Tutorial de Arduino Uno [Pinout]

En este tutorial se aprende todo lo que hay que saber sobre el Arduino Uno: hoja de datos, pinout detallado, fuente de alimentación y el consumo de energía

En este tutorial aprenderás todo lo que debes saber sobre el Arduino Uno:

  • Ficha técnica
  • ¿Cuál es el pinout del Uno?
  • ¿Cuál es la mejor fuente de alimentación para este microcontrolador?
  • ¿Cómo reducir el consumo de energía del Arduino Uno?
  • Ventajas y desventajas del Arduino Uno.
  • Compara el Uno con otros microcontroladores basados en Arduino y ESP8266.
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Hoja de datos de Arduino Uno

El Arduino Uno es una placa de microcontrolador, basada en el microcontrolador ATmega328P (para Arduino UNO R3) o ATmega4809 (para Arduino UNO WIFI R2) de Atmel y fue la primera placa alimentada por USB de Arduino. Atmega328 y ATmega4809 vienen con un cargador de arranque incorporado, lo que hace que sea muy fácil actualizar la tarjeta con su código. Como todas las placas Arduino, puede programar el software que se ejecuta en la placa utilizando un lenguaje derivado de C y C ++. El entorno de desarrollo más simple es Arduino IDE.

La siguiente tabla contiene la ficha técnica de la tarjeta del microcontrolador:

PlacaArduino UNO R3
MicrocontroladorATmega328p
ProcesadorAVR 8 bits
Tensión de funcionamiento5V
Tensión mínima de funcionamiento2,7V
Máxima tensión de funcionamiento6V
Placa IDE de ArduinoArduino/Genuino Uno
Alimentación a través de VIN,VCC7V…12V
Pines de E/S digitales (con PWM)14 (6)
Pines de entrada analógica6
Resolución ADC10 bits (0…1023)
Pines de salida analógica0
SPI/I2C/I2S/UART1/1/0/1
Corriente CC máxima por pin de E/S20 mA
Corriente CC máxima por pin de 3V50 mA
Memoria flash32 KB
SRAM2 KB
EEPROM1024 bytes
Velocidad de reloj16 MHz
Longitud x Anchura69mm x 53mm
Se adapta a la placa de pan estándarno
WIFIno
Bluetoothno
Sensor táctilno
CANno
Interfaz MAC Ethernetno
Sensor de temperaturano
Sensor de efecto de paredno
Toma de corriente
Conexión USB
Conexión a la bateríano
ProgramableArduino IDE
Regulador de tensión de 5VNCP1117ST50T3G
Tensión de salida5V
Máxima tensión de entrada20V
Tensión de entrada mínima6,5V
Corriente de salida máxima1A
Máxima caída de tensión1,2V @ 800mA
Corriente de reposo típica6mA
Regulador de voltaje de 3,3 VLP2985-33DBVR
Tensión de salida3,3V
Tensión de entrada máxima16V
Tensión de entrada mínima3,9V
Corriente de salida máxima150mA
Máxima caída de tensión350mV @ 150mA
Corriente de reposo típica1,5mA
Consumo de energía a 9V
Guión vacío de referencia [mA]98,43
Reducir la velocidad del reloj [mA]42,76
Modo de bajo consumo [mA]27,85
Consumo de energía a 3,3V
Velocidad de reloj [mA]11,55
Modo de bajo consumo [mA]11,45

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Pinout Arduino Uno

Pinout Arduino Uno

El Arduino Uno tiene muchos pines diferentes, por lo que queremos repasar los diferentes tipos de pines.

El Uno tiene un total de tres pines de alimentación de los cuales uno tiene un voltaje de suministro de 3.3V y dos pines proporcionan 5V. Todos los pines de alimentación tienen una corriente máxima de 50 mA. Puede usar el pin VIN para alimentar todo el microcontrolador con un voltaje entre 7V-12V, también perfecto para una batería. Por supuesto, si tiene clavijas de alimentación, también necesita clavijas de tierra para cerrar el circuito eléctrico. El Arduino Uno tiene un total de tres pines de tierra que están conectados internamente.

Para conectar sensores analógicos como un sensor de temperatura, el Arduino tiene seis pines analógicos. Internamente, la señal analógica se convierte en una señal digital con un convertidor de analógico a digital (ADC) de 10 bits. Por lo tanto, los voltajes analógicos están representados por 1024 niveles digitales (0-1023). También puede utilizar un pin analógico para escribir señales analógicas con la función digitalWrite (Ax) donde Ax es el pin analógico, por ejemplo A3.

El Arduino Uno tiene un total de 14 pines digitales que proporcionan una corriente máxima de 20 mA. Seis de los 14 pines de E / S digitales son capaces de emitir una señal PWM.

