아두이노 우노(Arduino Uno)
Arduino Uno는 ATmega328P를 기반으로 하는 마이크로컨트롤러 보드입니다.
ATmega328P는 ATMEL사에서 만든 8-bit RISC 마이크로컨트롤러로 32KB 플래시 메모리를 내장하여 ISP(In-System Programmable, 시스템 내에서 프로그래밍 가능)를 지원합니다.
RISC(Reduced instruction set computer - 축소 명령어 집합 컴퓨터)는 CPU 명령어의 개수를 줄여 명령어 해석 시간을 줄임으로써 실행 속도를 빠르게 한 방식입니다.
또한, 14개의 디지털 입력/출력 핀과 6개의 아날로그 입력 핀, 전원 출력 핀, 16MHz 세라믹 공진기, USB 연결 잭, 전원 잭, ICSP 헤더, 리셋 버튼으로 구성되어 있습니다.
아두이노 우노 정품은 아두이노 스토어(https://store-usa.arduino.cc/collections/boards/products/arduino-uno-rev3)에서 23달러에 구매할 수 있습니다. 국내에서는 3만원대 가격으로 구매할 수 있습니다.
아두이노는 오픈소스 하드웨어(Open Source Hardware)로 누구나 제작, 수정, 유통할 수 있습니다. 그래서 호환 제품들이 많이 제작되어 유통되고 있습니다. 호환 제품들은 비교적 저렴한 가격으로 유통되고 있습니다. 국내에서는 만원 이내로 호환 제품을 구매할 수 있습니다.
아두이노 우노 보드만으로는 다양한 기능을 하는 IoT를 제작할 수 없습니다.
다양한 정보를 입력받을 수 있는 입력 기기나 센서, 정보를 출력하는 LED, LCD, 모터 등 다양한 부품들이 필요합니다. 이런 부품들을 개별로 구매하는 것은 번거롭습니다.
만약 처음 아두이노를 접하시는 거라면 키트 제품을 구매해서 학습하는 것을 추천합니다. 입문용 키트 제품은 3만원 이내로 구매하실 수 있습니다.
아두이노 우노 언팩하기
개별 포장되어 있어 괜찮아 보입니다.
호환 제품이지만 입/출력 핀과 보드 색상만 제외하고는 정품과 같습니다.
아두이노 우노 전원 연결하기
전원 잭에 9V 건전지를 연결합니다.
만약 9V 건전지가 없으시면 USB-B 케이블을 보조배터리나 5V 전원 공급기에 연결하면 됩니다.
전원이 연결되면 30초 동안 아두이노 보드에 있는 ON에는 초록색으로 불이 들어오고 L(내장형 LED - 디지털 13번과 연결되어 있습니다.)에는 주황색으로 불이 깜빡거립니다. (내장된 프로그램을 로드합니다. 하지만 내장된 프로그램이 아직 없습니다.)
만약 USB-B 케이블을 보조배터리에 연결했다면 아두이노 우노 보드의 전원은 30초 후 차단됩니다.
그렇지만 테스트를 해보니 아두이노 우노 보드의 전원 출력 핀은 약 100초 동안 유지됩니다.
USB-B 케이블을 PC에 연결하거나 전원 잭을 이용하면 전원을 끊김 없이 사용할 수 있습니다.
아두이노 우노 PC 연결하기
USB 연결 잭에 USB-B 케이블을 연결하고 USB-B 케이블을 PC의 USB에 연결합니다.
전원이 연결되면 계속적으로 아두이노 보드에 있는 ON에는 초록색으로 불이 들어오고 L에는 주황색으로 불이 깜빡거립니다.
아두이노 우노 보드 전원으로 LED 불 켜기
1. 아두이노 우노 보드의 전원 출력 핀에 전원 사용을 위해 GND로 검은색 M-M 타입 점퍼 와이어를 꼽고 5V에 빨간색 M-M 타입 점퍼 와이어를 꼽습니다.
