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南奔万里空,脱死锋镝余

Arduino Mega 2560 Reference Design原理图解读

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(ArduinoIDE)

  • 电源模块
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    ‘IC1’和’IC2’是两个低压差三路稳压器,起着降压以及稳压的作用。图中的输出是+5V,但我们实测输入电压为9V左右,输出电压为4.7V。
      这里为什么要进行降压处理了?原因很简单,我们都知道功耗和电压成正比,即电压越大,电子产品的功耗越大(P=UI)。但是采用低电压供电在技术和硬件方面的要求更高。
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    在正常情况下,电压应该是不随时间的改变而改变,但在某些时刻,因为外界的干扰或者电路本身设计的问题会造成电压的衰减。电压衰减造成信号在传输过程的衰减,就可能影响到电路之间的通信。
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    在理想情况下,电路电压的输入为9V,且不为时间的改变而改变,如上图的虚线所示。但实际项目中,电压往往是不稳定的,如上图波浪线所示。所以我们用一个降压稳压电路来稳定其电压,如上图直线所示。
    降压电路:稳定电压,消耗多余功率。(根据公式P=UI,电压降低了,其功率也会降低。而降低的功率主要由降压电路所消耗,主要方式为散热,所以这也是为什么一般电路的电源模块温度比其他模块高的原因)。
    期望 因为多余的功率通过散热的形式消耗难免让人觉得可惜,所以就开关电源就诞生了。

同时我们也看到电源模块有几个电容,电容的主要作用是滤波和储能。一般电容为47uF或者470uF。通常使用小电容滤除高频干扰,大电容消除低频干扰。

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因为电容的存在,所以高低电平的转换也由左图变成了右图。

  • 复位

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当按下复位键后,GND和RESET短接,拉低了电平(注意,芯片上的RESET脚和服务模块的RESERT脚是连在一起的,只要中间没有其它电容电阻这些器件,电压是相等的)。用示波器观察,按下复位键时,电平会拉低,当松开时,电平又升高。
大家可能注意到30号管脚和其他管脚不一样,在最右边有一个圆圈。这个表示该管脚只对低电平有效。

  • 晶振
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用郑BOSS的话讲,作为专业人士,看到XTAL就要本能的反应是“晶振”,这里是使用的一个16MHz的晶振,晶振在电路中起着非常重要的作用(具体作用还请读者自行百度),相当于人的心脏。
如果用示波器看晶振的波形,你可以看到一个很漂亮的正弦波(这里省略照片,因为在笔者准备拍照的时候电路板被小伙伴给弄冒烟了),感兴趣的同志可以自己试一下。

  • 运算电路
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    这个电路实现反馈。如果5脚电压大于+3V3,即7脚翻转为高平。

  • PWM(Pulse-Width Modulation 脉冲宽度调制)
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通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。进而来控制步进电机,来一个脉冲步进电机动一下。

最后还有一些关于万用表、示波器、学生电源等仪器的使用,感兴趣的同学自行百度。

本篇文章对大家看电路原理图有所帮助,如有不妥的地方也请各位老司机多多指出。

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