Si desea comunicarse entre varios dispositivos, necesita pines de comunicación también proporcionados por Arduino. El microcontrolador tiene para cada protocolo de comunicación (I2C, SPI, UART) un grupo de pines.

Fuente de alimentación Arduino Uno

La fuente de alimentación de Arduino Uno depende de los componentes eléctricos que se encuentran en la PCB. La siguiente imagen ofrece una descripción general de todos los componentes relevantes para obtener una descripción general de los diferentes niveles de voltaje en el Arduino, así como las corrientes máximas.

Descripción general de la corriente de voltaje de Arduino Uno

El componente principal del Arduino Uno es el microprocesador ATmega328p. La siguiente tabla muestra la tensión mínima, operativa y máxima.

Microcontrolador Tensión mínima Tensión típica Tensión máxima

ATmega328p2,7 V5V6V

Dado que los voltajes de funcionamiento son de 5 V, hay dos reguladores de voltaje integrados que proporcionan un voltaje de salida estable de 5 V y 3,3 V.

Reguladores de voltaje Arduino Uno

La siguiente tabla muestra los detalles técnicos importantes de los reguladores de voltaje con respecto a la fuente de alimentación.

Voltaje de salida del regulador de voltaje Voltaje de entrada máximo Corriente de salida máxima

NCP1117ST50T3G5V20 V800 mA
LP2985-33DBVR  3,3 V16 V150 mA

El NCP1117ST50T3G está conectado al pin VIN y al enchufe de alimentación de CC. Técnicamente, el voltaje de entrada máximo es de 20 V, pero dado que a 20 V el regulador de voltaje produce mucho calor y se rompería después de poco tiempo, se recomienda proporcionar un voltaje de entrada entre 7 V y 12 V. El NCP1117 proporciona un voltaje de salida estable de 5 V y una corriente máxima de 800 mA para el ATmega328p.

El ATmega328p también se puede alimentar a través de la conexión USB, que uso mucho en mis proyectos. No es necesario un regulador de voltaje ya que la conexión USB ya está regulada por la salida USB de su PC o portátil. El consumo de corriente máximo de la conexión USB es de 500 mA.

El segundo regulador de voltaje, 3.3V LP2985, tiene un voltaje de entrada de 5V y reduce el voltaje a 3.3V para el pin de 3.3V del Uno. Respecto a la ficha técnica LP2985, la corriente máxima es de 150mA pero en el Sitio web oficial de Arduino, la corriente máxima debe ser de 50 mA. Nunca he necesitado más de 50 mA en el pin de 3,3 V, pero en mi opinión debería ser posible un consumo de corriente de alrededor de 100 mA.

El pin de 5V del Arduino Uno está conectado directamente al regulador de voltaje de 5V y admite una corriente máxima que se define por la diferencia de la corriente suministrada por el regulador de voltaje y la corriente del ATmega328p.

Corriente máxima para pines de E / S

Cada pin de E / S admite una corriente máxima de 40 mA, pero no es posible extraer una corriente de 40 mA en cada pin porque se debe considerar la carga de corriente máxima permitida de los registros del puerto.

Los pines digitales y analógicos del ATmega328p están conectados a diferentes registros de puerto y cada registro de puerto admite una corriente máxima permitida que depende de si el registro se utiliza como fuente o como receptor. pizarra A continuación se muestra qué pin está asignado a qué registro de puerto, así como la corriente máxima.

Pines

D0…D4

D5…D7

D8…D13

A

Registro de puertos

D0…D4

D5…D7

B0…B5

C0…C5

Fuente de corriente máxima 150mA

Máxima corriente absorbida 100mA

Hay un total de 3 registros de puerto: D, B, C. Todos los pines digitales D0… D13 están asignados a los registros D y B. Para la corriente máxima, el registro de puerto D está separado. Todos los pines analógicos pertenecen al registro del puerto C.

