Hackovateľná vianočná pohľadnica a ozdoba: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Prázdninové karty, ktoré blikajú a pípajú, nás vždy fascinovali. Toto je naša hackovateľná verzia pre domácich majstrov vyrobená s ATtiny13A a niekoľkými diódami LED - stlačením tlačidla prehráte na strome krátku svetelnú šou. Tento rok ich posielame priateľom a rodine. Je to ručne vyrobený, hackovateľný darček a bolo zábavné ho stavať. Tento návod vysvetľuje náš návrh, potom si môžete vziať otvorené súbory s zdrojom a vytvoriť si vlastné.

Karta je tiež poctou Vellemanovej blikajúcej súprave ozdob na vianočný stromček a kit-biz odkazom na sľub Adafruit. (Vedeli ste, že Velleman má súpravu hodín s nixi trubičkami? Naozaj!)

Kópiu našej karty si môžete kúpiť v Seeed Studio. Zostavené karty sú (15 dolárov) a súprava pre dobrodružných spájkovačov stojí 12 dolárov. Tento článok s pôvodným formátovaním si môžete tiež pozrieť na DangerousPrototypes.com.

Krok 1: Hardvér - ATtiny13A

Schéma a PCB boli vyrobené s bezplatnou verziou Cadsoft Eagle. Stiahnite si najnovšie návrhové súbory a firmvér na kódovú stránku projektu Google.

AVR ATTINY-13A

Mozog obvodu je malý mikrokontrolér ATMEL ATtiny13A (IC1). Jeden pin (PWM) bliká svetlami, väčšina ostatných pinov slúži na programovanie a napájanie. Podobné efekty môžete dosiahnuť s časovačom 555 alebo s diskrétnymi komponentmi, ale naším cieľom je zoznámiť sa s novou radou mikrokontrolérov a uľahčiť hackovanie.

ATtiny potrebuje 10K pull-up odpor (R1), aby udržal resetovací kolík vysoko, mini dotykový spínač (S1) resetuje ATtiny dočasným pripojením resetovacieho kolíka k zemi. Kondenzátor 0,1uF (C1) oddeľuje čip od zdroja napájania.

Krok 2: Hardvér - programovanie a batéria

Mikrokontroléry ATtiny sa programujú pomocou šesťpólového pripojenia ISP (System System Programming). Hlavička ISP je orientovaná na zadnú stranu karty. Vyrobili sme programovaciu sondu, aby sme sa vyhli spájkovaniu záhlavia pinov na doske.

Napájanie je zaistené 3voltovým 20 mm lítiovým gombíkovým článkom (BAT1) na zadnej strane dosky plošných spojov. Držiak by mal pracovať s mincovými článkami 2025 alebo 2032. ATtiny bude pracovať v celom rozsahu napätí až do 1,8 voltov.

Krok 3: Hardvér - stromové LED diódy

LED diódy na strome

Naše malé, trblietavé svetielka na vianočný stromček sú LED 0805 na povrchovú montáž (LED1-10). Každá LED dióda má odpor obmedzujúci prúd (R3-12). Pri vývoji sme použili odpory 390 ohmov, asi 3 mA pri 3 voltoch a 8 mA pri 5 voltoch. Všetkých 10 diód LED dohromady používa asi 30 mA, keď sú napájané z batérie.

30 mA je príliš veľký prúd na to, aby sa mohol napájať alebo klesať na kolíkoch ATtiny. Namiesto toho tranzistor NPN (T1) prepína uzemnenie LED diód. Tranzistory tiež vyžadujú základný odpor (R2) na obmedzenie toho, koľko prúdu sa odoberá z kolíka mikrokontroléra. LED diódy musia byť zapojené v správnom smere, inak sa nerozsvietia. LED diódy priechodného otvoru majú spravidla jeden dlhší kábel, ktorý indikuje kladnú stranu napájania (anódu). LED diódy SMD majú zelený okraj a niekedy aj šípku na zadnej strane, ktorá indikuje uzemnenie (katóda). Tento graf ukazuje správnu orientáciu pre každú LED diódu, uzemnenie by malo smerovať rovnakým smerom ako šípka.

Krok 4: Hardvér - doska plošných spojov a zoznam dielov

Schéma a PCB boli vyrobené s bezplatnou verziou Cadsoft Eagle. Stiahnite si najnovšie návrhové súbory a firmvér na kódovú stránku projektu Google. DPS sme vyrobili pomocou služby Propaganda spoločnosti Seeed Studio, ďalšie dosky z našej objednávky sú v obchode Seeed. Očakávali sme zelené PCB, ale dostali sme čierne - konečné PCB budú červené.

