全文摘要
本实用新型涉及一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，包括Atmega4809微控制器、电源电路、仿真调试电路、存储电路、UPDI接口电路以及输出接口电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向仿真调试单元以及Atmega4809微控制器供电，所述第二电源分别向UPDI接口电路以及输出接口电路供电，所述仿真调试电路的数据传输接口与Atmega4809微控制器的数据传输接口连接，仿真调试电路与Atmega4809微控制器采用UART协议进行通讯，所述存储电路通过SPI接口与Atmega4809微控制器的SPI外设输入通道连接，所述输出接口电路与Atmega4809微控制器的IO引脚连接。本实用新型提供了一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其存储量大，运行主频高，功耗低。
主设计要求
1.一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：包括Atmega4809微控制器、电源电路、仿真调试电路、存储电路、UPDI接口电路以及输出接口电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向仿真调试单元以及Atmega4809微控制器供电，所述第二电源分别向UPDI接口电路以及输出接口电路供电，所述仿真调试电路的数据传输接口与Atmega4809微控制器的数据传输接口连接，仿真调试电路与Atmega4809微控制器采用UART协议进行通讯，所述存储电路通过SPI接口与Atmega4809微控制器的SPI外设输入通道连接，所述输出接口电路与Atmega4809微控制器的IO引脚连接。
设计方案
1.一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：包括Atmega4809微控制器、电源电路、仿真调试电路、存储电路、UPDI接口电路以及输出接口电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向仿真调试单元以及Atmega4809微控制器供电，所述第二电源分别向UPDI接口电路以及输出接口电路供电，所述仿真调试电路的数据传输接口与Atmega4809微控制器的数据传输接口连接，仿真调试电路与Atmega4809微控制器采用UART协议进行通讯，所述存储电路通过SPI接口与Atmega4809微控制器的SPI外设输入通道连接，所述输出接口电路与Atmega4809微控制器的IO引脚连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：所述电源电路包括稳压器，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电感L1、电感L2，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电容C20，二极管D1、瞬态抑制管D2，保险丝F1，DC电源端子J1以及场效应晶体管Q1。
3.根据权利要求1所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：所述第一电源的电压为5V，第二电源的电压为3.3V。
4.根据权利要求1所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：所述仿真调试电路包括调试器，电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，发光二极管LD2、发光二极管LD3，自恢复保险丝F2，ESD保护器U4，Micro USB连接器J7。
5.根据权利要求1所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：所述存储电路包括外部存储器、电阻R15和电容C21。
6.根据权利要求1所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：所述UPDI接口电路包括连接器J2，所述连接器J2的UPDI接口连接到Atmega4809微控制器的UPDI接口。
7.根据权利要求1所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其特征在于：所述输出接口电路包括Arduino UNO Rev 3标准接口。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及Arduino开发板技术领域，尤其涉及一种基于 Atmega4809微控制器的Arduino开发板。
背景技术
Arduino是一块基于开放原始代码的Simple I\/O的平台，由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成，是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具，因其开发语言和开发环境简单易懂的特点广泛的应用于创客教育中。目前市面上常见的Arduino开发板频率低，容量不足，在现今物联网成为趋势下，其内核架构及功耗越来越难以满足使用者的需求。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其存储量大，运行主频高，功耗低。
