Doska kompatibilná s Arduino: 13 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Ovládate technológiu Arduino? Ak nedominujete, bude to pravdepodobne preto, že dominuje vám.

Vedieť, že Arduino je pre vás prvým krokom k vytváraniu rôznych typov technológií, takže prvým krokom je, aby ste zvládli plnú prevádzku dosky Arduino.

V tomto návode sa krok za krokom naučíte ovládať celé obvody dosky kompatibilnej s Arduino.

Našim cieľom je preto naučiť sa, ako si môžete vyrobiť vlastnú dosku kompatibilnú s Arduino s rovnakou veľkosťou a rozmermi ako Arduino UNO prostredníctvom projektu s doskou kompatibilnou s JLCPCB Arduino za 2 doláre.

Ďalej ponúkneme všetok materiál a vysvetlíme, ako funguje obvod, a skonštruujeme dosku kompatibilnú s Arduino PCB pomocou softvéru EasyEDA.

Zásoby

• 01 x Kryštál 16 MHz
• 02 x 22pF keramický kondenzátor
• 01 x ATMEGA328P
• 02 x elektrolytický kondenzátor 0,1 uF
• 02 x elektrolytický kondenzátor 0,33 uF
• 01 x Jack konektor 2,1 mm
• 01 x keramický kondenzátor 100nF
• 04 x Rezistor 1kR
• 01 x odpor 10 kR
• 04 x LED 3 mm
• 01 x kolíková hlavička 2x3 - 2,54 mm
• 01 x dióda 1N4001
• 01 x ASM1117 3,3V
• 01 x ASM1117 5V
• 01 x Kolíková hlavička 1x5 - 2,54 mm
• 01 x Vypínač 6x6x5 mm

Krok 1: Ovládanie elektronickej schémy Arduino UNO

Prvým krokom k ovládnutiu technológie Arduino je poznať elektronickú schému Arduino. Z tohto elektronického obvodu sa naučíme, ako doska Arduino funguje a ako skonštruovať aj vlastnú dosku kompatibilnú s Arduino.

Ďalej uvádzame úplný projekt kompatibilnej dosky Arduino.

V elektronickom obvode Arduino existuje niekoľko dôležitých obvodov, ktoré sú uvedené nižšie:

• Zdroj;
• Obnoviť obvod;
• Programovací obvod;
• Obvod oscilátora;
• Obvod mikrokontroléra ATMEGA328P;
• Signalizátor obvodu napájaný LED;
• Konektor pre piny Atmega328P.

Na základe obvodov zostrojíme dosku kompatibilnú s Arduino.

Krok 2: Elektronická schéma dosky kompatibilnej s Arduino

Elektronický obvod dosky kompatibilnej s Arduino je uvedený nižšie. Tento obvod má nasledujúce časti:

• Zdroj;
• Obnoviť obvod;
• Programovací obvod;
• Obvod oscilátora;
• Obvod mikrokontroléra ATMEGA328P;
• Signalizátor obvodu napájaný LED;
• Konektor pre piny Atmega328P.

Ďalej uvádzame, ako funguje každá časť tohto obvodu.

Krok 3: Okruh napájania

Napájací obvod slúži na napájanie celej dosky obvodov kompatibilnej s Arduino. Tento obvod ponúka 3 rôzne napätia: vstupné napätie, 5 V a 3,3 V na kolíkoch konektora karty kompatibilnej s Arduino.

Tento obvod je možné napájať napätím 7V až 12V, odporúčame však napájať maximálne 9V.

Po napájaní obvodu pomocou 2,1 mm konektora jack vstupné napätie prechádza 2 obvodmi regulátora napätia.

Napätie je regulované 5V IC AMS1117 a 3,3V IC AMS1117. 5V IC AMS1117 sa používa na zaistenie regulovaného napätia 5V na napájanie mikrokontroléra ATMEGA328P. Aj keď sa AMS1117 CHIP používa na zaistenie napätia 3,3 V na konektore dosky, bude napájať niektoré moduly a snímače, ktoré na prácu používajú túto hodnotu napätia.

Krok 4: Reset a obvod oscilátora

Resetovací obvod pozostáva z tlačidla a rezistora, ktoré sú pripojené na pin 1 mikrokontroléra ATMEGA328P. Po stlačení tlačidla dostane resetovací kolík napätie 0V. Týmto spôsobom sa mikrokontrolér manuálne resetuje pomocou tlačidla.

Obvod oscilátora teraz pozostáva z kryštálu a dvoch keramických kondenzátorov, ako je znázornené na elektronickej schéme.

Krok 5: Elektronická schéma ATMEGA328P

Obvod ATMEGA328P je znázornený na obrázku vyššie. Aby mikrokontrolér ATMEGA32P fungoval, sú potrebné tri veci:

• Resetovací obvod
• Obvod kryštálového oscilátora 16 MHz;
• 5V napájací obvod.

