Švajčiarsky nôž AVR: 14 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Švajčiarsky nôž AVR spája niekoľko programovacích projektov AVR do jedného praktického Altoids Gum Tin. Vzhľadom na flexibilitu, ktorú programovanie mikrokontrolérov poskytuje, poskytuje tiež východiskový bod pre ľubovoľný počet projektov na základe diód LED a zvukového výstupu. SAK môže obsahovať toľko programov, koľko dovoľuje 8 kB pamäte a pre každý program udržiava osem stavov. Modré tlačidlo spôsobuje, že SAK cykluje v programoch a stavoch - rýchle stlačenie spôsobí, že zostane v programe, ale zmení sa na nasledujúci stav (nech už je definovaný akýkoľvek) a dlhé stlačenie spôsobí prechod na nasledujúci program. Aktuálny program a stavy pre všetky programy sú medzi použitiami zachované v EEPROM.

K projektom, ktoré sú v súčasnosti realizované v SAK, patria nasledujúce. Tieto, spolu so všetkým ostatným kódom a konštantami (k dispozícii je plná tabuľka písem), zaberajú asi 4K dostupného miesta. Oveľa viac priestoru! MiniMenorah - Evil Mad Scientists Mozgový stroj - Mitch AltmanMiniPOV - Adafruit IndustriesHlučná hračka - Hlasné predmety LED Bežné svetlá LED Svietidlo LED Svietidlo Tento projekt by neexistoval bez značnej štedrosti všetkých, ktorí prispeli tak či onak.. Okrem vyššie uvedeného by som chcel poďakovať vývojárom použitých softvérových nástrojov (pozri ďalšie kroky) a každému, kto vytvoril užitočnú webovú stránku, ktorá mi pomohla lepšie porozumieť týmto témam. Môžem si vziať priamy kredit za veľmi málo kódu použitého v tomto projekte. Ak máte pocit, že kód je váš, môže to tak byť. Dajte mi vedieť a ja vám rád poskytnem kredit. V každom prípade ďakujem za príspevok:-)

Krok 1: Diely

Náhradné diely je možné získať od ktoréhokoľvek z množstva elektronických dodávateľov. Z dôvodu priestorového obmedzenia je väčšina komponentov vyžadovaná tak, ako je uvedené. Všetko sotva pasuje; zaistite, aby náhradné diely nezaberali ďalší priestor. Nenahrádzajte ATtiny84, pokiaľ si nie ste úplne istí, že kolíky zodpovedajú. Odkazy, ktoré nasledujú po častiach, sú na DigiKey a všetku elektroniku. Elektronické súčiastky1 x U1-ATtiny84-ATTINY84-20PU-ND1 x Ux-zásuvka IC 14-pólová DIP-A32879-ND9 x LED-farba podľa vášho výberu rezistory-zladené s vašimi LED diódami 2 x R1, R2-100 ohm 1/4W 1% kovová fólia-100XBK-ND2 x C7, C8-47uF-P5151-ND Rôzny Držiak batérie 1-AA 6 "drôtové vodiče (1) 2461K-NDPhone jack stereo 3,5 mm (1) MJW-22 Prepínač SPDT 1/4 "zapnutý (1) MTS-4 Tlačidlový prepínač (1) 450-1654-NDMinty BoostSAK je napájaný jednou AA batériou čip Maxim MAX756 (základná súčasť programu MintyBoost!). Nasledujúce komponenty sú potrebné pre túto časť obvodu. 1 x U1-MAX756CPA DC/DC 3,3/5V DIP-MAX756CPA+-ND1 x Ux-zásuvka IC 8-pólová DIP-A32878-ND2 x C7, C8 -0,1uF-399-4151-ND2 x C3, C5-100uF-P5152-ND1 x L1-22uH radiálne-M9985-ND1 x D1-1N5818 Schottky 1A 30V-1N5818-E3/1GI- ND