实用新型采用的技术方案是：一种基于Atmega4809微控制器的 Arduino开发板，包括Atmega4809微控制器、电源电路、仿真调试电路、存储电路、UPDI接口电路以及输出接口电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向仿真调试单元以及Atmega4809微控制器供电，所述第二电源分别向UPDI接口电路以及输出接口电路供电，所述仿真调试电路的数据传输接口与Atmega4809微控制器的数据传输接口连接，仿真调试电路与Atmega4809微控制器采用UART协议进行通讯，所述存储电路通过SPI接口与Atmega4809微控制器的SPI外设输入通道连接，所述输出接口电路与Atmega4809微控制器的IO引脚连接。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述电源电路包括稳压器，电阻 R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电感L1、电感L2，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电容C20，二极管D1、瞬态抑制管D2，保险丝F1，DC电源端子J1以及场效应晶体管Q1。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述第一电源的电压为5V，第二电源的电压为3.3V。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述仿真调试电路包括调试器，电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，电容C10、电容C11、电容 C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，发光二极管LD2、发光二极管LD3，自恢复保险丝F2，ESD保护器U4，Micro USB连接器J7。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述存储电路包括外部存储器、电阻R15和电容C21。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述UPDI接口电路包括连接器 J2，所述连接器J2的UPDI接口连接到Atmega4809微控制器。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述输出接口电路包括Arduino UNO Rev 3标准接口。
采用上述技术，本实用新型的优点在于：采用Atmega4809微控制器作为Arduino开发板的控制器，将智能硬件外设与AVR内核的低功耗性能相结合，从而扩展了实时控制系统的功能，该控制器采用强大的架构，提供更多的存储器和I\/O选项，满足使用者的使用要求。
附图说明
图1为本实用新型装配位置示意图；
图2为本实用新型Arduino开发板的原理框图示意图；
图3为本实用新型电源电路的工作原理图；
图4为本实用新型电源输入切换电路的工作原理图；
图5为本实用新型仿真调试电路的工作原理图；
图6为本实用新型存储电路的原理图；
图7为本实用新型UPDI接口电路的原理图；
图8为本实用新型Atmega4809微控制器与其他外设连接的原理图。
图中：1-Atmega4809微控制器；2-稳压器；3-调试器；4-Micro USB接口；5-DC连接器；6-UPDI接口；7-外部存储器；8-Arduino UNO Rev3标准接口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1-8所示，一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，包括Atmega4809微控制器1、电源电路、仿真调试电路、存储电路、UPDI 接口电路以及输出接口电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向仿真调试单元以及Atmega4809微控制器1供电，所述第二电源分别向UPDI接口电路以及输出接口电路供电，所述仿真调试电路的数据传输接口与Atmega4809微控制器1的数据传输接口连接，仿真调试电路与Atmega4809微控制器1采用UART协议进行通讯，所述存储电路通过SPI接口与Atmega4809微控制器1的SPI外设输入通道连接，所述输出接口电路与Atmega4809微控制器1的IO引脚连接，所述Atmega4809 微控制器还连接有复位电路，所述复位电路包括电容C8、电容C19、二极管D3，以及按钮开关，二极管D3的型号可为1N4148WS-7-F，Atmega4809 微控制器的PF6引脚与复位电路的PF6_RST_BIN接线端子连接，具体复位电路的连接电路如图8所示，图8中U2为Atmega4809微控制器。
