Изграждане на DIY Arduino на печатна платка и някои съвети за начинаещи: 17 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Това е предназначено като ръководство за всеки, който запоява своя Arduino от комплект, който може да бъде закупен от A2D Electronics. Той съдържа много съвети и трикове, за да го изгради успешно. Ще научите и какво правят всички различни компоненти.

Прочетете и научете какво е необходимо, за да създадете свой собствен Arduino!

Можете също да видите този проект на моя уебсайт тук.

Стъпка 1: Мини USB конектор

Първата част за запояване е мини USB конектора. Това ще осигури захранване на вашия arduino, когато приключи, но за неговото програмиране ще е необходим адаптер RS232 / USB към сериен. Мини USB гнездото влиза първо, за да можете да го поставите, обърнете дъската, така че щифтовете да са обърнати нагоре, след което я поставете на масата. Преди да го поставите, леко огънете мини комплекта от 2 щифта към предната част на платката, така че да се побере добре в отворите на печатната платка. Теглото на печатната платка ще задържи конектора на място и можете да го запоите точно там.

Стъпка 2: Закрепете заглавки

Щифтовите заглавки са следващите части, в които трябва да влезете. Трябва да имате женски заглавки в 6pin x2, 8pin x2 и 10pin x1. Мъжки заглавие 3 × 2 също е необходимо за заглавката ICSP (In Circuit Serial Programming). Всички те обикалят външната страна на дъската и ще се поберат идеално на правилните им места. Запоявайте ги със същия метод като USB гнездото, като правите една заглавка наведнъж. Всички заглавки трябва да са перфектно перпендикулярни на печатната платка. За да постигнете това, запойте само един щифт на заглавката, след което, като държите заглавката с ръка, разтопете спойката отново и поставете заглавката в нейното перпендикулярно положение. Уверете се, че той също е разположен изравнен с дъската по цялата дължина. Задръжте го в положение, докато спойката се втвърди, след което продължете да запоявате останалите щифтове.

Стъпка 3: IC гнездо

Бърз съвет за запояване на останалите компоненти: Всички кабели на компонентите могат първо да се поставят през дъската, след това да се огънат настрани, така че компонентите да останат в дъската, когато я преобърнете. Това ще направи много по -лесно запояването, тъй като компонентите ще се държат на място.

Започнете, като поставите 28 -пиновия IC контакт. Уверете се, че сте подредили развоя в единия край с чертежа върху печатната платка. Това ви позволява да знаете по какъв начин да поставите микроконтролера AtMega328P. Въпреки че щифтовете на този контакт са по -къси от резистори или кондензатори, те все още могат да бъдат огънати, за да задържат компонента на място, докато го запоявате.

Стъпка 4: Резистори

Следват 3 -те резистора. Няма значение по какъв начин са поставени - резисторите не са поляризирани. Има 2 1K ома резистора като ограничители на тока за светодиодите, и 10K ома резистори като издърпващ резистор на линията за нулиране. За светодиода бяха избрани 1K ома резистори вместо общите 220 ома, така че светодиодите ще имат по -нисък ток, преминаващ през тях, като по този начин действат повече като индикатори, отколкото фенерче.

Стъпка 5: Светодиоди

Има 2 светодиода, единият като индикатор за захранване, а другият на щифт 13 на Arduino. По -дългият крак на светодиодите маркира положителната страна (анод). Уверете се, че сте поставили по -дългия крак в страната, маркирана + в печатната платка. Отрицателният проводник на като LED също е сплескан отстрани, така че все още можете да дешифрирате положителни (анод) и отрицателни (катод) проводници, ако са отрязани.

Стъпка 6: Осцилатор

Следва кристалният осцилатор и 2 22pF керамични кондензатора. Няма значение по какъв начин се вкарва някой от тях - керамичните кондензатори и кристалните осцилатори не са поляризирани. Тези компоненти ще дадат на Arduino 16MHz външен тактов сигнал. Arduino може да произвежда 8MHz вътрешен часовник, така че тези компоненти не са строго необходими, но позволяват да работи на пълна скорост.

