Arduino互換ボート

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Arduinoを知ることは、様々なタイプのテクノロジーを作成するための最初のステップです。したがって、最初のステップは、Arduinoボードの完全な操作を習得することです。

この指導では、Arduino互換ボードの完全な回路を習得するためのステップバイステップを学習することができます。

したがって、私たちの目的は、2ドルの<a href="https://jlcpcb.com/JPA" rel="nofollow">JLCPCB</a> Arduino互換ボードを使用したプロジェクトを通じて、ArduinoUNOと同じサイズと寸法の独自のArduino互換ボードを作成する方法を教えることです。

以降、部品表中のすべてを提供し、回路がどのように機能するかを説明し、<a href="https://easyeda.com/" rel="nofollow">EasyEDA Software</a>を使用してArduinoPCB互換ボードを構築します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　用品

01 x Crystal 16 MHz
02 x 22pF Ceramic Capacitor
01 x ATMEGA328P
02 x Eletrolytic Capacitor 0.1 uF
02 x Eletrolytic Capacitor 0.33 uF
01 x Jack Connector 2.1 mm
01 x Ceramic Capacitor 100nF
04 x Resistor 1kR
01 x Resistor 10kR
04 x LED 3 mm
01 x Pin Header 2x3 - 2.54 mm
01 x Diode 1N4001
01 x ASM1117 3.3V
01 x ASM1117 5V
01 x Pin Header 1x5 - 2.54 mm
01 x Switch Button 6x6x5 mm


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ1：Arduino UNO電子回路図を支配する

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/342d9795-e256-ee69-b54e-cd33cef15720.png)　![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/dbb6d4c8-d2a0-9b58-c698-0db8f5e07cb7.png)



<a href="https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-uno-schematic.pdf" rel="nofollow">Arduino Electronic Schematic</a>を支配するための最初のステップは、Arduino電子回路図を知ることです。この電子回路から、Arduinoボードがどのように機能するか、そして独自のArduino互換ボードを構築する方法も学びます。

以下、Arduino互換ボードの完全なプロジェクトを紹介します。

Arduino電子回路には、以下に示すいくつかの重要な回路があります：

Power Supply;
Reset Circuit;
Programming Circuit;
Oscillator Circuit;
Circuit of the ATMEGA328P Microcontroller;
LED-Powered Circuit Signaler;
Connector for the Atmega328P Pins.

回路に基づいて、Arduino互換ボードを構築します。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ2：Arduino互換ボードの電子回路図
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/8c93713d-a523-9209-75aa-8e3264c963ed.png)


Power Supply;
Reset Circuit;
Programming Circuit;
Oscillator Circuit;
Circuit of the ATMEGA328P Microcontroller;
LED-Powered Circuit Signaler;
Connector for the Atmega328P Pins.

以降、この回路の各部分がどのように機能するかを示します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ3：電源の回路
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/fe0c2365-8fa1-3185-3043-42b06d1fbaa2.png)

電源回路は、Arduino互換回路基板全体に電力を供給するために使用されます。この回路は、Arduino互換カードのコネクタピンでの入力電圧、5V、および3.3Vの3つの異なる電圧を提供します。

この回路は7Vから12Vの電圧で電力を供給できますが、最大9Vを供給することをお勧めします。

2.1 mmジャックコネクタで回路に電力を供給した後、入力電圧は2つの電圧レギュレータ回路を通過します。

電圧は、AMS1117 5VICおよびAMS11173.3VICによって調整されます。 AMS1117 5V ICは、ATMEGA328Pマイクロコントローラーに電力を供給するためと5Vの安定化電圧を提供するために使用されます。 AMS1117 CHIPは、ボードコネクタに3.3Vの電圧を供給するために使用されますが、この電圧値を使用して動作する一部のモジュールとセンサーに電力を供給します。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ4：リセットと発振回路
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リセット回路は、ATMEGA328Pマイクロコントローラのピン1に接続されたボタンと抵抗で構成されています。ボタンを押すと、リセットピンは0Vの電圧電力を受け取ります。このように、マイクロコントローラーはボタンによって手動でリセットされます。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ5：ATMEGA328P電子回路図
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ATMEGA328P回路を上の図に示します。 ATMEGA32Pマイクロコントローラーが機能するには、次の3つのことが必要です。

Reset circuit
16MHz Crystal Oscillator Circuit;
5V Power Circuit.