Krok 2: Mikrokontrolér ATtiny84

Mnoho projektov používa buď 20-kolíkový ATtiny2313, alebo 8-kolíkový mikrokontrolér ATtiny85. ATtiny2313 sa mi zdal príliš veľký (na kryt) a ATtiny85 príliš malý (málo pamäte, málo výstupných pinov). ATtiny84 je tak akurát:-) ATtiny84 má 8K programovateľnej flash pamäte (dosť na uloženie množstva malých programov), 512K EEPROM (na ukladanie stavu medzi použitiami), až 12 výstupných pinov (pre 9 LED, 2 kanály zvukový výstup a prepínač) a mnoho ďalších dobrôt, ktoré sa v tomto projekte nepoužívajú. Ak plánujete pridať programy, získajte kópiu listu s údajmi ATtiny84. Existuje mnoho návodov na naučenie sa programovať túto rodinu mikrokontrolérov na internete. Užitočný súhrn mikrokontrolérov nájdete v časti Ako si vybrať mikrokontrolér. Poznámka Tu popísaný projekt v skutočnosti nemá MiniMenorah úplne povolený. MM vyžaduje deväť výstupných pinov, Brain Machine dva a tlačidlo na zmenu stavu jeden, celkovo dvanásť. Aj keď môže byť ATtiny84 nakonfigurovaný tak, aby mal dvanásť výstupných pinov, je to na úkor kolíka RESET. Zakázaním kolíka RESET a jeho vstupno-výstupným výstupom nie je možné ATtiny84 naprogramovať pomocou progammeru USBtinyISP (kto to neurobil:-) a vyžaduje programovanie vysokého napätia. Všetko je na svojom mieste, aby bolo možné MM povoliť, ale je potrebný iný programátor a ja ho nemám.

Krok 3: Programovacie nástroje AVR

Na programovanie mikrokontrolérov AVR je potrebných niekoľko hardvérových aj softvérových komponentov. Nasledujú nástroje, ktoré používam. Mnoho, mnoho ďalších existuje v rovnakom cenovom rozpätí - bezplatne až lacno. Nájdite si sadu, ktorá vám vyhovuje, a držte sa ich. Ešte lepšie je nájsť si priateľa, ktorý vypracoval systém a používa jeho nástroje. Nič nie je obzvlášť ťažké, ak všetko pôjde tak, ako sa uvádza v inzeráte, ale spolupráca všetkých nástrojov môže byť skutočnou výzvou. Programovanie kolísky Na základe programovacieho prostredia v gete. Dlhé kolíky držiaka čipu z drôteného obalu siahajú až na nepájivú dosku a umožňujú pohodlné experimentálne nastavenie. Jediný problém, s ktorým som sa stretol, je, že komponenty z programovacích kolíkov nemožno počas programovania uzemniť. Na vyriešenie tohto problému som použil dva prístupy. Prvým je mať dva držiaky čipov, jeden na programovanie a jeden na beh (pozri 8-kolíkovú kolísku). Nie je to ideálne, pretože spôsobuje, že je veľa dosiek nepoužitých a pohyb čipu je dosť nepríjemný. Druhým je inštalácia malého prepínača na odpojenie uzemňovacieho kolíka od zeme nepájivého poľa počas programovania. Toto funguje lepšie a ponecháva viac miesta na doske pre komponenty. ProgramátorUSBtinyISP sada od spoločnosti Adafruit Industries. S malou úpravou (odstráňte 10-kolíkový kábel a ohnite LED diódy) programátor zapadne do Altoids Gum Tin. 6-kolíkový kábel je možné dokonca navinúť do plechovky na uloženie. SoftwareWinAVR je zbierka nástrojov na vývoj softvéru s otvoreným zdrojovým kódom na programovanie mikrokontrolérov AVR na počítačoch so systémom Windows. Funguje to dobre s programátorom USBtinyISP (pozri návod AVR). Nedávno som prešiel z používania aplikácie Programmer's Notepad, ktorá je súčasťou WinAVR, na používanie Eclipse s doplnkom AVR Eclipse Plugin. Eclipse môže používať avrdude, takže aj tak budete musieť nainštalovať WinAVR. Eclipse má lepší projektový manažment, užitočné návody a je zadarmo. Jeho inštalácia, spracovanie tutoriálu a naprogramovanie čipu trvalo len niekoľko minút. Telefón priateľovi Na internete je veľa zdrojov. Hľadaj ich, požiadaj o pomoc. Ľudia môžu byť informovaní a nápomocní. To je pekné:-) Tiež môžu byť odmietavé. To nie je pekné:-(

