Сборка DIY Arduino на печатной плате и несколько советов для начинающих: 17 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Это руководство предназначено для тех, кто паяет свои собственные Arduino из набора, который можно приобрести в компании A2D Electronics. Он содержит множество советов и приемов, которые помогут его успешно построить. Вы также узнаете, что делают все различные компоненты.

Прочтите и узнайте, что нужно для создания собственного Arduino!

Вы также можете просмотреть этот проект на моем сайте здесь.

Шаг 1. Разъем Mini USB

Первым припаяем разъем mini USB. Это обеспечит питание вашего Arduino, когда оно будет завершено, но для его программирования потребуется адаптер RS232 / USB-Serial. Гнездо мини-USB входит первым, чтобы вы могли вставить его, переверните плату так, чтобы контакты были обращены вверх, а затем положите ее на стол. Перед тем, как вставить его, слегка согните мини-набор из 2 контактов к передней части платы, чтобы он хорошо вошел в отверстия на печатной плате. Вес печатной платы будет удерживать разъем на месте, и вы можете припаять его прямо здесь.

Шаг 2. Заголовки контактов

Заголовки контактов - это следующие элементы. У вас должны быть женские заголовки в 6-контактном x2, 8-контактном x2 и 10-контактном x1. Штыревой заголовок 3 × 2 также требуется для заголовка ICSP (In Circuit Serial Programming). Все они идут по внешней стороне доски и идеально вписываются в свои места. Припаивайте их тем же способом, что и USB-разъем, вставляя по одному заголовку за раз. Все заголовки должны быть идеально перпендикулярны печатной плате. Для этого припаяйте только один контакт разъема, затем, удерживая разъем рукой, снова расплавьте припой и переместите разъем в перпендикулярное положение. Убедитесь, что она плотно прилегает к доске по всей длине. Удерживайте его, пока припой не затвердеет, затем продолжайте припаивать остальные контакты.

Шаг 3: гнездо IC

Совет по пайке остальных компонентов: все выводы компонентов можно сначала пропустить через плату, а затем отогнуть в сторону, чтобы компоненты оставались в плате при ее переворачивании. Это упростит пайку, поскольку компоненты будут удерживаться на месте.

Начните с размещения 28-контактного разъема IC. Убедитесь, что выемка на одном конце совпадает с рисунком на печатной плате. Это позволяет узнать, в какую сторону вставить микроконтроллер AtMega328P. Несмотря на то, что контакты этого гнезда короче резисторов или конденсаторов, их все же можно согнуть, чтобы удерживать компонент на месте во время его пайки.

Шаг 4: резисторы

Следующими могут быть 3 резистора. Неважно, в каком положении они расположены - резисторы не поляризованы. На линии сброса есть 2 резистора 1 кОм в качестве токоограничивающих резисторов для светодиодов и резистор 10 кОм в качестве подтягивающего резистора. Для светодиода были выбраны резисторы на 1 кОм вместо обычных 220 Ом, чтобы светодиоды имели меньший ток, проходящий через них, таким образом, действуя больше как индикаторы, чем фонарик.

Шаг 5: светодиоды

Есть 2 светодиода, один как индикатор питания, а другой на выводе 13 Arduino. Более длинная ножка на светодиодах обозначает положительную сторону (анод). Убедитесь, что более длинная ножка вставлена в сторону, отмеченную знаком + на печатной плате. Отрицательный вывод as-светодиода также сплющен сбоку, так что вы все еще можете расшифровать положительный (анод) и отрицательный (катод) выводы, если они были разрезаны.

Шаг 6: осциллятор

Далее идут кварцевый генератор и 2 керамических конденсатора по 22 пФ. Неважно, в какую сторону они вставлены - керамические конденсаторы и кварцевые генераторы не поляризованы. Эти компоненты передадут Arduino внешний тактовый сигнал 16 МГц. Arduino может производить внутренние часы с частотой 8 МГц, поэтому эти компоненты не являются строго необходимыми, но позволяют ему работать на полной скорости.

Шаг 7. Переключатель сброса

Переключатель сброса может пойти дальше. Ножки переключателя не должны изгибаться, он должен сам себя держаться в гнезде.

