Συμβατός πίνακας Arduino: 13 βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57

Κυριαρχείτε στην τεχνολογία Arduino; Αν δεν κυριαρχείς είναι πιθανότατα επειδή σε κυριαρχεί.

Η γνώση του Arduino είναι το πρώτο βήμα για τη δημιουργία διαφόρων τύπων τεχνολογιών, οπότε το πρώτο βήμα είναι να κατακτήσετε την πλήρη λειτουργία ενός πίνακα Arduino.

Σε αυτό το Instructables θα μάθετε βήμα προς βήμα να ελέγχετε το πλήρες κύκλωμα μιας συμβατής πλακέτας Arduino.

Ως εκ τούτου, στόχος μας είναι να διδάξουμε πώς μπορείτε να παράγετε τον δικό σας Συμβατό πίνακα Arduino με το ίδιο μέγεθος και διαστάσεις Arduino UNO μέσω του έργου με JLCPCB Arduino Compatible Board $ 2.

Στη συνέχεια, θα προσφέρουμε όλα τα υλικά και θα εξηγήσουμε πώς λειτουργεί το κύκλωμα και θα κατασκευάσουμε το Arduino PCB Compatible Board χρησιμοποιώντας το λογισμικό EasyEDA.

Προμήθειες

• 01 x Crystal 16 MHz
• 02 x 22pF Κεραμικός πυκνωτής
• 01 x ATMEGA328P
• 02 x Ηλεκτρολυτικός Πυκνωτής 0,1 uF
• 02 x Ηλεκτρολυτικός Πυκνωτής 0,33 uF
• 01 x Υποδοχή Jack 2,1 mm
• 01 x Κεραμικός πυκνωτής 100nF
• 04 x Αντίσταση 1kR
• 01 x Αντίσταση 10kR
• 04 x LED 3 mm
• 01 x Κεφαλίδα Pin 2x3 - 2,54 mm
• 01 x Δίοδος 1N4001
• 01 x ASM1117 3.3V
• 01 x ASM1117 5V
• 01 x Κεφαλίδα καρφιτσών 1x5 - 2,54 mm
• 01 x Πλήκτρο διακόπτη 6x6x5 mm

Βήμα 1: Κυριαρχεί το ηλεκτρονικό σχήμα Arduino UNO

Το πρώτο βήμα για την κυριαρχία της τεχνολογίας Arduino είναι η γνώση του Arduino Electronic Schematic. Από αυτό το ηλεκτρονικό κύκλωμα, θα μάθουμε πώς λειτουργεί ο πίνακας Arduino και πώς να κατασκευάσουμε τον δικό μας συμβατό πίνακα Arduino, επίσης.

Στη συνέχεια, θα παρουσιάσουμε ολόκληρο το έργο του Συμβατού πίνακα Arduino.

Στο ηλεκτρονικό κύκλωμα Arduino, υπάρχουν αρκετά σημαντικά κυκλώματα, τα οποία παρουσιάζονται παρακάτω:

• Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος;
• Επαναφορά κυκλώματος
• Κύκλωμα προγραμματισμού?
• Κύκλωμα ταλαντωτών.
• Κύκλωμα του μικροελεγκτή ATMEGA328P.
• Σήμανσης κυκλώματος με τροφοδοσία LED.
• Συνδετήρας για τις καρφίτσες Atmega328P.

Με βάση τα κυκλώματα, θα κατασκευάσουμε τον Συμβατό πίνακα Arduino.

Βήμα 2: Ηλεκτρονικό σχήμα του Συμβατού πίνακα Arduino

Το ηλεκτρονικό κύκλωμα του Συμβατού πίνακα Arduino παρουσιάζεται παρακάτω. Αυτό το κύκλωμα έχει τα ακόλουθα μέρη:

• Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος;
• Επαναφορά κυκλώματος
• Κύκλωμα προγραμματισμού.
• Κύκλωμα ταλαντωτών.
• Κύκλωμα του μικροελεγκτή ATMEGA328P.
• Σήμανσης κυκλώματος με τροφοδοσία LED.
• Συνδετήρας για τις καρφίτσες Atmega328P.

Στη συνέχεια, θα παρουσιάσουμε πώς λειτουργεί κάθε μέρος αυτού του κυκλώματος.

Βήμα 3: Κύκλωμα τροφοδοσίας

Το κύκλωμα ισχύος χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ολόκληρης της πλακέτας κυκλώματος συμβατού με Arduino. Αυτό το κύκλωμα προσφέρει 3 διαφορετικές τάσεις: Τάση εισόδου, 5V και 3.3V στις ακίδες σύνδεσης της συμβατής κάρτας Arduino.