所述电源电路包括稳压器2，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电感L1、电感L2，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电容C20，二极管D1、瞬态抑制管D2，保险丝F1，DC电源端子J1以及场效应晶体管Q1，所述稳压器2的型号可为 LTC3607，二极管D1的型号为DB2W31900L，所述场效应晶体管Q1可采用P沟道MOSFET。电源输入切换电路的工作原理图如图4所示，其中电源电路的电阻R7和电阻R8组成分压采样电路，控制场效应晶体管Q1的门控1脚。当未施加电源电路的输入电压时，门控1脚为低电平，场效应晶体管Q1导通。微控制器的输入电源由Micro USB接口4的电源VCC_USB 提供。当电源输入接口VIN有电压时，门控1脚为高电平，场效应晶体管 Q1截至。微控制器的输入电源由电源电路的稳压器2提供。如果不加Q1，则电源电路U4的输出会直接施加到Micro USB连接器J7，在电压波动时极易损坏USB接口，具体电源电路的电路连接如图3、图4所示，其中图 3中的U1为稳压器2。
电源电路的输入电源通过DC电源端子J1连接到稳压器2的第六引脚和第七引脚。这两个引脚是第一电源电路、第二电源电路的输入端。稳压器2可以输出两路电源，每路电源的输出电压由其外部的分压电阻网络决定，其计算公式如下：
Uout＝Uref(1+Rx\/Ry)
Uref为内部基准电压，电压值为0.6V，
第一电源电路输出电压中Ry对应R8，为了减小反馈网络的电流，其阻值为121K，Rx对应R6，为了抑制噪声，R8与R6的和不能超过1MΩ，其阻值为887K，因此第一电源电路输出电压为：
Uout＝0.6V(1+R6\/R8)＝0.6V(1+887K\/121K)＝4.998V≈5.0V
第二电源电路输出电压中Ry对应R7，为了减小反馈网络的电流，其阻值为121K，Rx对应R5，为了抑制噪声，R7与R5的和不能超过1MΩ，其阻值为549K，因此第二电路输出电压为：
Uout＝0.6V(1+R5\/R7)＝0.6V(1+549K\/121K)＝3.323V≈3.3V
该电源电路同时还具有电源保护功能。二极管D1提供电源反向保护功能，在电源接反的情况下，可以保证不烧坏后级电路。保险丝F1可以提供过流保护，当电流超过75mA时，保险丝工作，断开与后级电路的连接；当电流低于75mA时，保险丝恢复导通状态。瞬态抑制管D2提供过压保护。输入电压超过12V时，瞬态抑制管D2内阻减小，降低压降，防止烧毁稳压器2。
所述仿真调试电路包括调试器3，电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，发光二极管LD2、发光二极管LD3，自恢复保险丝F2，ESD保护器U4，Micro USB连接器J7，所述调试器3的型号可为FT231XQ，所述ESD保护器U4的型号可为SN65220IDBVRQ1，Micro USB连接器J7 的型号可为105017-0001。
所述Atmega4809微控制器1的PA0、PA1、PF6组成线束UART连接到仿真调试电路，调试器3与Atmega4809微控制器1之间采用UART协议进行通讯，调试器3的数据发送端TXD引脚与Atmega4809微控制器1 的数据接收端PA1引脚连接，调试器3的数据接收端RXD引脚与Atmega4809微控制器1的数据发送端PA0引脚连接，调试器3数据终端就绪DTR引脚与Atmega4809微控制器1的PF6引脚连接。发光二极管LD2、发光二极管LD3作为UART通讯的状态指示灯，显示调试器3是否在接收和发送数据，发光二极管LD2、发光二极管LD3分别连接至调试器3的定时\/计数器T0端口、定时\/计数器T1端口，当调试器3在接收数据时，发光二极管LD2闪烁，当调试器3在发送数据时，发光二极管LD3闪烁，且发光二极管LD2与发光二极管LD3分别串联有电阻R13和电阻R14，电阻 R13、电阻R14用与分压，避免发光二极管被烧损，具体仿真调试电路的连接电路如图5所示，图中U3为仿真调试电路的调试器3。
所述存储电路包括外部存储器7、电阻R15和电容C21，具体的外部存储器7的型号为W25Q80BVSSIG，其存储器7的CLK引脚、DI引脚、 DO引脚、WP引脚、HOLD引脚、CS引脚为存储器的SPI接口，分别连接至Atmega4809微控制器1的SPI外设输入通道PC0-PC3，以供在需要大容量存储的设计使用，其中R15用作CS引脚的上拉电阻，电容C21用于滤波，具体存储电路的连接电路如图6所示，图6中U5为外部存储器7。
所述UPDI接口电路包括连接器J2，连接器J2的型号为 1310-1205SNS073R1，该型号是一个2x5的直插排母，间距2.54mm。连接器J2的UPDI引脚和SRST引脚组成线束UPDI，连接器J2通过线束UPDI 连接到微控制器ATMEGA4809的UPDI接口6。通过连接器J2可以使用外部编程器实现对Atmega4809微控制器的程序代码烧录，具体UPDI接口电路的连接电路如图7所示。