Стъпка 7: Нулирайте превключвателя

Превключвателят за нулиране може да продължи. Краката на превключвателя не трябва да се огъват, трябва да се държат в слота.

Стъпка 8: Керамични кондензатори

Следват 4 керамични кондензатора от 100nF (nano Farad). C3 и C9 помагат за изглаждане на малки скокове на напрежение на линиите 3.3V и 5V, за да доставят чиста мощност на Arduino. C7 е последователно с външната линия за нулиране, за да позволи на външно устройство (USB към сериен конвертор) да нулира Arduino в точното време, за да го програмира. C4 е на щифта AREF (Analog Reference) на Arduino и GND, за да гарантира, че Arduino измерва точни аналогови стойности на своите аналогови входове. Без C4, AREF ще се счита за „плаващ“(не е свързан към захранване или заземяване) и ще причини неточности в аналоговите показания, тъй като плаващ щифт ще поеме каквото и да е напрежение около него, включително малките променливи сигнали във вашето тяло, които са дошли от окабеляването около вас. Отново керамичните кондензатори не са поляризирани, така че няма значение по какъв начин ги поставяте.

Стъпка 9: PTC предпазител

Сега можете да инсталирате предпазителя PTC (положителен температурен коефициент). Предпазителят на PTC не е поляризиран, така че може да бъде поставен по всякакъв начин. Това върви точно зад USB гнездото. Ако вашата верига се опита да изтегли повече от 500mA ток, този PTC предпазител ще започне да се нагрява и ще увеличи съпротивлението. Това увеличение на съпротивлението ще намали тока и ще защити USB порта. Тази защита е включена само когато Arduino се захранва през USB, така че когато захранвате Arduino чрез DC жака или чрез външно захранване, уверете се, че вашата верига е правилна. Не забравяйте да издърпате краката докрай през отворите, дори и зад завоите. Чифт клещи ще бъдат полезни тук.

Стъпка 10: Електролитични кондензатори

Следващите електролитни кондензатори 3 47uF (microFarad) могат да бъдат поставени. По -дългият крак върху тях е положителният, но по -често срещаната идентификация е оцветяването на корпуса отстрани на отрицателния крак. Уверете се, че когато ги поставите, положителният крак отива към знака + на дъската. Тези кондензатори изглаждат по -големите неравности на входното напрежение, както и линиите 5V и 3.3V, така че вашият Arduino получава постоянни 5V/3.3V вместо променливо напрежение.

Стъпка 11: DC Jack

Следва DC входният жак. Същата сделка като всички останали компоненти, поставете я и обърнете дъската върху нея, за да остане на място, докато я запоявате. Огъването на краката може да е малко трудно, тъй като те са дебели, така че винаги можете да държите този на място по същия начин като мини USB конектора, който беше запоен по -рано. Този ще върви само по един начин - с жака, обърнат към външната страна на дъската.

Стъпка 12: Регулатори на напрежение

Сега двата регулатора на напрежението. Не забравяйте да ги поставите на правилните места. И двете са обозначени, така че просто съпоставете надписа на дъската с надписа на регулаторите. Регулаторът 3.3V е LM1117T-3.3, а 5V регулаторът е LM7805. И двете са линейни регулатори на напрежението, което означава, че входният и изходният ток ще бъдат еднакви. Да речем, че входното напрежение е 9V, а изходното напрежение е 5V, и двете при 100mA ток. Разликата във входното и изходното напрежение ще се разсейва като топлина от регулатора. В тази ситуация (9V-4V) x 0.1A = 0.4W топлина, която трябва да се разсейва от регулатора. Ако установите, че регулаторът се нагрява по време на употреба, това е нормално, но ако има голям ток и има голяма разлика в напрежението, тогава може да е необходим радиатор на регулатора. Сега, за да ги запоите върху дъската, металният щифт от едната страна трябва да отиде към страната на дъската, която има двойна линия. За да ги закрепите на място, докато не ги запоявате, огънете единия крак от едната страна, а другите две от другата. След като бъде запоен на място, огънете 5V регулатора към външната страна на платката и 3.3V регулатора към вътрешната страна на платката.

