Kartka bożonarodzeniowa i ozdoba do hakowania: 6 kroków (ze zdjęciami)

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

Migające i pikające kartki świąteczne zawsze nas fascynowały. To jest nasza hackowalna wersja DIY wykonana z ATtiny13A i kilkoma diodami LED - naciśnij przycisk, aby odtworzyć krótki pokaz świetlny na drzewie. W tym roku wysyłamy je znajomym i rodzinie. To ręcznie robiony prezent, który można zhakować, a jego zbudowanie było świetną zabawą. Ta instrukcja wyjaśnia nasz projekt, a następnie możesz pobrać pliki open source i zbudować własne.

Karta jest również hołdem złożonym migającemu zestawowi ozdób choinkowych Vellemana oraz nawiązaniem do obietnicy Adafruit. (Czy wiesz, że Velleman ma zestaw zegara lampowego Nixie? Naprawdę!)

Możesz kupić kopię naszej karty w Seeed Studio. Złożone karty kosztują (15 USD), a zestaw dla żądnych przygód lutowniczych to 12 USD. Możesz również zobaczyć ten artykuł z oryginalnym formatowaniem na DangerousPrototypes.com.

Krok 1: Sprzęt - ATtiny13A

Schemat i PCB zostały wykonane za pomocą darmowej wersji Cadsoft Eagle. Pobierz najnowsze pliki projektowe i oprogramowanie sprzętowe ze strony projektu Google Code.

AVR ATTINY-13A

Mózgiem układu jest mały mikrokontroler ATMEL ATtiny13A (IC1). Jeden pin (PWM) miga światłami, większość pozostałych pinów służy do programowania i zasilania. Możesz uzyskać podobne efekty z zegarem 555 lub komponentami dyskretnymi, ale naszym celem jest poznanie nowej rodziny mikrokontrolerów i zrobienie czegoś łatwego do zhakowania.

ATtiny potrzebuje rezystora podciągającego 10K (R1), aby utrzymać wysoki pin resetowania, mini przełącznik dotykowy (S1) resetuje ATtiny, tymczasowo podłączając pin resetowania do masy. Kondensator 0,1uF (C1) oddziela układ scalony od zasilacza.

Krok 2: Sprzęt - programowanie i bateria

Mikrokontrolery ATtiny są programowane za pomocą sześciostykowego połączenia In System Programming (ISP). Nagłówek ISP jest skierowany do tyłu karty. Zrobiliśmy sondę programującą, aby uniknąć lutowania główki pinów na płytce.

Zasilanie jest dostarczane przez 3 V, 20 mm litową baterię pastylkową (BAT1) z tyłu płytki drukowanej. Posiadacz powinien współpracować z bateriami monet 2025 lub 2032. ATtiny będzie działać w zakresie napięć do 1,8 wolta.

Krok 3: Sprzęt - diody LED drzewa

Diody LED drzewa

Nasze małe, migoczące lampki choinkowe to diody LED do montażu powierzchniowego 0805 (LED1-10). Każda dioda LED posiada rezystor ograniczający prąd (R3-12). Podczas projektowania użyliśmy rezystorów 390 omów, dla około 3 mA przy 3 woltach i 8 mA przy 5 woltach. Wszystkie 10 diod LED razem zużywa około 30 mA przy zasilaniu z baterii.

30mA to zbyt duży prąd, aby pobierać lub pobierać prąd na pinach ATtiny. Zamiast tego tranzystor NPN (T1) przełącza uziemienie diod LED. Tranzystory wymagają również rezystora bazowego (R2), aby ograniczyć prąd pobierany z pinu mikrokontrolera. Diody LED muszą być podłączone we właściwym kierunku, w przeciwnym razie nie będą świecić. Diody LED przewlekane mają zwykle jeden dłuższy przewód, który wskazuje dodatnią stronę zasilania (anodę). Diody SMD mają zieloną krawędź, a czasem strzałkę z tyłu, wskazującą połączenie z masą (katodę). Ten wykres pokazuje prawidłową orientację każdej diody LED, połączenie uziemienia powinno wskazywać ten sam kierunek, co strzałka.

Krok 4: Sprzęt - PCB i lista części

Schemat i PCB zostały wykonane za pomocą darmowej wersji Cadsoft Eagle. Pobierz najnowsze pliki projektowe i oprogramowanie sprzętowe ze strony projektu Google Code. Płytki wykonaliśmy w serwisie Propaganda firmy Seeed Studio, dodatkowe płytki z naszego zamówienia znajdują się w sklepie Seeed. Spodziewaliśmy się zielonych płytek, ale zrobiły się czarne - finalne płytki będą czerwone.

Wykorzystaliśmy przelotki, komponenty i sitodruk, aby stworzyć świąteczny motyw. To nasza pierwsza próba, może stanie się to wakacyjną tradycją, którą doskonalimy z roku na rok. Ostateczna płytka powinna mieć widoczne srebrne przelotki na drzewie, nie zrobiliśmy ich wystarczająco dużych na prototypie. Usunęliśmy również rok, więc jeśli nie zostanie dostarczony na czas przed Bożym Narodzeniem, można go użyć ponownie później.

