Плата, совместимая с Arduino: 13 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Вы доминируете в технологии Arduino? Если вы не доминируете, это, вероятно, потому, что оно доминирует над вами.

Знание Arduino - это первый шаг для вас к созданию различных типов технологий, поэтому первым шагом для вас является полное освоение работы с платой Arduino.

В этом руководстве вы шаг за шагом научитесь управлять всей схемой платы, совместимой с Arduino.

Поэтому наша цель - научить, как вы можете создать свою собственную совместимую плату Arduino с такими же размерами и размерами, как Arduino UNO, в рамках проекта с JLCPCB Arduino Compatible Board стоимостью 2 доллара.

Далее мы предложим весь перечень материалов и объясним, как работает схема и построим нашу плату, совместимую с печатной платой Arduino, с использованием программного обеспечения EasyEDA.

Запасы

• 01 x кристалл 16 МГц
• Керамический конденсатор 02 x 22 пФ
• 01 х АТМЕГА328П
• 02 x Элетролитический конденсатор 0,1 мкФ
• 02 x Элетролитический конденсатор 0,33 мкФ
• 01 x разъем для разъема 2,1 мм
• 01 x керамический конденсатор 100 нФ
• 04 x Резистор 1кР
• 01 x Резистор 10кР
• 04 x светодиод 3 мм
• 01 x Pin Header 2x3 - 2,54 мм
• 01 х диод 1N4001
• 01 x ASM1117 3,3 В
• 01 x ASM1117 5 В
• 01 x Pin Header 1x5 - 2,54 мм
• 01 x кнопка переключения 6x6x5 мм

Шаг 1. Преобладание электронной схемы Arduino UNO

Первый шаг к господству в технологии Arduino - это знание электронной схемы Arduino. Из этой электронной схемы мы узнаем, как работает плата Arduino, а также как построить нашу собственную плату, совместимую с Arduino.

Далее мы представим полный проект платы, совместимой с Arduino.

В электронной схеме Arduino есть несколько важных схем, которые представлены ниже:

• Источник питания;
• Цепь сброса;
• Схема программирования;
• Цепь осциллятора;
• Схема микроконтроллера ATMEGA328P;
• Сигнализатор цепи с питанием от светодиода;
• Разъем для контактов Atmega328P.

На основе схем мы построим плату, совместимую с Arduino.

Шаг 2: Электронная схема платы, совместимой с Arduino

Электронная схема платы, совместимой с Arduino, представлена ниже. Эта схема состоит из следующих частей:

• Источник питания;
• Цепь сброса;
• Схема программирования;
• Цепь осциллятора;
• Схема микроконтроллера ATMEGA328P;
• Сигнализатор цепи с питанием от светодиода;
• Разъем для контактов Atmega328P.

Далее мы представим, как работает каждая часть этой схемы.

Шаг 3: Схема источника питания

Цепь питания используется для питания всей платы, совместимой с Arduino. Эта схема предлагает 3 различных напряжения: входное напряжение, 5 В и 3,3 В на контактах разъема Arduino-совместимой карты.

Эта схема может питаться напряжением от 7 В до 12 В, однако мы рекомендуем подавать максимум 9 В.

После питания схемы с помощью разъема jack 2.1 мм входное напряжение проходит через 2 цепи регулятора напряжения.

Напряжение регулируется микросхемой AMS1117 5 В и микросхемой AMS1117 3,3 В. ИС AMS1117 5V используется для обеспечения стабилизированного напряжения 5V для питания микроконтроллера ATMEGA328P. Хотя микросхема AMS1117 используется для подачи напряжения 3,3 В на разъем платы, он питает некоторые модули и датчики, которые используют это значение напряжения для работы.

Шаг 4: Сброс и схема генератора

Схема сброса состоит из кнопки и резистора, подключенного к выводу 1 микроконтроллера ATMEGA328P. Когда кнопка нажата, на вывод сброса подается напряжение 0 В. Таким образом, микроконтроллер сбрасывается вручную кнопкой.

Теперь схема генератора состоит из кристалла и двух керамических конденсаторов, как показано на представленной электронной схеме.

Шаг 5: Электронная схема ATMEGA328P

Схема ATMEGA328P показана на рисунке выше. Для работы микроконтроллера ATMEGA32P необходимы три вещи:

• Схема сброса
• Схема кварцевого генератора 16 МГц;
• Цепь питания 5 В.