Krok 4: Programovanie mikrokontroléra

Kód C Nekritizujte to, čomu nerozumiem. Nie som programátor, C nie je môj rodný jazyk a pri práci v jazyku C sa držím tenkého vlákna Java a veľkého množstva webového vyhľadávania. Aj keď veľká časť kódu pochádza z iných projektov (pozri kredity), Musel som urobiť niekoľko doplnkov a úprav. Zdrojový kód švajčiarskeho noža AVR je nižšie priložený ako zdrojový súbor c aj ako hexadecimálny súbor. Ocenil by som počuť, kde je možné kód vylepšiť. Existuje niekoľko zmien, ktoré v kóde očakávam. Aktualizácie sa blížia. Medzitým kód funguje tak, ako je inzerované. Poistky Poistky mikrokontroléra sú mätúce. Vypol som niekoľko mikrokontrolérov tak, že som ich omylom nastavil tak, aby hľadali externý oscilátor, a deaktivoval som pin RESET. Dajú sa obnoviť, ale dovtedy sú to len mŕtve chyby. Buďte opatrní, ak sa rozhodnete vymeniť poistky. Na výpočet správnych hodnôt poistiek použite online kalkulačku poistiek. Vyberte cieľovú časť (ATtiny84) a príslušné nastavenia - interný RC oscilátor pracujúci na frekvencii 8 MHz (predvolená hodnota), NEODDELUJTE hodiny interne o 8, povoľte sťahovanie sériového programu a deaktivujte detekciu vypnutia. Výsledkom by mal byť nasledujúci. -U lfuse: w: 0xe2: m -U hfuse: w: 0xdf: m -U efuse: w: 0xff: m (low 0xE2 high 0xDF ext 0xFF). Poistky stačí spáliť iba raz (pokiaľ ich neplánujete zmeniť). Eclipse to uľahčuje, pretože som si istý, že robíte iné IDE. Otázky, na ktoré by som rád odpovedal Akékoľvek nápady na optimalizáciu kódu Prečo blikajúce svetlá v zvukovom a svetelnom zariadení spôsobujú osciláciu tónu, keď sú povolené v cíne, ale nie na doske? Prečo Eclipse nepáči funkcie lightOn a lightOff, aj keď sa zdá, že fungujú?

Krok 5: Breadboarding projektu

Pretože väčšinu práce tohto projektu vykonáva mikrokontrolér, existuje len veľmi málo vonkajších častí. Po skontrolovaní, či je váš programátor a reťazec nástrojov v poriadku, by bolo vhodné zapojiť obvod a uistiť sa, že všetko funguje tak, ako je uvedené v inzeráte. Nasledujúce obrázky predstavujú zmätené verzie skutočného breadboardu, ktorý som nastavil. Použil som LED diódy v modelovom plechu a vyčlenil kolísku a čip, aby som ich mohol použiť na niekoľkých fotografiách. Celkové zapojenie v zásade spája aktívne kolíky s niekoľkými časťami a potom s uzemnením. Poznámka Poradie pinov a diód LED nie je na doske a doske plošných spojov rovnaké (aj keď predpokladám, že by ste ich mohli urobiť rovnaké). V kóde uvidíte časti kódu, ktoré je potrebné buď povoliť alebo komentovať v závislosti od toho, či je cieľom nepájivá doska alebo doska plošných spojov.