所述输出接口电路包括Arduino UNO Rev 3标准接口8，Atmega4809 微控制器1的PD0～PD5引脚分别连接到Arduino UNO Rev3标准接口8的模拟输入端子，Atmega4809微控制器1的PA0～PA7引脚分别连接到Arduino UNO Rev3标准接口8的数字输入端子的低位，Atmega4809微控制器1的 PB0～PB5引脚和PF2～PF3引脚分别连接到Arduino UNO Rev3标准接口8 的数字输入端子的高位，具体输出接口电路的连接电路如图8所示，图8 中线束DIGTAL-LOW为Arduino UNO Rev3标准接口8的数字输入端子的低位形成的线束，线束DIGTAL-HIGH为Arduino UNO Rev3标准接口8的数字输入端子的高位形成的线束，线束ANALOG为Arduino UNO Rev3标准接口8的模拟输入端子形成的线束。
本实用新型所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，其采用两种方式供电，一种方式是在DC连接器5输入DC7-12V电源，其中DC连接器5为DC连接电源适配器，由电源电路得到两路电源，分别是第一电源和第二电源，第一电源直接向调试器3、Atmega4809微控制器 1供电，第二电源连接到Arduino开发板接口以供外部连接的扩展板使用。另一种供电方式是采用Micro USB接口4提供+5V电压，其中Micro USB 接口4为MicroUSB连接器具体型号为105017-0001，仿真调试电路烧写 Atmega4809微控制器1的程序，无需外部仿真器，同时仿真调试电路可直接输出Atmega4809微控制器1运行时的信息，Atmega4809微控制器1输出Arduino UNO Rev3标准接口8以供Arduino开发板的使用。
本实用新型所述的一种基于Atmega4809微控制器的Arduino开发板，供电部分采用5V电源供电，晶振使用Atmega4809微控制器1内部的 16MHz晶振。Atmega4809微控制器1的41引脚UPDI连接到线束UPDI，实现对Atmega4809微控制器1的调试编程。Atmega4809微控制器1的PD0～PD5引脚分别连接到Arduino UNO Rev3标准接口8的模拟输入端子，Atmega4809微控制器1的PA0～PA7引脚分别连接到Arduino UNO Rev3标准接口8的数字输入端子的低位，Atmega4809微控制器1的PB0～PB5引脚和PF2～PF3引脚分别连接到ArduinoUNO Rev3标准接口8的数字输入端子的高位。Atmega4809微控制器1的PA0、PA1和PF6组成线束UART，连接到仿真调试电路。Atmega4809微控制器1的PC0～PC3组成线束SPI Flash，连接到存储电路。该开发板耗能低、处理速度快，扩展了实时控制系统的功能，同时还能够提供更多的存储器和I\/O选项，扩展了开发板的存储容量，提高开发板的运行主频。
图中电阻R1-电阻R8的阻值依次为100K、100K、100K、100K、549K、 887K、121K、121K，电阻R10-电阻R18的阻值依次为1K、27R、27R、 1K、1K、4.7K、1K、1K、1K，电容C1-电容C21的容值依次为47uF\/25V、 1uF、100nF、1uF、100nF、100nF、2.2uF、100nF、100nF、100nF、100nF、 100nF、100nF、33pF、33pF、100nF、100nF、100nF、100nF、1uF、100nF，电感L1-电感L2的电感量依次为4.7uH、2.2uH，二极管D1、瞬态抑制管 D2、二极管D3的型号依次可为DB2W31900L、SMF12A、1N4148WS-7-F，保险丝F1、自恢复保险丝F2的型号依次可为MF-MSMF075、1206L012WR， DC电源端子J1为DC连接器的接口端子，发光二极管LD2、发光二极管LD3的型号可为0603RED。
以上所述仅为本实用新型较佳实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术构思加以等同替换或改变所得的技术方案，都应涵盖于本实用新型的保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201921078609.5
申请日:2019-07-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:13(河北)
授权编号:CN209803791U
授权时间:20191217
主分类号:G06F13/42
专利分类号:G06F13/42;G06F13/16
范畴分类:40B;
申请人:河北阿斑兔科技有限公司
第一申请人:河北阿斑兔科技有限公司
申请人地址:050000 河北省石家庄市高新区珠峰大街79号峰汇华庭1单元2403号
发明人:荣志刚;王敬卫;梁云龙
第一发明人:荣志刚
当前权利人:河北阿斑兔科技有限公司
代理人:檀文礼
代理机构:11595
代理机构编号:北京科石知识产权代理有限公司 11595
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计