Płyta kompatybilna z Arduino: 13 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Czy dominujesz w technologii Arduino? Jeśli nie dominujesz, to prawdopodobnie dlatego, że dominuje nad tobą.

Znajomość Arduino to pierwszy krok do stworzenia różnego rodzaju technologii, więc pierwszym krokiem jest opanowanie pełnego działania płytki Arduino.

W tej instrukcji dowiesz się krok po kroku, jak opanować cały obwód płyty kompatybilnej z Arduino.

Dlatego naszym celem jest nauczenie, jak można wyprodukować własną płytkę zgodną z Arduino o tym samym rozmiarze i wymiarach Arduino UNO poprzez projekt z płytą zgodną z Arduino JLCPCB o wartości 2 USD.

Następnie zaoferujemy wszystkie zestawienia materiałów i wyjaśnimy, jak działa obwód i zbudujemy naszą płytkę kompatybilną z płytką drukowaną Arduino za pomocą oprogramowania EasyEDA.

Kieszonkowe dzieci

• 01 x kryształ 16 MHz
• Kondensator ceramiczny 02x22pF
• 01 x ATMEGA328P
• 02 x kondensator elektrolityczny 0,1 uF
• 02 x kondensator elektrolityczny 0,33 uF
• 01 x złącze jack 2,1 mm
• 01 x kondensator ceramiczny 100nF
• 04 x rezystor 1kR
• 01 x Rezystor 10kR
• 04 x LED 3mm
• 01 x głowica kołkowa 2x3 - 2,54 mm
• 01 x dioda 1N4001
• 01 x ASM1117 3,3 V
• 01 x ASM1117 5V
• 01 x głowica pinowa 1x5 - 2,54 mm
• 01 x przycisk przełącznika 6x6x5 mm

Krok 1: Zdominowanie elektronicznego schematu Arduino UNO

Pierwszym krokiem do zdominowania technologii Arduino jest poznanie schematu elektronicznego Arduino. Z tego układu elektronicznego dowiemy się, jak działa płytka Arduino i jak zbudować własną płytkę kompatybilną z Arduino.

Poniżej przedstawimy pełny projekt płytki kompatybilnej z Arduino.

W układzie elektronicznym Arduino znajduje się kilka ważnych układów, które przedstawiono poniżej:

• Zasilacz;
• Obwód resetowania;
• Obwód programowania;
• obwód oscylatora;
• Obwód mikrokontrolera ATMEGA328P;
• Sygnalizator obwodu zasilany diodami LED;
• Złącze do pinów Atmega328P.

Na podstawie tych obwodów zbudujemy płytkę kompatybilną z Arduino.

Krok 2: Elektroniczny schemat płyty zgodnej z Arduino

Poniżej przedstawiono układ elektroniczny płytki zgodnej z Arduino. Ten obwód ma następujące części:

• Zasilacz;
• Obwód resetowania;
• Obwód programowania;
• obwód oscylatora;
• Obwód mikrokontrolera ATMEGA328P;
• Sygnalizator obwodu zasilany diodami LED;
• Złącze do pinów Atmega328P.

Poniżej przedstawimy, jak działa każda część tego obwodu.

Krok 3: Obwód zasilania

Obwód zasilający służy do zasilania całej płytki drukowanej zgodnej z Arduino. Ten obwód oferuje 3 różne napięcia: napięcie wejściowe, 5 V i 3,3 V na stykach złącza karty zgodnej z Arduino.

Obwód ten może być zasilany napięciem od 7V do 12V, jednak zalecamy zasilanie maksymalnie 9V.

Po zasileniu układu złączem jack 2,1 mm napięcie wejściowe przechodzi przez 2 obwody regulatora napięcia.

Napięcie jest regulowane przez układ scalony AMS1117 5V i AMS1117 3,3V. Układ scalony AMS1117 5 V służy do zapewnienia regulowanego napięcia 5 V do zasilania mikrokontrolera ATMEGA328P. Chociaż CHIP AMS1117 jest używany do dostarczania napięcia 3,3 V na złączu płyty, będzie zasilał niektóre moduły i czujniki, które wykorzystują tę wartość napięcia do pracy.

Krok 4: Reset i obwód oscylatora

Obwód resetowania składa się z przycisku i rezystora, który jest podłączony do styku 1 mikrokontrolera ATMEGA328P. Po naciśnięciu przycisku, pin resetujący otrzymuje napięcie 0V. W ten sposób mikrokontroler jest resetowany ręcznie za pomocą przycisku.

Teraz obwód oscylatora składa się z kryształu i dwóch kondensatorów ceramicznych, jak pokazano na przedstawionym schemacie elektronicznym.

Krok 5: Schemat elektroniczny ATMEGA328P

Obwód ATMEGA328P pokazano na powyższym rysunku. Aby mikrokontroler ATMEGA32P działał, wymagane są trzy rzeczy:

• Zresetuj obwód
• Obwód oscylatora kwarcowego 16 MHz;
• Obwód zasilania 5V.

