Zbuduj własne Arduino: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Konfiguracja Arduino na płytce stykowej stała się procesem, który pokochałem.

W ciągu kilku minut możesz mieć w pełni działającą platformę Arduino do pracy, jak zobaczysz w tym samouczku. Było kilka razy, kiedy byłem w szkole i szybko zebrałem jeden z nich, aby przetestować kilka pomysłów na projekt. Poza tym wygląda tak schludnie ze wszystkimi komponentami ułożonymi na płytce stykowej. Niektóre z moich projektów Arduino Czym jest Arduino?

Arduino to platforma do prototypowania elektroniki typu open source, oparta na elastycznym, łatwym w użyciu sprzęcie i oprogramowaniu. Jest przeznaczony dla artystów, projektantów, hobbystów i wszystkich zainteresowanych tworzeniem interaktywnych obiektów lub środowisk.

Arduino może wykrywać otoczenie, odbierając dane wejściowe z różnych czujników i może wpływać na otoczenie, kontrolując światła, silniki i inne elementy wykonawcze. Mikrokontroler na płytce jest programowany z wykorzystaniem języka programowania Arduino (opartego na Wiring) oraz środowiska programistycznego Arduino (opartego na Processing). Projekty Arduino mogą być samodzielne lub mogą komunikować się z oprogramowaniem uruchomionym na komputerze (np. Flash, Processing, MaxMSP).[1] www.arduino.cc

Krok 1: Komponenty

Dzięki kilku niedrogim częściom i płytce stykowej bez lutowania możesz szybko i łatwo zbudować własne Arduino. Ta koncepcja sprawdza się świetnie, gdy chcesz stworzyć prototyp nowego pomysłu na projekt lub nie chcesz rozrywać projektu za każdym razem, gdy potrzebujesz Arduino. Poniższy przykład pokazuje, jak podłączyć komponenty na płytce prototypowej. W całym projekcie omówimy więcej szczegółów. Rysunek 1-1: Płytka prototypowa Arduino z możliwością programowania przez USB. Zanim zaczniemy, upewnij się, że masz wszystkie niezbędne elementy w polu listy komponentów. Jeśli chcesz kupić części, możesz to zrobić na mojej stronie www. ArduinoFun.com lub zobacz poniżej inne sklepy internetowe* Przed zakupem zobacz uwagę o kablu TTL-232R w opcjach programowania. 10% ZNIŻKI Całe zamówienie na ArduinoFun.com, użyj kodu kuponu: INSTRUCTABLES przy kasie. Możesz kupić komponenty na www. ArduinoFun.com lub www. SparkFun.com lub www. CuriousInventor.com lub www. FunGizmos.com lub www. Adafruit.com, żeby wymienić tylko kilka dostępnych miejsc. Oryginalny samouczek:

Krok 2: Konfiguracja zasilania

Pierwszą rzeczą, którą musisz zrobić, to skonfigurować zasilanie. Mając przed sobą płytkę prototypową i komponenty… zaczynajmy! W tym kroku ustawisz płytkę stykową Arduino na stałą moc +5 woltów za pomocą regulatora napięcia 7805. Rysunek 1-2: Konfiguracja zasilania ze wskaźnikiem LED. Aby regulator napięcia działał, musisz zapewnić moc powyżej 5V. Typowa bateria 9V ze złączem zatrzaskowym byłaby do tego wystarczająca. Moc wejdzie na tablicę prototypową, na której widać czerwone i czarne kwadraty + i –. Następnie dodaj jeden z kondensatorów 10uF. Dłuższa noga to anoda (dodatnia), a krótsza noga to katoda (ujemna). Większość kondensatorów jest również oznaczona paskiem w dół po stronie ujemnej. W poprzek pustej przestrzeni na płytce stykowej (kanał) musisz umieścić dwa przewody połączeniowe dla dodatniego (czerwony) i uziemienia (czarny), aby przeskoczyć moc z jednej strony płytki stykowej na drugą. Teraz dodaj regulator napięcia 7805. 7805 ma trzy nogi. Patrząc na to z przodu, lewa noga jest dla napięcia wejściowego (Vin), środkowa noga jest dla masy (GND), a trzecia noga jest dla napięcia wyjściowego (Vout). Upewnij się, że lewa noga jest ustawiona w linii z dodatnią mocą, a druga szpilka do masy. Wychodząc z regulatora napięcia i idąc do szyny zasilającej z boku płytki stykowej należy dodać przewód GND do szyny uziemiającej, a następnie przewód Vout (3^{r & D} nogi regulatora napięcia) do szyny dodatniej. Dodaj drugi kondensator 10uF do szyny zasilającej. Zwracanie uwagi na strony pozytywne i negatywne. Dobrym pomysłem jest dołączenie wskaźnika stanu LED, który może służyć do rozwiązywania problemów. W tym celu należy połączyć prawą szynę zasilającą z lewą szyną zasilającą. Dodaj przewody dodatnie do dodatnich i ujemne do ujemnych na dole płytki stykowej. Rysunek 1-3: Połączenia lewej i prawej szyny zasilającej. Posiadanie zasilania na lewej i prawej szynie zasilającej pomoże również utrzymać porządek na płytce prototypowej podczas dostarczania zasilania do różnych komponentów. Rysunek 1-4: Dla wskaźnika stanu LED, podłącz rezystor 220& (w kolorze: czerwony, czerwony, brązowy) od zasilania do anody LED (strona dodatnia, dłuższa nóżka), a następnie przewód GND do strony katody. Gratulacje, teraz twoja płytka stykowa jest skonfigurowana do zasilania +5V. Możesz przejść do następnego kroku w projektowaniu obwodu.