Шаг 8: керамические конденсаторы

Следующими могут быть 4 керамических конденсатора емкостью 100 нФ (нано-Фарад). C3 и C9 помогают сгладить небольшие скачки напряжения на линиях 3,3 В и 5 В, чтобы обеспечить чистую мощность для Arduino. C7 включен последовательно с внешней линией сброса, чтобы внешнее устройство (преобразователь USB в последовательный порт) могло сбросить Arduino в нужный момент для его программирования. C4 находится на контакте AREF (аналоговый эталон) и GND Arduino, чтобы гарантировать, что Arduino измеряет точные аналоговые значения на своих аналоговых входах. Без C4 AREF будет считаться «плавающим» (не подключенным к источнику питания или заземлению) и вызовет неточность в аналоговых показаниях, потому что плавающий вывод будет принимать любое напряжение вокруг него, включая небольшие сигналы переменного тока в вашем теле, которые поступают. от проводки вокруг вас. Опять же, керамические конденсаторы не поляризованы, поэтому не имеет значения, в какую сторону вы их вставляете.

Шаг 9: предохранитель PTC

Теперь вы можете установить предохранитель PTC (положительный температурный коэффициент). Предохранитель PTC не поляризован, поэтому его можно установить любым способом. Это идет прямо за разъемом USB. Если ваша схема пытается потреблять ток более 500 мА, этот предохранитель PTC начнет нагреваться и увеличивать сопротивление. Это увеличение сопротивления снизит ток и защитит порт USB. Эта защита присутствует только в цепи, когда Arduino получает питание через USB, поэтому при питании Arduino через разъем постоянного тока или от внешнего источника убедитесь, что ваша схема исправна. Обязательно протяните ножки через отверстия, даже за изгибы. Здесь вам пригодятся плоскогубцы.

Шаг 10: электролитические конденсаторы

Следующими могут быть установлены электролитические конденсаторы емкостью 3 47 мкФ (мкФ). Более длинная ветвь на них - это положительная ветвь, но более распространенной идентификацией является окраска кожуха на стороне отрицательной ветви. Убедитесь, что когда вы их вставляете, положительный полюс идет к отметке + на доске. Эти конденсаторы сглаживают большие неровности входного напряжения, а также линии 5 В и 3,3 В, так что ваш Arduino получает стабильное 5 В / 3,3 В вместо колеблющегося напряжения.

Шаг 11: разъем постоянного тока

Далее идет входной разъем постоянного тока. Сделайте то же самое, что и со всеми другими компонентами, вставьте его и переверните плату поверх нее, чтобы она оставалась на месте, пока вы паяете ее. Согнуть ножки может быть немного сложно, так как они толстые, поэтому вы всегда можете оставить его на месте так же, как и разъем mini USB, который был припаян ранее. Этот будет идти только в одном направлении - валетом, обращенным к внешней стороне доски.

Шаг 12: регуляторы напряжения

Теперь о двух регуляторах напряжения. Убедитесь, что вы поместили их в правильные места. Они оба промаркированы, поэтому просто совместите надпись на плате с надписью на регуляторах. Регулятор 3,3 В - LM1117T-3.3, а регулятор 5 В - LM7805. Оба они являются линейными регуляторами напряжения, что означает, что входной и выходной ток будут одинаковыми. Скажем, входное напряжение составляет 9 В, а выходное напряжение - 5 В, оба при токе 100 мА. Разница во входном и выходном напряжениях будет рассеиваться регулятором в виде тепла. В этой ситуации (9–4 В) x 0,1 А = 0,4 Вт тепла, рассеиваемого регулятором. Если вы обнаружите, что регулятор нагревается во время использования, это нормально, но при потреблении большого тока и большой разницы напряжений может потребоваться радиатор на регуляторе. Теперь, чтобы припаять их к плате, металлический язычок на одной стороне должен идти к той стороне платы, которая имеет двойную линию. Чтобы закрепить их на месте, пока вы их не припаяете, согните одну ножку в одну сторону, а две другие - в другую. После пайки согните регулятор 5 В по направлению к внешней стороне платы, а регулятор 3,3 В по направлению к внутренней части платы.