Αυτό το κύκλωμα μπορεί να τροφοδοτηθεί με τάση 7V έως 12V, ωστόσο, προτείνουμε να τροφοδοτήσετε το πολύ 9V.

Αφού τροφοδοτήσετε το κύκλωμα με υποδοχή υποδοχής 2,1 mm, η τάση εισόδου περνάει από 2 κυκλώματα ρυθμιστή τάσης.

Η τάση ρυθμίζεται από AMS1117 5V IC και AMS1117 3.3V IC. Το AMS1117 5V IC χρησιμοποιείται για την παροχή ρυθμιζόμενης τάσης 5V για την τροφοδοσία του μικροελεγκτή ATMEGA328P. Ενώ το AMS1117 CHIP χρησιμοποιείται για την παροχή τάσης 3,3V στην υποδοχή της πλακέτας, θα τροφοδοτήσει ορισμένες μονάδες και αισθητήρες που χρησιμοποιούν αυτήν την τιμή τάσης για να λειτουργήσουν.

Βήμα 4: Επαναφορά και κυκλώματος ταλαντωτή

Το κύκλωμα επαναφοράς αποτελείται από ένα κουμπί και μια αντίσταση που είναι συνδεδεμένη στην ακίδα 1 του μικροελεγκτή ATMEGA328P. Όταν πατηθεί το κουμπί, ο πείρος επαναφοράς λαμβάνει την τάση 0V. Με αυτόν τον τρόπο, ο μικροελεγκτής μηδενίζεται με το κουμπί.

Τώρα, το κύκλωμα ταλαντωτή αποτελείται από έναν κρύσταλλο και δύο κεραμικούς πυκνωτές όπως φαίνεται στο ηλεκτρονικό σχήμα που παρουσιάζεται.

Βήμα 5: Ηλεκτρονικό σχήμα ATMEGA328P

Το κύκλωμα ATMEGA328P φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Για να λειτουργήσει ο μικροελεγκτής ATMEGA32P, απαιτούνται τρία πράγματα:

• Επαναφορά κυκλώματος
• Κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου 16MHz.
• Κύκλωμα ισχύος 5V.

Το κύκλωμα επαναφοράς και ο ταλαντωτής παρουσιάστηκαν προηγουμένως. Τελικά, η τροφοδοσία 5V λαμβάνεται από την έξοδο τάσης του ρυθμιστή τάσης AMS1117 5V. Είναι υπεύθυνος για τη ρύθμιση της τάσης και την ενεργοποίηση του μικροελεγκτή ATMEGA328P.

Τώρα θα παρουσιάσουμε το κύκλωμα προγραμματισμού ATMEGA328P CHIP και το LED σηματοδότησης on-circuit.

Βήμα 6: Κύκλωμα προγραμματισμού ATMEGA328P CHIP και η ενδεικτική λυχνία σηματοδότησης

Σε αυτόν τον Συμβατό πίνακα Arduino δεν έχετε θύρα USB. Με αυτόν τον τρόπο, θα χρησιμοποιήσουμε τη μονάδα μετατροπέα USB-TTL.

Η μονάδα που χρησιμοποιείται για τον προγραμματισμό του ATMEGA328P είναι η FT232RL. Αυτή η μονάδα χρησιμοποιείται επειδή διαθέτει τον ακροδέκτη DTR. Μέσω αυτής της ενότητας, θα το συνδέσουμε σε μια αντρική κεφαλίδα και θα προγραμματίσουμε το ATMEGA328P μέσω 5 ακίδων.

Οι ακίδες που χρησιμοποιούνται για τον προγραμματισμό είναι VCC (+5V), GND, RX, TX και DTR.

Εκτός από αυτό το κύκλωμα, υπάρχει μια ενδεικτική λυχνία σηματοδότησης. Αυτή η λυχνία LED χρησιμοποιείται για να σηματοδοτήσει όταν είναι ενεργοποιημένη η πλακέτα συμβατή με arduino.

Όταν ενεργοποιηθεί η πλακέτα κυκλώματος, η τάση του ρυθμιστή τάσης AMS1117 5V φτάνει σε αυτό το LED και ενεργοποιείται.

Τέλος, έχουμε τους συνδετήρες πλακέτας συμβατούς με Arduino.

Βήμα 7: Σύνδεση και Arduino UNO Shape

Για να δημιουργήσουμε μια καλή εμπειρία χρήστη με τον συμβατό πίνακα Arduino, χρησιμοποιήσαμε ένα σχήμα παρόμοιο με τον πίνακα Arduino UNO.