To dwuwarstwowa płytka drukowana z częściami po obu stronach. Zaczęliśmy od przodu, lutując duże części, takie jak mikrokontroler (IC1) i przełącznik (S1), a następnie dodaliśmy mniejsze elementy pasywne, takie jak rezystory i kondensatory. Uchwyt baterii znajduje się z tyłu PCB, lutowaliśmy go jako ostatni, więc powierzchnia robocza pozostała płaska i stabilna podczas pracy z przodu.

Jeśli sam lutujesz PCB, upewnij się, że masz pincetę ze spiczastymi końcami do umieszczania i trzymania komponentów. Potrzebny będzie również topnik, aby wszystko płynęło, a miedziany knot do oczyszczenia dodatkowego lutowia. Do wszystkiego innego używamy Blu-Tack.

Lista części

Nazwa	Ilość	Wielkość wartości)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	Kondensator 0,1 uf (0805)
T1	1	Tranzystor NPN 200ma+ 100hfe+ (SOT23)
R1	1	Rezystor 10 000 omów (10K) (0805)
R2-R12	10	Rezystor 390 omów (390R) (0805)
LED1-10	10	Diody LED, różne kolory (0805)
S1	1	Mini przełącznik dotykowy (SMD)
NIETOPERZ	1	Uchwyt baterii 20mm (SMD)
KOMÓRKA	1	Bateria 20mm (CR-2025)

Krok 5: Oprogramowanie układowe

Oprogramowanie układowe jest napisane w C przy użyciu kompilatora AVR-GCC o otwartym kodzie źródłowym z AVRStudio. Pobierz najnowsze pliki projektowe i oprogramowanie sprzętowe ze strony projektu Google Code. Zaprogramuj oprogramowanie układowe za pomocą 6-pinowego nagłówka programowania ISP za pomocą czegoś takiego jak STK500 lub USBtinyISP. Na marginesie, jesteśmy naprawdę podekscytowani użyciem kompilatora open source w tym projekcie.

Po włączeniu zasilania do obwodu ATtiny uruchamia prosty program, który pulsuje lampkami choinkowymi. Po zakończeniu programu chip śpi do momentu zresetowania go przez naciśnięcie przycisku lub wymianę baterii.

Program zanikania wykorzystuje programową modulację szerokości impulsu do przyciemniania diod LED. ATtiny13A ma sprzętową PWM, ale wyprowadza na piny ISP, które są już zajęte. Możliwe jest współdzielenie pinów programistycznych z innymi funkcjami, jeśli nie byliśmy na to gotowi w tym projekcie.

Po zakończeniu programu chip po prostu zasypia na zawsze. Różni się to od wielu programów mikrokontrolerów, które wznawiają działanie ze stanu uśpienia po przerwaniu zmiany pinu. Naciśnięcie przycisku resetuje ATtiny i ponownie uruchamia program.

Krok 6: Idź dalej

Mamy wiele pomysłów na przyszłe kartki świąteczne - wiele kanałów LED, zmieniające kolor diody LED, dźwięk, sterowanie akcelerometrem, pojemnościowe czujniki dotykowe, ekrany LCD, e-papier, odświętnie wycięte płytki PCB i wiele innych. W tym projekcie nie używaliśmy bootloadera, ale oto omówienie możliwych opcji.

Co byś zrobił? Czy masz jakieś hacki do tej karty lub pomysły na przyszłe karty? Zdobądź jedną

Seeed Studio ma złożoną kartę lub jako zestaw. Zestaw zawiera części do montażu powierzchniowego w rozmiarze 0805, nie jest dla każdego. To nasz pierwszy projekt oferowany jako zestaw, jesteśmy podekscytowani widząc, jak wiele osób jest zainteresowanych zestawem SMD. Będzie to bardzo ograniczony bieg, prawdopodobnie w sumie 100-200, więc zdobądź swój wcześnie!

• Zbuduj własną kartę z naszych plików projektowych open source i oprogramowania układowego.
• Złożona karta kosztuje 15 USD w Seeed Studio. Płytka będzie czerwona. Oprogramowanie wbudowane i bateria w zestawie.
• Zestaw kosztuje 12 USD w Seeed Studio. Płytka będzie czerwona. Oprogramowanie wbudowane i bateria w zestawie.

Chcielibyśmy, aby zamówienia dotarły na czas przed Bożym Narodzeniem, ale jest duża szansa, że tak się nie stanie. Seeed Studio pracuje już nad niewielką liczbą kart, co powinno przyspieszyć dostarczanie. Miejmy nadzieję, że dotrą na czas na Święta Bożego Narodzenia, ale dostawa będzie naprawdę napięta. Będziemy publikować aktualizacje produkcyjne, gdy je otrzymamy.

Mieć srebrne, lutownicze Święto!