Resetovací obvod a oscilátor boli predstavené už skôr. Napokon, napájanie 5 V sa získava z napäťového výstupu 5V regulátora napätia AMS1117. Je zodpovedný za reguláciu napätia a napájanie mikrokontroléra ATMEGA328P.

Teraz predstavíme programovací obvod ATMEGA328P CHIP a signalizačnú diódu LED na obvode.

Krok 6: Obvod programovania čipu ATMEGA328P CHIP a kontrolka LED v obvode

Táto doska kompatibilná s Arduino nemá port USB. Týmto spôsobom použijeme modul prevodníka USB-TTL.

Modul používaný na programovanie ATMEGA328P je FT232RL. Tento modul sa používa, pretože má pin DTR. Prostredníctvom tohto modulu ho zapojíme do kolíkového konektora a naprogramujeme ATMEGA328P cez 5 pinov.

Na programovanie slúžia kolíky VCC (+5V), GND, RX, TX a DTR.

Okrem tohto obvodu je tu aj signalizačná LED dióda v obvode. Táto dióda LED sa používa na signalizáciu zapnutia dosky kompatibilnej s arduino.

Keď je doska plošných spojov pod napätím, napätie 5V regulátora napätia AMS1117 dosiahne túto diódu LED a je napájané.

Nakoniec tu máme konektory kompatibilné s Arduino.

Krok 7: Konektor a tvar Arduino UNO

Aby sme vytvorili dobrú používateľskú skúsenosť s doskou kompatibilnou s Arduino, použili sme tvar podobný doske Arduino UNO.

Ako je možné vidieť, všetky piny mikrokontroléra sú spojené v tvare Arduino UNO. Týmto spôsobom bude mať naša doska s plošnými spojmi tvar Arduino UNO, ako je uvedené vyššie.

Prostredníctvom tvaru bude mať užívateľ dobré skúsenosti podobné Arduino UNO.

Preto sme s touto elektronickou schémou vytvorili projekt dosky plošných spojov.

Krok 8: Projekt dosky s plošnými spojmi

Na vytvorenie dosky kompatibilnej s Arduino bol tento projekt vyvinutý prostredníctvom EasyEDA PCB Project Enviroment.

Takýmto spôsobom sú všetky súčasti organizované a následne sú vytvorené stopy. Vyššie uvedená doska plošných spojov bola preto vytvorená s tvarom podobným Arduino UNO, ako je citované vyššie.

Na obrázkoch vyššie je doska plošných spojov predstavená v schematickom modeli 2D a 3D.

Nakoniec boli po vyrobení obvodovej dosky vygenerované súbory Gerber a odoslané na výrobu v spoločnosti JLCPCB Electronic Circuit Board.

Krok 9: Doska s plošnými spojmi kompatibilná s Arduino

Hore sú uvedené výsledky dosky plošných spojov kompatibilnej s Arduino. Ako je možné vidieť, doska plošných spojov má dobrú kvalitu a prototyp funguje bez problémov.

Po vyhodnotení všetkých obvodov dosky plošných spojov zostavíme súčiastky dosky plošných spojov do dosky plošných spojov.

Krok 10: Doska plošných spojov Assemby

Doska kompatibilná s Arduino sa veľmi ľahko montuje. Ako je možné vidieť na jeho štruktúre, má 29 komponentov na spájkovanie vo vašej štruktúre. Prostredníctvom kolíka cez otvor je týmto spôsobom zostavených iba 27 komponentov. Preto môže byť 93,1% komponentov použitých v tejto doske spájkovateľných pre kohokoľvek.

Ostatné 2 súčiastky SMD je možné veľmi ľahko spájkovať s povrchom DPS.

Týmto spôsobom je možné použiť túto DPS na naučenie študentov o tom, ako vytvoriť vlastnú kompatibilnú dosku Arduino a produkovať ďalšie činnosti.

Nakoniec zostrojíme našu škatuľu laserovým rezaním, aby pokryla našu dosku kompatibilnú s Arduino.

Krok 11: Krabica pre dosku kompatibilnú s Arduino

Laserom rezaný box je navrhnutý tak, aby uchovával obvod Arduino a chránil ho. Tento box môže byť vyrobený z drevovláknitých dosiek strednej hustoty alebo akrylátu a musí byť vyrobený z jedného materiálu.

Na výrobu skrinky skrinky používame online softvér Maker Case. Prostredníctvom tohto softvéru je preto možné vkladať parametre ako šírka, výška a hĺbka.

Nakoniec tu máme dosku s plošnými spojmi.

Krok 12: Stiahnite si súbory z dosky kompatibilnej s Arduino

V prípade, že potrebujete stiahnuť súbory DPS na výrobu DPS, môžete si ich stiahnuť v nasledujúcom odkaze:

Stiahnite si projekty súborov PCB

Krok 13: Poďakovanie

Ďakujem JLCPCB, že za ponúknutie tohto článku ponúka PCB Arduino Compatible Board Open Source Project.