4)
2. Arduino软件开发平台简介 (5)
2.1 菜单栏 (5)
2.2 工具栏 (6)
2.3 Arduino 语言简介 (6)
3. Arduino开发实例中所用部分器件 (8)
1. LED简介 (8)
2. 光敏电阻简介 (9)
3. 直流电机简介 (9)
4. 电位器简介 (10)
4. Arduino平台应用开发实例 (10)
4.1【实作项目一】利用LED作光敏电阻采样实验 (10)
4.2【实作项目二】利用PWM信号控制LED亮度 (12)
4.3【实作项目三】单键控制一只LED的亮灭 (15)
4.4【实作项目四】利用PWM控制直流电机转速 (17)
4.5【实作项目五】利用电位器手控LED亮度 (19)
4.6【实作项目六】控制LED明暗交替 (21)
4.7【实作项目七】利用光敏电阻控制LED的亮灭 (23)
ARDUINO入门及其简单实验(7例)
1. Arduino硬件开发平台简介
Arduino硬件是一块带有USB的I/O接口板(其中包括13条数字I/O引脚,6通道模拟输出,6通道模拟输入),并且具有类似于Java、C语言的集成开发环境。Arduino 既可以扩展一些外接的电子元器件,例如开关、传感器、LED、直流马达、步进马达或其他输入、输出装置;Arduino也可以独立运行,成为一个可以跟交互软件沟通的接口装置,例如:Flash、Processing、Max/MSP、VVVV或其他互动软件。Arduino 开发环境IDE全部开放源代码,可以供大家免费下载、利用,还可以开发出更多激发人们制作欲望的互动作品。
基于单片机的电压有效值检测系统设计
基于单片机的电压有效值检测系统设计
庞斯棉
【摘要】The detection of 5-50V input voltage effective value by using single chip microcomputer and AD converter TLC549.The system consists
of a voltage conversion circuit,AD conversion circuit,single chip processing circuit,display circuit,keyboard circuit and power circuit etc..This paper introduces the design of each circuit.The system is simple,can realize the function requirements,slightly modified circuit parameters,can achieve higher input voltage conversion.%利用单片机和AD转换器TLC549实现5-
50V输入电压的有效值的检测。系统由电压转换电路、AD转换电路、单片机处理电路、显示电路、按键电路和电源电路等组成。文章介绍了对各个电路的设计。系统简单、能实现要求功能,稍微修改一下电路参数值,可实现更高输入电压的转换。【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2015(000)007
【总页数】2页(P36-37)
Arduino控制系统的设计与实现
Arduino控制系统的设计与实现
近年来,Arduino控制系统越来越受到科技爱好者的关注。因为可以定制、灵活、易于开发,Arduino控制系统已被应用于各个领域,如机器人、智能家居、测
量控制等。本文将介绍如何设计和实现一个简单的Arduino控制系统。
1.硬件和软件
Arduino控制系统通常由两部分组成:硬件和软件。硬件是由Arduino微控制器、外设模块(如传感器和执行器)和电路板组成的;软件是由程序代码编写的,其中包括控制算法和用户交互接口。
1.1 硬件
Arduino微控制器是这个控制系统的核心。它由一个Atmel AVR微控制器和一
个简单易用的开发环境组成。Arduino有许多型号,例如Arduino UNO、Arduino Mega和Arduino Nano等。由于Arduino开源、定制性强和价格便宜,它被广泛应
用于各种创新项目中。
除了微控制器,控制系统的硬件还需要选择一些适当的外设模块。例如,如果
需要测量温度和湿度,则需要选择温度传感器和湿度传感器;如果需要控制舵机,则需要选择一个舵机控制板。常用的模块还包括LED灯、继电器、红外传感器等。
Arduino的电路板通常由一些输入/输出引脚组成。它们可以连接到外设模块,
以实现控制系统的功能。例如,如果要连接一个温度传感器和一个LED灯,则需
要设置输入引脚用于连接传感器,输出引脚用于连接LED灯。
1.2 软件
Arduino的编程语言基于Wiring编程语言,它是一种简单易用的C编程语言,
可以轻松掌握。它擅长于处理数字和文本数据,同时还支持操作和控制输入/输出
arduino第9课 电压表制作
我们今天要涉及两个新的内容,arduino的串口通讯与模拟口的使用,模拟口之前我们介绍过就是可以测量0-5V的电压,然后对应返回
0-1024的数值,今天我们就要利用arduino模拟口这个功能,来制作一个0-5V的电压表
注意:本实验电路设计没有设计相对复杂的保护电路,所以,千万别
使用超过两节以上的AA电池,并且不要用来测量锂电池或者其他电源!!需要准备的电子元件清单
下面我们来看设计的电路连接图
图上使用1K电阻的目的是在测量端悬空的情况下,将GND的基准电平引导到测量口,避免接口悬空受到干扰,
我们按照电路连接图搭建对应的实物电路
然后就去下载我们的程序,程序源代码如下,会涉及到一些串口的语句和模拟口的语句,具体语法请参考arduino语法手册
ARDUINO 代码复制打印
1./*
2.作者:极客工坊-迷你强
3.时间:2012年6月19日
4. IDE版本号:1.0.1
5.发布地址:
6.作用:介绍使用arduino模拟口测量电压,作为0-5V电压表使用
实验
7.
