如何基于Arduino Mega和TFT显示屏构建简单的8位基本计算机系统

步骤1：您要使用什么组件需要吗？

1 Arduino Mega（我使用便宜的克隆）；

1个2.2英寸SPI TFT显示模块240 x 320 ILI9341；

2 SPI 5v至3v3电平转换器；

1个AT24C256串行EEPROM模块；

1 Arduino Uno原型板；

1母对母接头电缆；

1母USB连接器；

1被动压电蜂鸣器；

2个4k7电阻器；

用于ld的1200欧姆电阻器；

1 40针接头连接器公头；

1 40针接头连接器母；

几种颜色的电线用于连接原型板上的组件；

我自己使用了许多廉价的克隆，如果您想要优质的组件并且用于《实例Arduino板没有驱动程序问题，您可以购买原装零件，这些便宜的TFT模块的触摸界面非常糟糕，以至于我不使用它，因此您还可以订购更便宜的无触摸芯片。使用2板的4线电平转换器，我相信也有单板8线的转换器。我使用标准（Arduno Uno，由于尺寸）prot otype板因为易于使用，还可以使用普通的PCB实验板。蜂鸣器必须是被动的才能将其用作扬声器。我使用母头连接器将电平转换器和eeprom模块放置在板上，您不必这样做，这样可以节省空间和金钱，但是它不那么容易更换零件，也不容易将导线焊接到电路板上。如果没有板子挡住板子。

步骤2：全部放在一起。

在大多数情况下，当我构建项目时，我首先将其构建在试验板上，以查看一切是否都按预期的方式工作。我进行了所有测试，因此您可以跳过此阶段。我将eeprom模块的引脚和电平转换器的引脚焊接在组件侧，以便可以将它们上下颠倒放置在原型板上。您可以按照任何方便的顺序放置组件，如果要使用原始的3D打印外壳，则唯一需要放置在特定位置的就是USB连接器

步骤3：整个图

该图似乎有些混乱，但是很难绘制标准组件之间所有连接的图。我将尝试解释一下，我没有画所有的电源线和地线，首先，我将Eeprom板上的插头引脚，转换板推入，并在原型板上找到一个点（在中间），为布线。然后，我找到了一个合适的区域来放置用于将电线连接至显示板的凸头。然后，我将它们焊接到板上并进行所有电源连接，以使事情井井有条。我使用黑色电线接地，红色使用5V电线，橙色使用3V3电线。在转换板上，您只需要连接一根接地线，它们就内部连接在板上。

在左上角，您将看到键盘的USB连接器。这是一个标准的母头USB连接器，外部引脚是电源引脚，另外两个引脚是data +和data-引脚。我利用了一个事实，即普通USB键盘具有“回退”模式到PS2模式（一种简单的串行协议），可以由Arduino处理器轻松解释。当两个数据引脚都通过“上拉”电阻器连接到正5电压时，就会发生这种“后退”。这解释了两个4k7上拉电阻。 USB引脚2是数据，必须连接到Arduino的引脚2，USB引脚3是必须连接到Arduino引脚3的时钟。键盘CLK在引脚3上非常重要，因为这是读取键盘代码的中断例程。

左下角的Eeprom模块是标准的I2C设备，可以连接到键盘的A4和A5。 Arduino的。在Mega上，这些不是标准的I2C引脚，但我使用非常简单的软件I2C，并且占用的内存很少，可以使用这些引脚。

压电蜂鸣器必须是被动类型，并且可以连接在接地和引脚8。该引脚是软件定义的，您可以使用任何其他引脚。

显示器的连接要复杂一些，因为显示线均为3v3（尽管显示器电源强大）使用板载电源稳压器时为5V），因此我们必须使用小型转换器板将所有线路从5v转换为3v3并向后转换。这些板具有Hv（高电压）和Lv（低电压）侧，Hv侧为连接到Arduino，Lv端连接到显示器。这些转换器是双向的，因此它们将双向工作。我使用了来自Arduino Mega中部连接器的SPI信号，该连接器上还有一个额外的电源和接地引脚。将Mosi，Miso和Clk引脚连接到转换器，并将Lv侧连接到显示器和SD引脚。其他线路（如芯片选择线，复位引脚）分别连接至Arduino Mega d5至D10引脚（分别位于Hv侧和Lv一侧）至显示器和SD卡连接器。

用万用表测试所有连接，通常我至少有一个不良的焊点，看起来像是一个良好的连接，但事实并非如此，在完全组装完所有零件之后，您可能会永远搜索。在给电路板上电之前，还要用万用表检查短路情况。

现在是时候测试所有内容并加载软件了。

步骤4：软件

当我开始这个项目时，我打算使用Arduino Nano和尽可能多的标准库。我发现（很多次以前）很多标准库的内存占用非常大，它们通常具有比我需要的功能更多的功能，有时并不能提供我需要的所有功能。我自己写了很多小型库，例如一个简单的I2C库，它不占用大量内存，只具有一些功能。我还为显示器和键盘编写了库，以便仅用最少的内存就可以拥有所需的功能。 Arduino Nano受到限制，因此在项目进行到一半时，我将其更改为具有更多I/O引脚和8 K内存的Arduino Mega。我现在使用的唯一外部库是Arduino IDE软件包中标准的SDcard库。如果您将文件解压缩到Arduino项目目录中，则应该能够将其编译为Arduino Mega开发板并上传。我提供了完整的源代码（请保留我的名字），您可以根据需要进行修改或扩展。可以从我的网站下载该软件包的最新版本（1.0.1）：https://www.heinpragt.com/techniek/arduino/arduino_basic_computer.php。在Arduino草图文件夹中，还有一个（Word）文档，其中包含基本语言的文档。

在我的网站上，您还可以下载用于3D打印机的一组STL文件，以打印我为我的版本设计这种情况下具有显示器的安装点，外部的Arduino Mega底部具有连接器，用于连接外部设备。

简单的示例基本程序

10 REM PROGRAM TO CONVERT FROM FAHRENHEIT TO CELSIUS

15 CLS

20 INPUT “Temperature in Fahrenheit”;F

30 C=5/9*（F-32）

40 PRINT “Temperature in Celsius is ： ”;C

50 END

步骤5：已知问题

TFT显示器不支持水平方向的硬件滚动，因此我不得不创建一个软件滚动条。由于内存缓冲区较小，因此滚动速度很慢。我的建议是使用屏幕区域，并尽可能避免滚动。

过一会儿，盒子会变得很容易缩开，使零件变得太容易分开，我在零件重叠的情况下在盒子上钻了一些小孔，并使用很小的螺钉（1毫米）将所有东西紧密地固定在一起。
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