Όπως είναι δυνατόν, δείτε ότι όλες οι ακίδες του Μικροελεγκτή είναι συνδεδεμένες σε Arduino UNO Shape. Με αυτόν τον τρόπο, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος θα έχει τη μορφή του Arduino UNO, όπως σημειώθηκε παραπάνω.

Μέσα από το σχήμα, ο χρήστης θα έχει μια καλή εμπειρία παρόμοια με το Arduino UNO.

Επομένως, με αυτό το ηλεκτρονικό σχηματικό, δημιουργήσαμε το έργο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

Βήμα 8: Έργο τυπωμένου κυκλώματος

Για τη δημιουργία του Συμβατού πίνακα Arduino αυτό το έργο αναπτύχθηκε μέσω του EasyEDA PCB Project Enviroment.

Με αυτόν τον τρόπο, όλα τα συστατικά είναι οργανωμένα και εκ των υστέρων, δημιουργούνται τα ίχνη. Επομένως, το PCB που παρουσιάστηκε παραπάνω δημιουργήθηκε με σχήμα παρόμοιο με το Arduino UNO όπως αναφέρεται προηγουμένως.

Στα παραπάνω σχήματα, η πλακέτα κυκλώματος παρουσιάζεται στο 2D και 3D σχηματικό της μοντέλο.

Τέλος, μετά την κατασκευή της πλακέτας κυκλώματος, τα αρχεία Gerber δημιουργήθηκαν και στάλθηκαν για κατασκευή στην εταιρεία JLCPCB Electronic Circuit Board.

Βήμα 9: Συμβατός πίνακας τυπωμένων κυκλωμάτων Arduino

Πιο πάνω παρουσιάζεται το αποτέλεσμα του πίνακα συμβατών τυπωμένων κυκλωμάτων Arduino. Όπως μπορείτε να δείτε, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος έχει καλή ποιότητα και το πρωτότυπο λειτουργεί χωρίς προβλήματα.

Αφού αξιολογήσουμε όλο το κύκλωμα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, συναρμολογούμε τα στοιχεία της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος στο PCB.

Βήμα 10: Assemby Printed Circuit Board

Το Arduino Compatible Board είναι πολύ εύκολο στη συναρμολόγηση των εξαρτημάτων. Όπως είναι δυνατόν δείτε στη δομή του, έχει 29 εξαρτήματα για συγκόλληση στη δομή σας. Με αυτόν τον τρόπο, μόνο 27 εξαρτήματα συναρμολογούνται μέσω του Pin Through Hole. Επομένως, το 93,1% των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον πίνακα μπορούν να κολληθούν σε οποιονδήποτε χρήστη.

Τα άλλα 2 εξαρτήματα SMD είναι πολύ εύκολο να κολληθούν στην επιφάνεια του PCB.

Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατό να χρησιμοποιήσετε αυτό το PCB για να διδάξετε στους μαθητές πώς να φτιάξουν τον δικό σας Συμβατό πίνακα Arduino και να παράγουν άλλες δραστηριότητες.

Τέλος, θα κατασκευάσουμε το κουτί μας μέσω κοπής με λέιζερ για να περικλείσουμε τον συμβατό πίνακα Arduino.

Βήμα 11: Κιβώτιο περιβλήματος για συμβατό πίνακα Arduino

Το κουτί με λέιζερ έχει σχεδιαστεί για να αποθηκεύει το κύκλωμα Arduino και να το προστατεύει. Αυτό το κουτί μπορεί να είναι κατασκευασμένο από γυψοσανίδα μέσης πυκνότητας ή ακρυλικό υλικό και πρέπει να είναι κατασκευασμένο από ένα υλικό.

Για την παραγωγή του κουτιού περιβλήματος χρησιμοποιούμε το διαδικτυακό λογισμικό Maker Case. Επομένως, μέσω αυτού του λογισμικού είναι δυνατή η εισαγωγή παραμέτρων όπως το πλάτος, το ύψος και το βάθος.

Τέλος, έχουμε την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος στο περίβλημα.

Βήμα 12: Λήψη αρχείων του Συμβατού πίνακα Arduino

Σε περίπτωση που χρειάζεστε λήψη των αρχείων PCB για την παραγωγή του PCB σας, μπορείτε να τα κατεβάσετε στον ακόλουθο σύνδεσμο:

Λήψη έργων αρχείων PCB

Βήμα 13: Ευχαριστίες

Ευχαριστούμε την JLCPCB που προσφέρει το έργο PCB Arduino Compatible Board Open Source Project για την παραγωγή αυτού του άρθρου.