Na vytvorenie vianočnej témy sme použili priechodky, komponenty a hodvábnu obrazovku. Toto je náš prvý pokus, možno sa z toho stane prázdninová tradícia, ktorú budeme rok čo rok vylepšovať. Konečná doska plošných spojov by mala mať na strome viditeľné strieborné priechodky, na prototype sme ich neurobili dostatočne veľké. Odstránili sme aj rok, takže ak nie je doručený včas na Vianoce, môžete ho použiť znova neskôr.

Jedná sa o dvojvrstvovú DPS s časťami na oboch stranách. Začali sme vpredu, spájkovali sme veľké časti ako mikrokontrolér (IC1) a spínač (S1), potom sme pridali menšie pasívne prvky ako odpory a kondenzátory. Držiak batérie ide na zadnú stranu DPS, spájkovali sme ju ako poslednú, takže pracovná plocha zostala rovná a stabilná, zatiaľ čo sme pracovali na prednej strane.

Ak spájkujete DPS sami, uistite sa, že máte pinzetu so špicatými koncami na umiestnenie a uchytenie komponentov. Budete tiež potrebovať tavivo, aby všetko pretekalo, a medený knôt na vyčistenie akejkoľvek ďalšej spájky. Blu-Tack používame na všetko ostatné.

Zoznam položiek

názov	Množstvo	Hodnota (veľkosť)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	0,1uf kondenzátor (0805)
T1	1	NPN 200mA+ 100hfe+ tranzistor (SOT23)
R1	1	Rezistor 10 000 ohmov (10K) (0805)
R2-R12	10	Rezistor 390 ohmov (390R) (0805)
LED1-10	10	LED diódy, rôzne farby (0805)
S1	1	Mini dotykový spínač (SMD)
BAT	1	20 mm držiak batérie (SMD)
BUNKA	1	20 mm batéria (CR-2025)

Krok 5: Firmvér

Firmvér je napísaný v jazyku C pomocou open source kompilátora AVR-GCC s AVRStudio. Stiahnite si najnovšie návrhové súbory a firmvér na kódovú stránku projektu Google. Programujte firmvér pomocou 6 -pinovej programovacej hlavičky ISP s niečím ako STK500 alebo USBtinyISP. Na druhej strane, sme skutočne nadšení z použitia kompilátora s otvoreným zdrojovým kódom pre tento projekt.

Keď je obvod zapojený do napájania, ATtiny spustí jednoduchý program, ktorý pulzuje osvetlenie vianočného stromčeka. Keď sa program skončí, čip zaspí, kým sa nevynuluje stlačením tlačidla alebo výmenou batérie.

Program stmievania používa softvérovú moduláciu šírky impulzov na stmievanie diód LED. ATtiny13A má hardvérový PWM, ale vystupuje na pinoch ISP, ktoré sú už obsadené. Programovacie piny je možné zdieľať s inými funkciami, ak by sme na to neboli pripravení to urobiť.

Keď sa program dokončí, čip jednoducho navždy usne. To sa líši od mnohých programov mikrokontroléra, ktoré sa obnovia zo spánku prerušením zmeny kolíka. Stlačením tlačidla sa ATtiny resetuje a program sa spustí znova.

Krok 6: Posunutie ďalej

Máme veľa nápadov na budúce dovolenkové karty - viacero kanálov LED, diódy LED meniace farbu, zvuk, ovládanie akcelerometra, kapacitné dotykové snímanie, obrazovky LCD, epaper, slávnostne rezané dosky plošných spojov a ďalšie. V tomto projekte sme nepoužili bootloader, ale tu je diskusia o možných možnostiach.

Čo by si robil? Máte nejaké hacky pre túto kartu alebo nápady pre budúce karty? Získajte ju

Seeed Studio má kartu zostavenú alebo ako súpravu. Sada obsahuje diely na povrchovú montáž vo veľkosti 0805, nie je pre každého. Toto je náš prvý projekt ponúkaný ako stavebnica. Sme nadšení, keď vidíme, koľko ľudí má záujem o súpravu SMD. Bude to veľmi obmedzený beh, pravdepodobne 100-200 celkom, takže si dajte svoj včas!

• Zostavte si svoju vlastnú kartu z našich open source návrhových súborov a firmvéru.
• Zostavená karta stojí 15 dolárov v Seeed Studio. DPS bude červená. Programovaný firmvér a batéria súčasťou balenia.
• Sada stojí 12 dolárov v Seeed Studio. DPS bude červená. Programovaný firmvér a batéria súčasťou balenia.

Chceme, aby boli objednávky doručené včas na Vianoce, ale je veľká pravdepodobnosť, že sa to nestane. Seeed Studio už pracuje na malom počte kariet, čo by malo pomôcť urýchliť doručenie. Našťastie dorazia včas na Vianoce, ale doručenie bude naozaj tesné. Aktualizácie výroby zverejníme hneď, ako ich dostaneme.

Užite si strieborné, vojnové prázdniny!