점퍼 와이어(Jumper Wire)
아두이노 우노 보드와 브레드 보드(Bread Board)를 연결하거나 브레드 보드(Bread Board)에서 입력 센서 모듈이나 출력 모듈을 연결하여 때 사용됩니다.
M 타입은 연결부에 핀이 노출되어 있어 수단자(Male)라고 합니다.
F 타입은 연결부에 핀이 들어갈 수 있게 되어 있어 암단자(Female)라고 합니다.
M-M 타입 점퍼 와이어
- 아두이노 우노 보드와 브레드 보드(Bread Board)를 연결할 때
- 브레드 보드(Bread Board)안에서 다른 열이나 다른 위치로 연결할 때
M-F 타입 점퍼 와이어
- 아두이노 우노 보드와 입력 센서 모듈이나 출력 모듈을 연결 때
- 브레드 보드(Bread Board)와 입력 센서 모듈이나 출력 모듈을 연결 때
F-F 타입의 점퍼 와이어
- M-M 타입 점퍼 와이어 2개를 연장하여 연결을 연결 때
- 아두이노 나노 보드와 입력 센서 모듈이나 출력 모듈을 연결 때
- 연결하고자 하는 모듈들의 연결 핀이 M 타입일 때
브레드 보드(Bread Board)
전자 부품들을 납땜을 하지 않고도 보드에 꽂아 연결할 수 있는 보드입니다.
브레드 보드(Bread Board)에는 가운데를 홈을 중심으로 a, b, c, d, e와 f, g, h, i, j로 분리되어 있습니다. 그리고 각각 1번부터 n번까지 번호가 매겨져 있습니다. 또한 양쪽에 각각 양극(+)과 음극(-)이 있습니다.
브레드 보드(Bread Board)에서 각 색깔별로 연결되어 있습니다. 즉 a, b, c, d, e와 f, g, h, i, j는 번호(라인) 별로 연결되어 있습니다. 그리고 양쪽의 양극(+)과 음극(-)은 각각 전체가 연결되어 있습니다.
2. 브레드 보드에 LED의 음극(-)을 j열 14번에 양극(+)을 j열 15번에 꼽습니다. 그리고 검은색 M-M 타입 점퍼 와이어를 14번 라인에 꼽습니다.
LED가 대부분 1.8V~2V이내로 5V로 연결하면 과전압으로 문제가 발생합니다. 그래서 전압을 낮춰줘야 합니다.
아두이노 우노 보드 출력 전압은 5V이고 LED 전압은 1.8V~2V입니다. 그래서 3V(5V - 2V) 또는 3.2V(5V- 1.8V) 만큼 전압을 낮추어야 합니다. 그리고 LED의 소모 전류는 10mA~25mA이내 입니다.
전압을 낮추기 위해서는 저항을 사용합니다.
저항은 낮추고자 하는 전압(V)에 소모 전류(I)를 나누면 됩니다.
옴의 법칙은 전압(V) = 전류(I) X 저항(R) 입니다.
그래서 저항(R) = 전압(V) / 전류(I), 전류(I) = 전압(V) / 저항(R) 입니다.
전류 1은 1000mA입니다.
옴의 법칙으로 저항을 계산하면 저항(R) = 낮추고자 하는 전압(V) / 소모 전류(I) 임으로
최대로 계산하면 3.2 / 0.01 = 320이고 최소로 계산하면 3 / 0.025 = 120입니다. 그래서 120보다 크고 320보다 작은 저항을 사용하면 됩니다. 그래서 키트에서는 220옴 저항을 많이 사용합니다.
220옴 저항을 적색 LED 양극(+)이 꼽혀 있는 f열 15번과 b열 2번에 꼽습니다.
(저항은 극성이 없습니다.)
a열 15번에 빨간색 M-M 점퍼 와이어를 꼽습니다.
3. 전원을 다시 연결하면 LED에 불이 들어옵니다.
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