Krok 6: Príprava altoidovej gumovej cínu

Obrázky na ceste Zarovnajte dno. Spodná časť plechu sa ohýba hore a dole. Je potrebné ho sploštiť, aby batéria a doska plošných spojov sedeli a sedeli rovnomerne. Dávajte pozor, aby ste plechovku neskreslili, vytláčajte dno, kým nie je v podstate ploché. Cín potrebuje tri sady otvorov. Na označenie umiestnenia otvorov používam kovovú dierovačku a na vŕtanie otvorov vyvŕtam hroty hrotov (na drevo). Bity hrotu bradla majú stredový bod a dve rezné hrany. Nebudú korčuľovať a hrany pomaly prerezávajú kov. Bity Brad point sú k dispozícii v Lee Valley (okrem iných miest). Prvým je sada deviatich 5 mm otvorov v hornej časti plechu pre LED diódy. K dispozícii sú metrické hroty brad point, ktoré vytvárajú čisté a priliehavé otvory pre diódy LED. Vytvorte papierovú šablónu s vyznačenými otvormi a značky preneste na vrch plechu. Aby ste zabránili zatlačeniu hornej časti plechovky, pri dierovaní a vŕtaní vrchnej časti podložte vnútornú časť veka na malý blok dreva. Keď je papier a drevo na mieste, plechovku dierujem. Pri vŕtaní choďte najskôr pomaly. Rezné hrany hrotov brady by mali vytvárať rovnomerný kruh. Vŕtanie bitom čokoľvek, len nie kolmo na povrch, môže viesť k uchopeniu a roztrhnutiu kovu. 5 mm hrot brady vytvára peknú čistú dieru, ale zistil som, že som ju musel tak mierne rozšíriť. Urobil som to tak, že som zvnútra vŕtal pravidelným 13/64 "bitom. Druhá sada pozostáva z dvoch 1/4" otvorov na pravej strane plechovky pre prepínač a zvukový konektor. Vzhľadom na tesné zakrivenie na konci plechu musia byť tieto otvory dosť blízko. Uistite sa, že ich umiestnite tak, aby sa komponenty zmestili do plechu. Vycentrujte ich vertikálne na tej časti strany, ktorá je viditeľná, keď je veko zatvorené. Označte dierovačom a vŕtajte veľmi opatrne. Opatrnosť pri bitoch pri uchopení plechovky platí silnejšie pri väčších bitoch. Posledný otvor je pre tlačidlový spínač. Otvor umiestnite vpravo dole tak, aby tlačidlo neprekážalo ostatným komponentom v plechu.

Krok 7: Návrh a výroba DPS

Na internete je množstvo zdrojov, ktoré opisujú proces vytvárania DPS. Žiadna z týchto metód nie je spoľahlivá ani jednoduchá, ale je dôležité, aby ste si aspoň s jednou viedli. Na vytvorenie schémy a rozloženie dosky s plošnými spojmi používam bezplatnú verziu EAGLE Layout Editor od CadSoft. Môj prístup k výrobe DPS je popísaný v návode na krok Výroba a príprava DPS na Altoids Tin Speaker. Po prenose, leptaní a vyvŕtaní dosky ste pripravení všetko spájkovať dohromady. Poznámka Moje najnovšie skúsenosti s prenosom obrázkov na obvodových dosiek je nasledujúci. Dosku dobre umyte mydlom na nádobí a vydrhnite zelenou kefou. Jemne obrúste všetky otrepy z okrajov dosky, aby prenosový papier a žehlička boli v dobrom kontakte s doskou. Predhrejte žehličku. Na dosku položte papier a dosku zohrejte žehličkou. Keď je doska celkom horúca, opatrne na ňu položte pripravený prenosový papier. Hneď sa prilepí (pretože doska je horúca), preto sa uistite, že je správne umiestnená. Potom zažehlite priamo na lesklú zadnú stranu prenosového papiera. Nikdy mi to nespôsobilo problémy, ale používaš vlastnú žehličku. Najprv vyskúšajte. Nechajte dosku vychladnúť a potom ju spustite pod studenou vodou. Prenosový papier by mal vyskočiť a zanechať celý obrázok. 8 -násobným zobrazovačom diapozitívov/negatívov sa pozrite na prenos a doplňte chýbajúce kúsky. Veľa štastia.