Obwód resetowania i oscylator zostały przedstawione wcześniej. Na koniec zasilanie 5V jest uzyskiwane z wyjścia napięciowego regulatora napięcia AMS1117 5V. Odpowiada za regulację napięcia i zasilanie mikrokontrolera ATMEGA328P.

Teraz zaprezentujemy układ programowania CHIP ATMEGA328P oraz diodę sygnalizacyjną na obwodzie.

Krok 6: Obwód programowania układu ATMEGA328P i dioda sygnalizacyjna w obwodzie

W tej płytce zgodnej z Arduino nie ma portu USB. W ten sposób wykorzystamy moduł konwertera USB-TTL.

Moduł używany do programowania ATMEGA328P to FT232RL. Ten moduł jest używany, ponieważ ma pin DTR. Za pomocą tego modułu podłączymy go do męskiego pinu nagłówka i zaprogramujemy ATMEGA328P przez 5 pinów.

Piny używane do programowania to VCC(+5V), GND, RX, TX i DTR.

Oprócz tego obwodu znajduje się dioda sygnalizacyjna w obwodzie. Ta dioda LED służy do sygnalizacji, kiedy twoja płyta kompatybilna z arduino jest włączona.

Gdy płytka drukowana jest pod napięciem, napięcie regulatora napięcia AMS1117 5V dociera do tej diody LED i jest zasilane.

Na koniec mamy złącza płyty zgodne z Arduino.

Krok 7: Złącze i kształt Arduino UNO

Aby stworzyć dobre wrażenia użytkownika z płytką kompatybilną z Arduino, użyliśmy kształtu podobnego do płytki Arduino UNO.

Jak widać, wszystkie piny mikrokontrolera są połączone w Arduino UNO Shape. W ten sposób nasza płytka drukowana będzie miała kształt Arduino UNO, jak wspomniano powyżej.

Poprzez kształt użytkownik będzie miał dobre wrażenia podobne do Arduino UNO.

Dlatego za pomocą tego elektronicznego schematu stworzyliśmy projekt płytki drukowanej.

Krok 8: Projekt płytki drukowanej

Aby stworzyć płytkę zgodną z Arduino, projekt ten został opracowany przez środowisko projektu EasyEDA PCB.

W ten sposób wszystkie komponenty są uporządkowane, a z tyłu tworzone są ślady. Dlatego też powyższa płytka PCB została stworzona w kształcie zbliżonym do cytowanego wcześniej Arduino UNO.

Na powyższych rysunkach płytka drukowana jest pokazana w jej schematycznym modelu 2D i 3D.

Wreszcie, po wykonaniu płytki drukowanej, pliki Gerber zostały wygenerowane i wysłane do produkcji w firmie JLCPCB Electronic Circuit Board.

Krok 9: Płytka drukowana zgodna z Arduino

Powyżej przedstawiono wynik płytki drukowanej zgodnej z Arduino. Jak widać, płytka drukowana jest dobrej jakości, a prototyp działa bezproblemowo.

Po ocenie całego obwodu płytki drukowanej, montujemy elementy płytki drukowanej w płytce drukowanej.

Krok 10: Montaż płytki drukowanej

Płytka kompatybilna z Arduino jest bardzo łatwa w montażu komponentów. Jak widać po jego budowie, posiada 29 elementów do wlutowania w twoją konstrukcję. W ten sposób tylko 27 elementów jest montowanych przez otwór przelotowy. Dlatego 93,1% elementów użytych w tej płytce może być lutowanych dla każdego użytkownika.

Pozostałe 2 elementy SMD są bardzo łatwe do lutowania w powierzchni PCB.

W ten sposób można wykorzystać tę płytkę drukowaną do nauczenia studentów, jak zbudować własną płytkę zgodną z Arduino i wykonywać inne czynności.

Na koniec zbudujemy nasze pudełko poprzez cięcie laserowe, aby zamknąć naszą płytkę kompatybilną z Arduino.

Krok 11: Obudowa do płyty zgodnej z Arduino

Laserowo wycinane pudełko jest przeznaczone do przechowywania układu Arduino i jego ochrony. To pudełko może być wykonane z płyty pilśniowej średniej gęstości lub materiału akrylowego i musi być wykonane z jednego materiału.

Do produkcji pudła obudowy używamy oprogramowania online Maker Case. Dlatego za pomocą tego oprogramowania można wstawić parametry takie jak szerokość, wysokość i głębokość.

Wreszcie w obudowie mamy naszą płytkę drukowaną.

Krok 12: Pobierz pliki płyty zgodnej z Arduino

Jeśli potrzebujesz pobrać pliki PCB do produkcji swojej PCB, możesz pobrać pliki pod następującym linkiem:

Pobierz projekty plików PCB

Krok 13: Podziękowania

Dziękujemy JLCPCB za zaoferowanie projektu Open Source zgodnego z płytką PCB Arduino w celu wyprodukowania tego artykułu.