Krok 3: Mapowanie pinów Arduino

Teraz chcemy przygotować układ ATmega168 lub 328. Zanim zaczniemy, przyjrzyjmy się, co każdy pin na chipie robi w związku z funkcjami Arduino. UWAGA: ATmega328 działa z tą samą prędkością, z tym samym pinoutem, ale posiada ponad dwukrotnie większą pamięć flash (30k vs 14k) i dwukrotnie większą pamięć EEPROM (1Kb vs 512b). Rysunek 1-5: Mapowanie pinów Arduino Układ ATmega168 został stworzony przez Atmel. Jeśli spojrzysz na arkusz danych, nie zobaczysz, że powyższe odniesienia są takie same. Dzieje się tak dlatego, że Arduino ma swoje własne funkcje dla tych pinów, a podałem je tylko na tej ilustracji. Jeśli chcesz porównać lub poznać rzeczywiste referencje chipa, możesz pobrać kopię arkusza danych ze strony www.atmel.com. Teraz, gdy znasz już układ pinów, możemy przystąpić do podłączania pozostałych komponentów.

Krok 4: Podłączanie komponentów

Na początek zbudujemy obwód pomocniczy po jednej stronie chipa, a następnie przejdziemy na drugą stronę. Pin jeden na większości żetonów ma znacznik identyfikatora. Patrząc na ATmega168 lub 328, zauważysz wycięcie w kształcie litery U na górze oraz małą kropkę. Mała kropka wskazuje, że jest to styk 1. Rysunek 1-6: Obwody pomocnicze styków 15-28 Z szyny zasilającej GND dodaj przewód połączeniowy do styku 22. Następnie z dodatniej szyny zasilania dodaj przewody połączeniowe do styku 20 (AVCC - Napięcie zasilania konwertera ADC. Musi być podłączony do zasilania, jeśli ADC nie jest używany i do zasilania przez filtr dolnoprzepustowy, jeśli jest (filtr dolnoprzepustowy to obwód, który usuwa szumy ze źródła zasilania, nie używamy jednego) Następnie dodaj przewód połączeniowy z szyny dodatniej do pinu 21 (analogowy pin referencyjny dla ADC). W Arduino pin 13 jest pinem LED. Zauważ, że na rzeczywistym układzie pin ma numer 19. Podczas przesyłania kodu szkicu i dla wszystkich projektów nadal będziesz odnosić się do tego jako Pin 13. Aby podłączyć diodę LED, dodaj rezystor 220& z GND do katody diody LED. Następnie z anody diody LED dodaj przewód połączeniowy do pin 19. Teraz możemy przejść na drugą stronę układu. Jest prawie gotowe! Rysunek 1-7: Obwody pomocnicze pinów 1-14 Nad chipem ATmega168 w pobliżu identyfikator pin 1, umieść mały przełącznik taktujący. Ten przełącznik służy do resetowania Arduino. Tuż przed przesłaniem nowego szkicu do chipa będziesz chciał nacisnąć ten raz. Teraz dodaj mały przewód połączeniowy z pinu 1 do dolnej nogi przełącznika, a następnie dodaj rezystor 10K z zasilania do rzędu pinu 1 na płytce stykowej. Na koniec dodaj przewód połączeniowy GND do górnej nogi przełącznika. Dodaj zworki zasilania i GND do pinu 7 (VCC) i pinu 8 (GND). Dodaj kryształ zegara 16 MHz do pinów 9 i 10, a następnie dwa kondensatory 0,22pF z pinów 9 i 10 do GND. (Patrz uwaga poniżej dla alternatywnej metody). Twoja podstawowa płytka prototypowa arduino jest teraz gotowa. Możesz zatrzymać się tutaj, jeśli chcesz i zamienić już zaprogramowany układ z płyty Arduino na płytkę stykową, ale ponieważ zaszedłeś tak daleko, równie dobrze możesz zakończyć, dodając kilka pinów programowania. Umożliwi to zaprogramowanie chipa z płytki stykowej. UWAGA: Zamiast kryształu zegarowego 16 MHz, można użyć rezonatora ceramicznego 16 MHz z wbudowanymi kondensatorami, pakiet SIP z trzema zaciskami. Będziesz musiał ułożyć płytkę stykową trochę inaczej, rezonator ma trzy nogi. Środkowa noga zejdzie na ziemię, a pozostałe dwie nogi przejdą do pinów 9 i 10 układu ATmega168. Odnosząc się do rysunku 1-7, zlokalizuj miejsce, w którym na płytce stykowej znajduje się 6 kolumn, które nie stykają się z niczym innym. Umieść tutaj rząd sześciu męskich kołków nagłówka. Gdy płytka stykowa jest skierowana w Twoją stronę, połączenia są następujące: GND, NC, 5V, TX, RX, NC, te piny również nazywam 1, 2, 3, 4, 5, 6. Z szyny zasilania dodaj Przewód GND do pinu 1 i przewód od zasilania do pinu 3. NC oznacza niepodłączony, ale możesz podłączyć je do GND, jeśli chcesz. Z pinu 2 w układzie ATmega168, który jest pinem Arduino RX, podłączysz przewód do pinu 4 (TX) swoich nagłówków programistycznych. W układzie ATmega168 pin 3 Arduino TX jest podłączony do pinu 5 (RX) na pinach nagłówka. Komunikacja wygląda tak: ATmega168 RX do nagłówka Pin TX i ATmega168 TX do nagłówka Pin RX. Teraz możesz zaprogramować swoją płytkę stykową Arduino.