Krok 8: Spájkovanie dielov s plošnými spojmi

Na internete je množstvo zdrojov, ktoré opisujú proces spájkovania elektronických súčiastok na dosky plošných spojov. Pozrite si napríklad návod na spájkovanie na ladyada.net. Na poradí, v akom inštalujete komponenty, nezáleží, aj keď prácu od najmenších po najväčšie považujem za najľahšie. LED/blikacie svetlá sú dostatočne dlhé, aby ste ich mohli v cíne tvarovať do podoby menory. Opatrne namontujte diódy LED a ohnite ich tak, aby bola horná časť každej diódy LED umiestnená tak, aby prechádzala cez príslušný otvor. To môže byť náročné, ale vyzerá to naozaj krásne, keď to konečne vyjde. Ak sú vodiče ponechané príliš dlhé, LED diódy môžu byť stlačené nadol a mimo polohy vekom plechu. Poznámka LED úplne vpravo nemá rovnakú orientáciu ako ostatných osem. Pri ich inštalácii skontrolujte polaritu diód LED voči rozloženiu dosky. Táto dióda LED je pripevnená ku kolíku RESET, takže sa môžete rozhodnúť, že ho neinštalujete. Poznámka Káble do zvukového konektora a rezistory zdieľajú otvor. Pre pohodlie umiestnite odpory vzpriamene tak, aby telo odporu nebolo nad otvorom so zvukovým vodičom. V tomto mieste buď pripravte a nainštalujte zvukový konektor, alebo počkajte, kým nebude pripravený na spájkovanie v odpore. Odpájanie rezistorov neskôr nie je žiadna zábava.

Krok 9: Blinkenlights

LED diódy musia byť chránené odpormi. Určte pokles napätia a požiadavky na prúd vašich LED diód a vypočítajte príslušné odpory za predpokladu zdroja 5 V z čipu. Na to sú k dispozícii ľahko dostupné online kalkulačky. Vytvorte si veľa blinkenlightov. Pri ich výrobe pre tento projekt odrežte katódu (záporný/krátky kábel LED sploštenou stranou) a odpájajte odpor veľmi blízko k šošovke LED. LED diódy vytvárajú v cíne tvar menory. Aj keď sa rezistor takmer dotýka šošovky, najkratšia dióda LED v strede bude mierne stlačená vekom plechu. Aby ste zabránili vzniku skratov v tesnom ohraničení cínu, prikryte každý odpor kúskom teplom zmrštiteľnej trubice.

Krok 10: Príprava držiaka batérie

Nasuňte malé kúsky teplom zmrštiteľnej hadičky po oboch vývodoch držiaka batérie. Opatrne ich zatlačte do otvorov držiaka a stiahnite na miesto. Poskytujú vodičom určitý stupeň ochrany. (Tento pokyn je duplikovaný na stránke Príprava prepínacieho spínača.) Odstrihnite čierny vodič na dĺžku a spájkujte do príslušného otvoru na doske plošných spojov. Červený vodič je spájkovaný priamo s prepínačom; ako postupovať. Pozrite sa na pokyny na tejto stránke. V minulých projektoch som odrezal úchytky z držiaka batérie. Keď som to urobil na prototype, teraz to ľutujem. Batéria nechce zostať pevne na svojom mieste. Nechajte záložky začať a vyberte ich iba vtedy, ak máte problémy s vybratím batérie. Napriek tomu, že je to uvedené, obrázok ukazuje držiak batérie s odrezanými výčnelkami. Dôvodom je, že som to vychytil z iného projektu.