La corriente máxima, si los pines son una fuente de corriente, es de 150 mA. La suma de todos los pines en el registro del puerto de color no debe exceder los 150 mA:

  • Fuente de corriente del registro de puerto D0… D4 + C0… C5 150 mA
  • Fuente de corriente del registro de puerto D5… D7 + B0… B5 <150mA

Si el pin de E / S es un sumidero de corriente, la corriente máxima es de 100 mA y se divide en tres grupos:

  • Disipador de corriente de registro de puerto D0… D4 <100mA
  • Disipador de corriente de registro de puerto D5… D7 + B0… B5 <100mA
  • Disipador de corriente de registro de puerto C0… C4 <100mA

Cómo alimentar Arduino Uno: 3 posibilidades

Hay 3 formas de alimentar su Arduino Uno, ya que un regulador de voltaje proporciona un voltaje regulado y estable para el microprocesador:

  1. Cable USB: la forma más popular y fácil de alimentar el microcontrolador es a través de un cable USB. La conexión USB estándar entrega 5 V y le permite consumir 500 mA en total.
  2. Toma de corriente CC: la toma de corriente CC se puede utilizar como fuente de alimentación. Si compra una toma de corriente de CC, asegúrese de que el adaptador de corriente de la toma proporcione un voltaje entre 7V y 12V.
  3. Pin VIN: si utiliza una fuente de alimentación externa como una batería, puede utilizar el pin VIN. El voltaje debe estar entre 7V y 12V. Por lo tanto, puede alimentar el Uno con una batería externa de 9 voltios.

No puede alimentar la placa con el enchufe cilíndrico y el VIN GPIO al mismo tiempo, porque hay un diodo de protección de polaridad, que conecta el positivo del enchufe cilíndrico al pin VIN, clasificado en 1A.

También puede alimentar el microcontrolador Arduino desde el pin de 5V. Esto no se recomienda porque omite el regulador de voltaje NCP1117 y necesita asegurarse de que el nivel de voltaje sea estable.

No es posible alimentar el Arduino Uno a través del pin de 3.3V porque el regulador de voltaje evita que la corriente fluya en la dirección opuesta.

Consumo de energía de Arduino Uno

El consumo de energía del Arduino Uno obviamente depende de los dispositivos eléctricos conectados y de la tarea que se está realizando. Pero cuando estamos interesados ​​en el consumo de energía, la mayoría de las veces queremos saber cómo reducir el consumo de energía del Arduino Uno.

La siguiente imagen muestra el consumo de energía del Arduino Uno en diferentes configuraciones.

Consumo de energía de Arduino Uno

El Arduino Uno tiene el consumo de energía de referencia de 9V más alto de todas las placas Arduino que he medido:

  • Arduino Mega R3: 73,19 mA
  • Arduino Nano3: 22,05 mA
  • Arduino Pro Mini 5V: 14,62 mA

Pero puede reducir el consumo de energía del Arduino Uno reduciendo la velocidad del reloj de 8 MHz a 42.76mA y si también reduce la fuente de alimentación a 3.3V, su consumo de energía es de 11.55 mA. Eso es una reducción de alrededor del 88%.

Otra opción para reducir el consumo de corriente es utilizar el Biblioteca de bajo consumo de Rocketscream. Con un suministro de 9V, el consumo de corriente se reduce a 27.85mA y obtienes el menor consumo de energía para el Arduino Uno de 11.45mA con un suministro y uso de 3.3V. Modo de bajo consumo.

Los siguientes scripts de muestra configuran Arduino Uno en modo de hibernación durante 8 segundos con el uso de la biblioteca de bajo consumo. También he escrito un tutorial paso a paso, cómo reducir el consumo de energía de Arduino donde también ves cómo reducir la velocidad del reloj.

#include "LowPower.h"

void setup()
{
    // No setup is required for this library
}

void loop() 
{
    // Do something here
    // Example: Read sensor, data logging, data transmission.

    // Enter power down state for 8 s with ADC and BOD module disabled
    LowPower.powerDown(SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF);  
}

Puede encontrar una comparación completa del consumo de energía en diferentes modos de energía de múltiples placas de microcontroladores Arduino, ESP8266 y ESP32 en mi libro electrónico gratuito Hoja de datos de microcontroladores.

Ventajas y desventajas de Arduino Uno

Ventajas

  • La posibilidad de utilizar un Power Jack como fuente de alimentación.
  • 6 pines de entrada analógica son más que suficientes para la mayoría de los proyectos. Las 1 entradas analógicas del EPS8266 son demasiado pocas para algunos proyectos.

Desventajas

  • Para el Uno R3, no hay WiFi incorporado. Debido a que la mayoría de mis proyectos están relacionados con la industria de IoT, utilizo WiFi en casi todos mis proyectos.
  • El Uno no tiene un modo de sueño profundo en comparación con el ESP8266.

Conclusión

El Arduino Uno es la placa Arduino estándar que es una buena placa para principiantes. El único inconveniente real es la falta de WiFi. Así que asegúrese de que si su proyecto ya está usando una conexión WiFi o si desea tener esta función para actualizar su proyecto en el futuro, compre la versión Uno con WiFi incluido. ¿Qué opinas del Uno? ¿Utiliza esta tarjeta y por qué la compró? Utilice la sección de comentarios a continuación para sus respuestas.


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