Krok 5: Opcje programowania

Pierwszą opcją jest zakup kabla szeregowego TTL-232R 3.3V USB – TTL. Można je kupić na www.adafruit.com lub www.ftdichip.com Pozostałe dwie opcje, które wolę, to zakup jednej z dwóch desek typu breakout z www. SparkFun.com. Oni są:

• FT232RL USB-Serial Breakout Board, SKU: BOB-00718 (ta opcja zajmuje więcej miejsca na płytce prototypowej)
• FTDI Basic Breakout - 3,3 V SKU: DEV-08772 (ta opcja i użycie męskich nagłówków pod kątem prostym działa najlepiej z wszystkich trzech, ponieważ jest lepiej zabezpieczony na płytce stykowej)

Dokładnie sprawdź połączenia, upewnij się, że bateria 9 V nie jest podłączona i podłącz opcję programowania. Otwórz Arduino IDE i w przykładowych plikach szkicu, w obszarze Digital, załaduj szkic Blink. W opcji pliku Port szeregowy wybierz port COM, którego używasz z kablem USB. tj. COM1, COM9 itd. W opcji pliku Narzędzia/Płyta wybierz:

• Arduino Duemilanove z ATmega328
• Arduino Decimila, Duemilanove lub Nano z ATmega128

(w zależności od tego, którego chipa używasz z płytką prototypową Arduino) Teraz naciśnij ikonę przesyłania, a następnie naciśnij przycisk resetowania na płytce prototypowej. Jeśli używasz jednej z tabliczek typu breakout SparkFun, zobaczysz migające kontrolki RX i TX. Dzięki temu wiesz, że dane są wysyłane. Czasami musisz poczekać kilka sekund po naciśnięciu przycisku przesyłania, zanim naciśniesz przycisk resetowania. Jeśli masz problemy, poeksperymentuj trochę z szybkością poruszania się między nimi. Ten szkic, jeśli zostanie załadowany poprawnie, będzie migać diodą LED na pinie 13 na jedną sekundę, zgaśnie na jedną sekundę, na jedną sekundę… dopóki nie prześlesz nowego szkicu lub nie wyłączysz zasilania. Po wgraniu kodu można odłączyć płytkę do programowania i użyć baterii 9V do zasilania. Rozwiązywanie problemów

• Brak zasilania – Upewnij się, że źródło zasilania jest powyżej 5V.
• Zasilanie, ale nic nie działa – sprawdź ponownie wszystkie punkty połączeń.
• Błąd przesyłania - odwiedź stronę www.arduino.cc i wyszukaj konkretny komunikat o błędzie, który otrzymasz. Zajrzyj również na fora, ponieważ jest tam bardzo dużo pomocy.

Krok 6: Pliki PCB

Jeśli ktoś jest zainteresowany wytrawieniem własnej płytki drukowanej (płytki drukowanej), dołączyłem pliki pcb po stronie komponentów i lutowania. Dodałem plik zip, który zawiera pliki-j.webp