Krok 11: Príprava prepínača

V závislosti od prepínača bude možno potrebné odpojiť jeden z kolíkov. Robím to pomocou spínačov, ktoré používam, aj keď to nemusí byť úplne nevyhnutné. Posuňte malý kúsok zmršťovacej trubice pozdĺž červeného vodiča držiaka batérie. Opatrne ho zatlačte do otvoru v držiaku a stiahnite na miesto. Poskytuje určitý stupeň ochrany drôtu. (Tento pokyn kopíruje pokyny v časti Príprava držiaka batérie.) Nasuňte ďalší malý kúsok teplom zmrštiteľnej trubice na červený vodič. Odrežte a odizolujte drôt na dĺžku a naneste trochu spájky na kolík spínača aj na koniec drôtu. Pripojte červený vodič z držiaka batérie priamo k vonkajšiemu kolíku spínača. Na ochranu a posilnenie kĺbu nasuňte kus zmršťovacej trubice. Druhý vodič prechádza zo stredného kolíka spínača na dosku plošných spojov. Spájkujte vodič k spínaču, ako je popísané vyššie. Kĺb chráňte teplom zmrštiteľnou hadičkou. Druhý koniec spájkujte do príslušného otvoru na doske plošných spojov.

Krok 12: Príprava zvukového konektora

Káble do zvukového konektora sú všetky dosť krátke. Na kolíky na zdviháku a drôte naneste trochu spájky a potom ich spájkujte na mieste. Nasaďte kúsky teplom zmrštiteľnej trubice na kĺby, aby ste ich chránili a posilňovali. Uzemňovací vodič je možné spájkovať priamo do jeho otvoru. Konce signálnych drôtov zdieľajú každý otvor s jedným koncom rezistora. Pripravte drôt a odpor tak, že konce otočíte k sebe a nanesiete malú spájku. Otvor, do ktorého idú, by mal byť vyvŕtaný do 3/64 , aby sa doň zmestili dva vodiče. Spájkujte na miesto.

Krok 13: Príprava tlačidlového spínača

Pripravte si krátky kus plného drôtu tak, že ho vytvarujete do tvaru písmena U tak, aby tesne priliehal k spodnej časti vypínača. Na obidve strany otvoru naneste kvapku spájky - ponechajte priestor pre prepínač - a prepínač umiestnite na miesto. Roztopte spájku a zatlačte drôt na miesto. Nechajte spájku stuhnúť a opakujte na druhej strane. Tým by sa mal polohovať a zaistiť spínač na mieste. Pripravte dva kusy lanka tak, že ich skrátite a odizolujete oba konce. Uistite sa, že drôty sú dostatočne dlhé, aby sa veko plechovky úplne otvorilo. Spájkujte dva vhodné kolíky na prepínači a potom nasuňte kusy teplom zmrštiteľnej trubice na kĺby, aby ste ich chránili a posilňovali. Spájkujte na iné konce do príslušných otvorov na doske. Opatrne prevlečte vodiče medzi LED diódy a uistite sa, že nesedia na batériách. Roztiahol som dva kolíky na spínači tak, aby medzi ne vkĺzla LED dióda úplne vpravo. Kolíky na prepínači sú VEĽMI krehké (ostatné dva odtrhnuté). Všimnite si, že kolík PA7 PCINT7 6 je nastavený tak, aby počúval zmenu stavu. Stlačením vypínača vysuniete kolík vysoko a spustí sa SIGNÁL (PCINT0_vect). Na základe dĺžky stlačenia tlačidla sa buď nič nestane (hrubé odskakovanie), stav je pokročilý (krátke stlačenie) alebo je pokročilý program (dlhé stlačenie).

Krok 14: Zatvorenie veka

Ak je v tomto bode všetko v poriadku, budete chcieť plech zavrieť. Pri tom musíte dávať veľký pozor na umiestnenie LED diód. Zistil som, že ich musím tenkou čepeľou skrutkovača posunúť do polohy, aby boli správne umiestnené vo svojich otvoroch. Pri manévrovaní diód LED na miesto trochu zatlačte na veko a nakoniec skĺznu na miesto. Možno budete musieť umiestniť vodiče tak, aby spadali medzi a nie na súčiastky. Tiež kolíky tlačidlového spínača môžu byť ohnuté mimo cesty.