8.*/
9.
10.float temp; //创建一个浮点型变量temp作为存储空间
准备存放数据
11.void setup()
12.{
13.Serial.begin(9600); //使用9600的波特率进
行串口通讯
14.}
15.void loop()
16.{
17.
18.int V1 = analogRead(A0);
19.//从A0口读取电压数据存入刚刚创建整数型变量V1,模拟口
的电压测量范围为0-5V 返回的值为0-1024
20.float vol = V1*(5.0 / 1023.0);
用Arduino测量电源电压
前段时间买了个晶体测试仪,很好奇他能测得供电的电池电压。我以前一直用ADC采样,不管用什么电源供电,电压如何变化,所得最大值1023对应一定是当前供电电压,它是怎么获得供电电压的真实电压值的呢。网上学习了下,原来AVR单片机有内置的基准电压,比如Promini的328P芯片内部基准电压是1.1V。就是说不管供电电压多大,用ADC采样出来的0~1023这数值对应的电压值是0V~1.1V,超过了1.1V仍然是1023。AVR文档中也指出这个基准值有一定偏差。不过重点是需要设置成内部基准电压测量,查文档得知:ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(REFS0);将REFS1和REFS0寄存器位置1,就是打开了内部参考电压。当然这样就不能用Arduino自带的函数取ADC了,得自己设置寄存器。我是这么配的// 使用内部1.1V基准电压ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(REFS0);//使用14pin脚,也就是arduino的A0脚ADMUX |= _BV(REFS0);//4分频,这采样速度有点快ADCSRA = _BV(ADPS1);//忘记这个寄存器位是干什么的了ADCSRA |= _BV(ADEN);采样函数int Sampler(){ADCSRA |= _BV(ADSC);loop_until_bit_is_set(ADCSRA, ADIF);int val = ADC;bitClear(ADCSRA, ADIF);return val;}但是1.1V的基准电压值太低,测量电压必须比它小。所以给需要测试的电压分压一下。我用了1个150k,1个10k电阻串联,然后A0脚连到2个电阻中间测量,15分之一的电压值肯定在1.1v以下了。然后把取到的值换成电压值:电压值 = ((采样值/1023) * 1.1 ) * (150 + 10) / 10;当然这仍然是有误差的,用万用表测150k的电阻值其实只有147k,10k只有9.7k,为了减少误差,我把公式分开写了。最后结果和万用表测的比较接近了。
正弦电压信号的产生与有效值测量汇总
第四届电子设计竞赛复试实验报告
正弦电压信号的产生与有效值测量
*********************************************************************复试题目:
设计一个频率为1000Hz的正弦波信号发生器,输出幅值为1V左右。用单片机搭建一个系统,精确地测量该信号的有效值。并通过串口送到PC机中,通过串口调试助手软件显示该有效值。
题目要求:
1、设计一个1000Hz的正弦波振荡器,输出幅度转换为1V。
2、用单片机自带10位AD作为模数转换芯片,不允许扩展其它AD。
3、串口以9.6K波特率向PC机传输数据,在串行调试助手中,以10进制格式显示该正弦波的有效值。
********************************************************************
********************************************************************摘要:通过一RC振荡电路,产生1KHz的正弦波,然后经过峰值检波电路,得到其峰值送入Atmega16单片机,由其内部自带ADC处理,并在软件中得到其有效值,经串口发给PC机,并在串口调试助手上显示电压有效值。
关键字:峰值检波有效值ADC 串口