リセット回路と発振器は以前に紹介されています。
最後に、5V電源はAMS11175V電圧レギュレータの電圧出力から取得されます。彼は、電圧の調整とATMEGA328Pマイクロコントローラーへの通電を担当しています。

次に、ATMEGA328PCHIPプログラミング回路とオンサーキット信号LEDを紹介します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ6：ATMEGA328PCHIPプログラミング回路と回路内信号LED
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このArduino互換ボードにはUSBポートがありません。このように、USB-TTLコンバータモジュールを使用します。

ATMEGA328Pのプログラムに使用されるモジュールはFT232RLです。このモジュールは、DTRピンがあるために使用されます。このモジュールを通して、ヘッダーのオスピンに接続し、5つのピンを介してATMEGA328Pをプログラムします。

プログラムに使用されるピンは、VCC（+ 5V）、GND、RX、TX、およびDTRです。

この回路に加えて、回路内信号LEDがあります。このLEDは、arduino互換ボードの電源がオンになったことを通知するために使用されます。

回路基板に通電すると、AMS1117 5V電圧レギュレータの電圧がこのLEDに到達し、通電されます。

最後に、Arduino互換のボードコネクタがあります。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ7：コネクタとArduino UNOシェイプ

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Arduino互換ボードで優れたユーザーエクスペリエンスを作成するために、Arduino UNOボードに似た形状を使用しました。

可能な限り、マイクロコントローラーのすべてのピンはArduino UNO形状で接続されています。このように、私たちのプリント回路基板は、上記のようにArduino UNOの形状になります。

形状を通して、ユーザーはArduino UNOと同様の優れたエクスペリエンスを得ることができます。

したがって、この電子回路図を使用して、プリント回路基板のプロジェクトを作成しました。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ8：プリント回路基板プロジェクト

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![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/42ab022c-420b-bbc7-7bc6-a063ae552166.png)![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/2ed6161e-0f05-0943-d77d-e1e08d5128ea.png)

Arduino互換ボードを作成するために、このプロジェクトはEasyEDAPCBプロジェクト環境を通じて開発されました。

このようにして、すべてのコンポーネントが編成され、その後、トレースが作成されます。したがって、上記のPCBは、前に引用したArduino UNOに似た形状で作成されました。

上の図では、回路基板は2Dおよび3Dの回路図モデルで示されています。

最後に、回路基板が作成された後、ガーバーファイルが生成され、<a href="https://jlcpcb.com/JPA" rel="nofollow">JLCPCB</a>電子回路基板会社で製造するために出荷されました。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ9：Arduino互換プリント回路基板

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上記は、Arduino互換プリント回路基板の結果を示しています。ご覧のとおり、プリント基板は高品質で、プロトタイプは問題なく動作します。

プリント回路基板のすべての回路を評価した後、プリント回路基板のコンポーネントをPCBに組み立てます。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ10：プリント回路基板を組み立てる
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Arduino互換ボードはコンポーネントの組み立てが非常に簡単です。その構造で可能なように、それはあなたの構造にはんだ付けするための29のコンポーネントを持っています。このようにして、27個のコンポーネントのみがピンスルーホールを介して組み立てられます。したがって、このボードで使用されているコンポーネントの93.1％は、すべてのユーザーがはんだ付けできます。

他の2つのSMDコンポーネントは、PCB表面に非常に簡単にはんだ付けできます。

このように、このPCBを使用して、独自のArduino互換ボードを構築する方法やその他のアクティビティを作成する方法を生徒に教えることができます。

最後に、Arduino互換ボードを囲むためにレーザーカットでボックスを構築します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ11：Arduino互換ボード用のエンクロージャボックス

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![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/f2539da8-600e-9fb5-bbeb-1bcccb629245.png)

レーザーカットボックスは、Arduino回路を格納して保護するように設計されています。このボックスは、中密度繊維板またはアクリル素材で作成でき、1つの素材で作成する必要があります。

エンクロージャーボックスの製造には、オンラインソフトウェアの<a href="https://pt.makercase.com/" rel="nofollow">Maker Case</a>を使用します。したがって、このソフトウェアを介して、幅、高さ、深さなどのパラメータを挿入することができます。

最後に、エンクロージャーにプリント回路基板があります。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ12：Arduino互換ボードのファイルをダウンロードする

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/1873014/a9ee143c-04a0-f7c7-78a8-a72af71e0a4b.png)

PCBを製造するためにPCBファイルをダウンロードする必要がある場合は、次のリンクからファイルをダウンロードできます。

<a href="https://easyeda.com/silicioslab/arduinojlcpcb" rel="nofollow">Download PCB File Projects</a>

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ステップ13：謝辞

この記事を作成するためのPCBArduino互換ボードオープンソースプロジェクトを提供してくれた<a href="http://www.jlcpcb.com/JPA" rel="nofollow">JLCPCB</a>に感謝します。

また、現在、<a href="http://www.jlcpcb.com/JPA" rel="nofollow">JLCPCB</a>には日本語バージョンの公式サイトがあります。日本人に対しての２３ドルクーポンのサービスがあるので、どうぞご自由にお使いください。