Стъпка 13: Вмъкване на AtMega328P IC

Последната част е да поставите микроконтролера в гнездото му. Подредете дивотите в гнездото и на IC, след това подредете всички щифтове. След като го поставите, можете да го натиснете надолу. Ще отнеме малко повече сила, отколкото бихте очаквали, така че не забравяйте да прилагате равномерно натиск, за да не огънете нито един от щифтовете.

Стъпка 14: Няколко предупредителни бележки с вашия Arduino

• НИКОГА не свързвайте USB захранване и външно захранване към Arduino едновременно. Въпреки че и двете могат да бъдат оценени на 5V, те често не са точно 5V. Малката разлика в напрежението между двата източника на захранване причинява късо съединение през вашата платка.
• НИКОГА не извличайте повече от 20 mA ток от който и да е изходен извод (D0-D13, A0-A5). Това ще изпържи микроконтролера.
• НИКОГА не извличайте повече от 800mA от 3.3V регулатора или повече от 1A от 5V регулатора. Ако имате нужда от повече енергия, използвайте външен захранващ адаптер (USB захранваща банка работи добре за 5V). Повечето Arduinos генерират своите 3.3V мощност от USB към сериен чип на борда. Те са способни само на 200mA изход, така че ако използвате различен Arduino, уверете се, че не изтегляте повече от 200mA от 3.3V щифта.
• НИКОГА не поставяйте повече от 16V в жака за постоянен ток. Използваните електролитни кондензатори са предназначени само за 16V.

Стъпка 15: Няколко съвета / интересни факти

• Ако установите, че вашият проект се нуждае от много пинове, аналоговите входни щифтове могат да се използват и като цифрови изходни щифтове. A0 = D14, до A5 = D19.
• Командата analogWrite () всъщност е PWM сигнал, а не аналогово напрежение. ШИМ сигналите са налични на пинове 3, 5, 6, 9, 10 и 11. Те са полезни за контролиране на яркостта на светодиод, управление на двигатели или генериране на звуци. За да получите аудио сигнал към изходните щифтове на ШИМ, използвайте функцията tone ().
• Цифровите пинове 0 и 1 са TX и RX сигналите за микросхема AtMega328. Ако е възможно, не ги използвайте във вашите програми, но ако трябва, може да се наложи да изключите частите от тези щифтове, докато програмирате Arduino.
• SDA и SCL пиновете за i2c комуникация всъщност са щифтове A4 и A5 съответно. Ако използвате i2c комуникация, пиновете A4 и A5 не могат да се използват за други цели.

Стъпка 16: Програмиране на вашия Arduino

Първо изключете всяко външно захранване, за да избегнете късо съединение на 2 различни захранвания. Сега свържете USB към сериен адаптер към заглавката точно зад мини USB захранването. Свържете го съгласно следното:

Arduino USB към сериен адаптер

GND GND (земя)

VCC VCC (мощност)

DTR DTR (щифт за нулиране)

TX RX (данни)

RX TX (данни)

Да, TX и RX щифтовете се преобръщат. TX е предавателният пин, а RX е приемащият, така че ако имате 2 предавателни пина, свързани заедно, няма да се случи много. Това е една от най -често срещаните клопки за начинаещи.

Уверете се, че джъмпера на адаптера USB към сериен е настроен на 5V.

Включете USB към сериен адаптер в компютъра, изберете подходящия COM порт (зависи от вашия компютър) и Board (Arduino UNO) в менюто Tools на Arduino IDE (изтеглено от Arduino.cc), след това компилирайте и качете вашата програма.

Стъпка 17: Тестване с мигаща скица

Първото нещо, което трябва да направите, е да мигате светодиод. Това ще ви запознае с Arduino IDE и езика за програмиране и ще гарантира, че дъската ви работи правилно. Отидете до примерите, намерете примера на Blink, след това компилирайте и качете на дъската на Arduino, за да се уверите, че всичко работи. Трябва да видите, че светодиодът, прикрепен към щифт 13, започва да мига и изключва на интервали от 1 секунда.