*********************************************************************
********************************************************************* *******************************论文正文****************************** *********************************************************************
基于Arduino的电压有效值测量电路设计与实现
北京邮电大学
电子电路综合设计实验报告
学院:信息与通信工程学院
班级:
姓名:
学号:
实验题目:基于Arduino的电压有效值测量电路设计与实现。
摘要:为了了解Arduino最小系统的搭建和编程方法以及半波整流模拟电路的工作原理,通过搭建Arduino最小系统,测试Blink程序,可以驱动Arduino数字13口LED闪烁。采用uA741搭建半波整流电路,加上滤波电路,通过编写程序可以实现在一定误差范围内用数码管读取正弦波电压有效值,并测试了正弦波在不同频率及峰峰值的情况下读取有效值的准确性,可以看出这种情况下的测量范围是有限的。通过这个实验,对Arduino最小系统有了深刻全面的认识,拓宽了眼界,同时通过对半波整流不同电路类型的搭建摸索,对模拟电路滤波有了更深的认识。也发现Arduino最小系统可以有更多有价值的应用。
关键词:Arduino、半波整流、滤波
实验目的:1、熟悉Arduino最小系统的构建和使用方法;
2、掌握峰值半波整流电路的工作原理;
3、根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数;
4、画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化);
5、熟悉计算机仿真方法;
6、熟悉Arduino系统编程方法。
实验设计:
实验的总体设计分为三部分:Arduino最小系统的实现、半波整流及滤波电路和数码管的显示。三部分连接在一起完成对正弦信号电压有效值的测定。
1、系统组成框图
2、Arduino最小系统的搭建
使用单片机、16M晶振与两个22pf的电容完成最小系统的搭建,但Arduino不光是硬件,需要用Arduino IDE把Bootloader下载进入这个最小的硬件系统中。在单片机的13口接LED灯,通过下载器将blink程序烧入最小系统,可以控制LDE灯的闪烁频率。
Arduino技术及应用-第1章 Arduino 硬件
❖ 数字倍乘标注法主要用于贴片等小体积的电路,在三位数码中,从左至右 第一,二位数表示有效数字,第三位表示10的倍幂或者用R表示(R表示0。)如 :472表示47×102Ω(即4.7KΩ);104则表示100KΩ;R22表示0.22Ω。
❖ 色环标注法使用最多,普通的色环电阻器用4环表示,精密电阻器用5环表 示,紧靠电阻体一端头的色环为第一环,露着电阻体本色较多的另一端头为 末环。每种颜色代表不同的数字,具体含义如下表1-1。
1.1.3 电阻
表1-1 电阻器色环标注法每种颜色含义
颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银
1.1.1 电压、电流与接地
❖ 单点接地 ❖ 工作频率低(<1MHz)的采用单点接地式(即把整个电路系统中的一个结构
点看作接地参考点,所有对地连接都接到这一点上,并设置一个安全接地螺 栓),以防两点接地产生共地阻抗的电路性耦合。多个电路的单点接地方式 又分为串联和并联两种(如图1-2所示)。由于串联接地产生共地阻抗的电路 性耦合,所以低频电路最好采用并联的单点接地式。
1.1.1 电压、电流与接地
❖ 电源地 ❖ 电源地是系统电源零电位的公共基准地线。由于电源往往同时供电给系统中
的各个单元,而各个单元要求的供电性质和参数可能有很大差别,因此既要 保证电源稳定可靠的工作,又要保证其他单元稳定可靠地工作。同时,电源 系统功耗比大,在单层板或者双层板中地线的线宽必须加粗。若在多层板中 ,则应以一层或者多层作为系统的地平面。 ❖ 功率地 ❖ 功率地是负载电路或功率驱动电路的零电位的公共基准地线。由于负载电路 或功率驱动电路的电流较强、电压较高,所以功率地线上的干扰较大,因此 功率地必须与其他弱电地分别设置、分别布线,以保证整个系统稳定可靠地 工作。