Схема сброса и генератор были представлены ранее. Наконец, питание 5 В поступает с выхода напряжения 5-вольтового регулятора напряжения AMS1117. Он отвечает за регулирование напряжения и подачу питания на микроконтроллер ATMEGA328P.

Теперь мы представим схему программирования ЧИПа ATMEGA328P и светодиодный индикатор включения.

Шаг 6: Цепь программирования ЧИПа ATMEGA328P и индикатор внутрисхемной сигнализации

На этой плате, совместимой с Arduino, нет порта USB. Таким образом, мы будем использовать модуль конвертера USB-TTL.

Для программирования ATMEGA328P используется модуль FT232RL. Этот модуль используется, потому что он имеет вывод DTR. Через этот модуль мы подключим его к штекерному контакту заголовка и запрограммируем ATMEGA328P через 5 контактов.

Для программирования используются выводы VCC (+ 5V), GND, RX, TX и DTR.

В дополнение к этой схеме есть светодиод внутрисхемной сигнализации. Этот светодиод используется, чтобы сигнализировать, когда ваша совместимая с Arduino плата включена.

Когда на печатную плату подается напряжение, напряжение регулятора напряжения AMS1117 5V достигает этого светодиода, и он включается.

Наконец, у нас есть разъемы для платы, совместимые с Arduino.

Шаг 7: разъем и форма Arduino UNO

Чтобы обеспечить удобство использования платы, совместимой с Arduino, мы использовали форму, аналогичную плате Arduino UNO.

Как можно видеть, все контакты микроконтроллера соединены в Arduino UNO Shape. Таким образом, наша печатная плата будет иметь форму Arduino UNO, как указано выше.

Благодаря форме у пользователя будет хороший опыт, аналогичный Arduino UNO.

Поэтому по этой электронной схеме мы создали проект печатной платы.

Шаг 8: Проект печатной платы

Для создания платы, совместимой с Arduino, этот проект был разработан в среде проекта EasyEDA PCB Project Enviroment.

Таким образом, все компоненты организованы, а затем создаются следы. Таким образом, печатная плата, представленная выше, была создана с формой, подобной Arduino UNO, как указано ранее.

На рисунках выше печатная плата представлена в схематической 2D и 3D модели.

Наконец, после того, как печатная плата была изготовлена, файлы Gerber были сгенерированы и отправлены для производства в компанию JLCPCB Electronic Circuit Board.

Шаг 9: Печатная плата, совместимая с Arduino

Выше представлены результаты работы печатной платы, совместимой с Arduino. Как видим, качество печатной платы хорошее, прототип работает без проблем.

Оценив всю схему печатной платы, мы собираем компоненты печатной платы на печатной плате.

Шаг 10: соберите печатную плату

Плата, совместимая с Arduino, очень проста в сборке компонентов. Как видно из его структуры, он состоит из 29 компонентов, которые нужно впаять в вашу структуру. Таким образом, только 27 компонентов собираются через сквозное отверстие. Таким образом, 93,1% компонентов, используемых в этой плате, могут быть припаяны для любого пользователя.

Остальные 2 компонента SMD очень легко припаять к поверхности печатной платы.

Таким образом, можно использовать эту печатную плату, чтобы научить студентов, как построить свою собственную совместимую плату Arduino и выполнять другие действия.

Наконец, мы сконструируем нашу коробку с помощью лазерной резки, чтобы закрыть нашу совместимую плату Arduino.

Шаг 11: Корпус для платы, совместимой с Arduino

Коробка с лазерной резкой предназначена для хранения схемы Arduino и ее защиты. Этот ящик может быть изготовлен из ДВП средней плотности или акрила и должен быть изготовлен из одного материала.

Для изготовления корпуса мы используем онлайн-программу Maker Case. Таким образом, с помощью этого программного обеспечения можно вставлять такие параметры, как ширина, высота и глубина.

Наконец, у нас есть печатная плата в корпусе.

Шаг 12: Загрузите файлы платы, совместимой с Arduino

Если вам нужно загрузить файлы печатной платы для изготовления печатной платы, вы можете скачать файлы по следующей ссылке:

Скачать проекты файлов печатных плат

Шаг 13: Благодарности

Благодарим JLCPCB за предложение PCB Arduino Compatible Board Open Source Project для создания этой статьи.