Шаг 13: Установка микросхемы AtMega328P

Заключительная часть - вставить микроконтроллер в гнездо. Выровняйте контакты в гнезде и на ИС, затем выровняйте все контакты. Оказавшись на месте, вы можете надавить на нее. Потребуется немного больше силы, чем вы могли ожидать, поэтому прикладывайте давление равномерно, чтобы не погнуть штифты.

Шаг 14: несколько предостережений при использовании Arduino

• НИКОГДА не подключайте питание USB и внешнее питание к Arduino одновременно. Хотя оба они могут быть рассчитаны на 5 В, они часто не совсем 5 В. Небольшая разница в напряжении между двумя источниками питания вызывает короткое замыкание на плате.
• НИКОГДА не потребляйте ток более 20 мА с любого выходного контакта (D0-D13, A0-A5). Это поджарит микроконтроллер.
• НИКОГДА не потребляйте более 800 мА от регулятора 3,3 В или более 1 А от регулятора 5 В. Если вам нужно больше энергии, используйте внешний адаптер питания (USB-блок питания хорошо работает при 5 В). Большинство Arduinos генерируют питание 3,3 В от USB к последовательному чипу на плате. Они способны выдавать только 200 мА, поэтому, если вы используете другой Arduino, убедитесь, что вы не потребляете более 200 мА с вывода 3,3 В.
• НИКОГДА не подключайте к разъему постоянного тока более 16 В. Используемые электролитические конденсаторы рассчитаны только на 16 В.

Шаг 15: несколько советов / интересных фактов

• Если вы обнаружите, что вашему проекту требуется много контактов, аналоговые входные контакты также можно использовать как цифровые выходные контакты. A0 = D14, до A5 = D19.
• Команда analogWrite () на самом деле представляет собой сигнал ШИМ, а не аналоговое напряжение. Сигналы ШИМ доступны на контактах 3, 5, 6, 9, 10 и 11. Они используются для управления яркостью светодиода, управления двигателями или генерации звуков. Чтобы получить аудиосигнал на выходных контактах ШИМ, используйте функцию tone ().
• Цифровые контакты 0 и 1 - это сигналы TX и RX для микросхемы AtMega328. Если возможно, не используйте их в своих программах, но при необходимости вам может потребоваться отсоединить части от этих контактов во время программирования Arduino.
• Контакты SDA и SCL для связи i2c на самом деле являются контактами A4 и A5 соответственно. При использовании связи i2c контакты A4 и A5 не могут использоваться для других целей.

Шаг 16: программирование вашего Arduino

Сначала отключите внешний источник питания, чтобы избежать короткого замыкания двух разных источников питания. Теперь подключите адаптер USB-Serial к разъему сразу за разъемом mini-USB. Подключите его следующим образом:

Адаптер Arduino USB-Serial

GND GND (земля)

VCC VCC (питание)

DTR DTR (вывод сброса)

TX RX (данные)

RX TX (данные)

Да, контакты TX и RX переворачиваются. TX - это передающий контакт, а RX - приемный, поэтому, если бы у вас было 2 соединенных вместе передающих контакта, ничего особенного не произошло бы. Это одна из самых распространенных ловушек для новичков.

Убедитесь, что перемычка адаптера USB-Serial установлена на 5 В.

Подключите адаптер USB к последовательному порту к компьютеру, выберите соответствующий COM-порт (будет зависеть от вашего компьютера) и плату (Arduino UNO) в меню «Инструменты» среды разработки Arduino (загруженной с Arduino.cc), затем скомпилируйте и загрузите свою программу..

Шаг 17: Тестирование с помощью скетча моргания

Первое, что вам нужно сделать, это замигать светодиодом. Это познакомит вас с IDE Arduino и языком программирования и обеспечит правильную работу вашей платы. Перейдите к примерам, найдите пример Blink, затем скомпилируйте и загрузите на плату Arduino, чтобы убедиться, что все работает. Вы должны увидеть, как светодиод, прикрепленный к контакту 13, начинает мигать с интервалом в 1 секунду.