arduino相关电路原理
arduino相关电路原理
Arduino的电路原理主要包括两部分:电源模块和稳压器。
对于电源模块,常见的有AMS1117-5.0和XC6206P332。AMS1117-5.0是一种线性稳压器,可以将输入电压稳定在5V 输出。而XC6206P332则是一种线性稳压器,可以将输入电压稳定在3.3V输出。这些稳压器的作用是将输入的电压稳定在特定的输出电压,以满足Arduino及其他电路元件的工作需要。
另外,除了使用线性稳压器,还可以使用开关稳压器或DC-DC转换器来实现电压的稳定输出。开关稳压器是一种高效的降压方案,通过周期性地开关输入电压并使用电感和电容滤波来产生稳定的输出电压。DC-DC转换器则是另一种高效的降压方案,它利用变压器来转换输入电压。这两种方案都可以提供更高的效率和更低的热损耗,但需要更复杂的电路设计和调试。
在Arduino的设计中,还会使用到电路原理图和PCB (Printed Circuit Board)设计。电路原理图是用来表示电路连接关系的图,它用电路元件符号表示电路连接的图。PCB则是将电路原理图转化为实际的电路板设计文件,将电路元件按照原理图中的连接关系焊接在电路板上。
基于Arduino的数字示波器设计
基于Arduino的数字示波器设计
Arduino是一款开源的硬件和软件平台,非常适合初学者学习
电子和编程。基于Arduino开发一款数字示波器,需要以下材料:
1. Arduino Uno板
2. OLED屏幕
3. Potentiometer电位器
4. 电容和电阻器材
5. 杜邦线
示波器主要有两个功能,一个是采集信号,一个是显示波形。
采集信号需要一个输入电路,示波器输入电路通常采用阻容耦合,
保证输入信号不改变原有波形,同时能够减小干扰信号。本设计采
用一个独立的输入电路,可以读取0到5V范围内的电压信号。均压
电路可通过电容放大器解决。
将OLED屏幕与Arduino Uno板相连,使用OLED库显示波形。
调节Potentiometer电位器,使波形在屏幕上移动。
最后,将Arduino编程实现示波器的基本功能,如采集、显示、触发亚分等。具体代码实现可参考相关示例。
总的来说,开发基于Arduino的数字示波器并不难,特别是对
于初学者来说。根据具体需求,可以适当增加模块,定制更强大的
功能。
ptfv1测量方法
ptfv1测量方法
(原创版2篇)
目录(篇1)
1.PTFV1 测量方法的背景和重要性
2.PTFV1 测量方法的具体步骤
3.PTFV1 测量方法的优缺点分析
4.PTFV1 测量方法的应用领域和前景
正文(篇1)
一、PTFV1 测量方法的背景和重要性
PTFV1(Programmable Test Function V1)测量方法是一种针对集成电路(IC)测试的程序化测试方法。随着集成电路技术的不断发展,IC 的规模和复杂度逐渐增加,传统的测试方法已无法满足现代 IC 测试的需求。因此,PTFV1 测量方法应运而生,成为了 IC 测试领域的研究热点。这种方法具有高度灵活性和可编程性,可以有效地提高 IC 测试的效率和准确性。
二、PTFV1 测量方法的具体步骤
PTFV1 测量方法主要包括以下几个步骤:
1.测试平台搭建:首先,需要搭建一个包含 PTFV1 测试软件、测试
硬件和被测 IC 的测试平台。
2.测试程序编写:利用 PTFV1 测试软件,根据被测 IC 的功能和特
性编写相应的测试程序。
3.测试执行:将编写好的测试程序下载到测试硬件,执行测试程序,收集测试数据。
4.数据分析:对收集到的测试数据进行分析,判断被测 IC 是否符合
预期性能要求。
5.测试报告生成:根据测试结果,生成详细的测试报告,包括测试数据、分析结果和结论等。
三、PTFV1 测量方法的优缺点分析
PTFV1 测量方法具有以下优点:
1.高度灵活性和可编程性:PTFV1 测量方法可以根据被测 IC 的特性进行定制化测试,具有较强的适应性。
Arduino实验报告范文
Arduino实验报告范文
一、摘要
Arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台可用来开发独立运作、并具互动性的电子产品也可以开发与PC相连的周边装置同时能在运行时与PC。上的软件进行交互为了测量正弦波电压有效值首先我们设计了单电源供电的半波整流电路并进行整流滤波输出然后选择了通过Arduino设计了读取电压有效值的程序并实现使用此最小系统来测量和显示电压有效值在频率和直流电压幅度限定在小范围的情况下最小系统的示数基本和毫伏表测量的值相同根据交流电压有效值的定义运用集成运放和设计的Arduino最小系统的结合实现了运用少量元器件对交流电压有效值的测量。关键字:半波整流整流滤波Arduino最小系统读取电压有效值
二、实验目的
1、熟悉Arduino最小系统的构建和使用方法;
2、掌握峰值半波整流电路的工作原理;
3、根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数;
4、画出电路原理图(元器件标准化电路图规范化);
5、熟悉计算机仿真方法;
6、熟悉Arduino系统编程方法
三、实验任务及设计要求
设计实现Arduino最小系统并基于该系统实现对正弦波电压有效值的测量和显示
1、基本要求
(1)实现Arduino最小系统并能下载完成Blink测试程序驱动Arduino数字13口LED闪烁;
(2)电源部分稳定输出5V工作电压用于系统供电;(3)设计峰值半波整流电路技术指标要求如下:
输入信号电压范围:0~1V;
频率范围:500Hz~2KHz;
电源电压:5V;
(4)采用Arduino最小系统读取峰值半波整流电路的输出结果并计算正弦波电压有效值;
Arduino电子设计实战指南零基础篇1
第1 章电子学基础
开源硬件的发展,尤其是Arduino 的迅猛发展让更多没有电子背景的人开始进入电子学这个精彩的领域,这里包括电子爱好者、艺术家,甚至是软件开发人员。不需要了解和掌握太多硬件方面的知识,每个人都能结合自己擅长的方面制作出一些有意思的电子作品。通过这些作品他们对电子学产生了浓厚的兴趣,同时也迫切地希望能够较为系统地了解这个神奇的世界。那么,就通过Arduino 来帮助你了解电子学的基础知识吧,为进一步理解身边与电子技术有关的科学知识做一个铺垫。
1.1 什么是电子学
在介绍Arduino 之前,我们先来说说什么是电子学。电子学是一门以应用为主要目的
的学科。它主要研究电子的特性和行为,以及电子器件的物理特征。电子学涉及很多的科学门类,例如,物理、化学、数学、材料科学等。电子技术则是应用电子学的原理来设计和制造电子器件从而解决实际问题。
以上这一段说得很书面也很复杂,通俗来说我们生活中用到的与电有关的东西基本上都属于电子学的范畴,例如,我们用的电脑、手机、照相机,家里摆的电视、空调、冰箱、洗衣机,商店的霓虹灯、车站的信息牌、公交车上的打卡机、马路上的监控摄像头等,电子学已经深入到生活的方方面面。
1.2 电子学的发展
电子学诞生迄今只有130 多年的历史,它是在早期的电磁学和电工学的基础上发展起来的。在电子学诞生之前,人类对于电磁现象的研究已相当深入,一系列物理定律已经确立。与此同时,人们对电磁学的利用也达到了一定的水平,有线电报和有线电话已相继发明,并且有了横贯美洲大陆的电报、电话线路和横跨大西洋的海底电缆。爱迪生发明了白炽灯。所有这些都为电子学的诞生奠定了基础。
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综合实验1
一、实验题目
基于Arduino的电压有效值测量电路设计与实现
二、项目背景
Arduino是源自意大利的一个基于开放原始码的软硬件平台,该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。Arduino 可用来开发独立运作、并具互动性的电子产品,也可以开发与PC相连的周边装置,同时能在运行时与PC上的软件进行交互。
Arduino的电路板硬件可以自行焊接组装,也可以购买已组装好的成品;而开发环境软件则可通过网络免费下载与使用。目前Arduino的硬件部分支持Atmel的A Tmega 8、ATmega 168、ATmega 328等微处理器。此外,Arduino方案获得2006年Prix Art Electronica电子通讯类方面的荣誉奖。Arduino的硬件电路参考设计部分是以知识共享(Creative Commons;CC)形式提供授权,相应的原理图和电路图都可以从Arduino网站上获得。
Arduino特点:
●开放原始码的电路图设计,程式开发界面免费下载,也可依需求自己修改;
●具有多通道的数字I/O、模拟输入、PWM输出;
●具有10bit的ADC;
●Arduino 可使用ISCP线上烧入器,自行将新的IC芯片烧入“bootloader”;
●可依据官方电路图,简化Arduino模组,完成独立运作的微处理控制;
●可快速、简单、方便地与传感器、各式各样的电子元件、电子电路进行连接;
●支援多样的互动程序,如Flash、Max/Msp、VVVV、Processing等;
●使用低价格的微处理控制器;
●可通过USB接口供电。
三、实验目的
1、熟悉Arduino最小系统的构建和使用方法;
2、掌握峰值半波整流电路的工作原理;
3、根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数;
4、画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化);
5、熟悉计算机仿真方法;
6、熟悉Arduino系统编程方法。
四、实验要求
设计实现Arduino最小系统,并基于该系统实现对正弦波电压有效值的测量和显示。
1、基本要求
(1)实现Arduino最小系统,并能下载完成Blink测试程序,驱动Arduino数字13口LED闪烁;
(2)电源部分稳定输出5V工作电压,用于系统供电;
(3)设计峰值半波整流电路,技术指标要求如下:
●输入信号电压范围:0~1V;
●频率范围:500Hz~2KHz;
●电源电压:5V;
(4)采用Arduino最小系统读取峰值半波整流电路的输出结果,并计算正弦波电压有效值;
(5)测量出的有效值通过Arduino串口监视器进行读取。
2、提高要求
(1)用数码管显示正弦信号有效值的测量结果;
(2)用Arduino最小系统直接读取正弦信号计算有效值,比较不同测试方法的测量误差;
(3)自拟其他功能。
3、提交材料
(1)实验报告(含仿真结果、原理图)
(2)峰值半波整流等相关电路的仿真文件;
(3)Arduino程序;
(4)电路原理图文件。
五、实验考核
在题目的完成过程中,进行分阶段考核:
1、检查电源电路部分,输入7~10V,测量输出结果;
2、检查Arduino最小系统的完成情况,可以驱动数字13口LED的Blink闪烁;
3、检查峰值半波整流电路输出,用示波器测量是否满足电压和频率范围要求;
4、检查整流滤波电路,用示波器测量是否满足电压和频率范围要求;
5、完成系统设计,检查Arduino最小系统读取的正弦波电压有效值,并与示波器或者毫伏表的测量结果进行比较;
6、检查电路各个模块搭接的电路是否合理及规范;
7、检查电路设计过程中仪器及材料的使用情况。
六、设计思路提示
1、系统组成框图
Arduino电压有效值测量电路包括峰值半波整流电路、最小系统、显示、稳压电路四部分(图1),其中最小系统包括微处理器、振荡电路、下载电路和测试电路。
图1 Arduino应用系统
2、Arduino最小系统的设计与实现
各个Arduino产品其实都是对Arduino最小系统的各种功能扩展与集成,万变不离其宗,如果自己会做Arduino最小系统,就可以很方便地定制出特殊功能的专用Arduino。
我们就用市面上最常见的ATMEGA8芯片来介绍怎样自己搭建一个最小系统,DIP封装的ATMEGA8芯片的引脚图如图2所示。
图2 ATMEGA8引脚图
一个最小系统只需要一个16M晶振与两个22PF电容,按照图3连接9、10引脚即可。
图3 Arduino最小系统
最小系统的硬件部分很简单,但是Arduino并不单单是硬件,一定要有配套的软件,需要使用Arduino IDE(集成开发环境)把Bootloader下载进入这个最小的硬件系统中。
USBtinyISP是一款为AVR单片机设计的基于USB接口的ISP下载线,使用它可以为大部分AVR单片机下载程序。在Arduino IDE中,USBtinyISP是被Arduino支持的下载线,可以用来下载Bootloader。
安装USBtinyISP所需要的驱动程序后,在系统的硬件管理器中,能够找到“USBtinyISP AVR Programmer”,表明该下载线已经可以使用,并可同时为Arduino供电。用6芯的连接线将USBtinyISP和Arduino上的ICSP按照图4连接,实物连接图参考图5。