Δημιουργήστε το δικό σας Arduino: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Η εγκατάσταση ενός Arduino σε ένα breadboard έχει γίνει μια διαδικασία που έχω λατρέψει.

Μέσα σε λίγα λεπτά μπορείτε να έχετε μια πλήρως λειτουργική πλατφόρμα Arduino για να εργαστείτε, όπως θα δείτε σε αυτό το σεμινάριο. Υπήρξαν αρκετές περιπτώσεις όταν ήμουν στο σχολείο και έβαλα γρήγορα μια από αυτές για να δοκιμάσω μερικές ιδέες για ένα έργο. Επιπλέον, μοιάζει τόσο τακτοποιημένο με όλα τα εξαρτήματα που είναι τοποθετημένα πάνω στο ψωμί. Μερικά από τα έργα μου Arduino Τι είναι ένα Arduino;

Το Arduino είναι μια πλατφόρμα πρωτοτύπων ηλεκτρονικών ανοιχτού κώδικα που βασίζεται σε ευέλικτο, εύχρηστο υλικό και λογισμικό. Προορίζεται για καλλιτέχνες, σχεδιαστές, χομπίστες και οποιονδήποτε ενδιαφέρεται να δημιουργήσει διαδραστικά αντικείμενα ή περιβάλλοντα.

Το Arduino μπορεί να αντιληφθεί το περιβάλλον λαμβάνοντας είσοδο από μια ποικιλία αισθητήρων και μπορεί να επηρεάσει το περιβάλλον του ελέγχοντας φώτα, κινητήρες και άλλους ενεργοποιητές. Ο μικροελεγκτής στον πίνακα προγραμματίζεται χρησιμοποιώντας τη γλώσσα προγραμματισμού Arduino (βασισμένη στο Wiring) και το περιβάλλον ανάπτυξης Arduino (βασισμένο στην Επεξεργασία). Τα έργα Arduino μπορούν να είναι αυτόνομα ή μπορούν να επικοινωνούν με λογισμικό κατά την εκτέλεση σε υπολογιστή (π.χ. Flash, Επεξεργασία, MaxMSP). [1] www.arduino.cc

Βήμα 1: Στοιχεία

Με λίγα φθηνά ανταλλακτικά και ένα breadboard χωρίς συγκόλληση μπορείτε να φτιάξετε γρήγορα και εύκολα το δικό σας Arduino. Αυτή η ιδέα λειτουργεί υπέροχα όταν θέλετε να πρωτοτυπώσετε μια νέα ιδέα σχεδιασμού ή δεν θέλετε να διαλύσετε το σχέδιό σας κάθε φορά που χρειάζεστε το Arduino σας. Το παρακάτω παράδειγμα δείχνει πώς να συνδέσετε τα εξαρτήματα στο breadboard σας. Θα μπούμε σε περισσότερες λεπτομέρειες σε όλο αυτό το έργο. Εικόνα 1-1: Breadboard Arduino με δυνατότητα προγραμματισμού USB. Πριν ξεκινήσουμε, βεβαιωθείτε ότι έχετε όλα τα απαραίτητα στοιχεία στο πλαίσιο λίστας στοιχείων. Εάν χρειάζεται να αγοράσετε ανταλλακτικά, μπορείτε να το κάνετε από τον ιστότοπό μου στη διεύθυνση www. ArduinoFun.com ή δείτε παρακάτω για άλλα διαδικτυακά καταστήματα* Δείτε τις επιλογές προγραμματισμού πριν από την αγορά, σχετικά με το καλώδιο TTL-232R. ΕΚΠΤΩΣΗ 10% για ολόκληρη την παραγγελία στο ArduinoFun.com, χρησιμοποιήστε τον Κωδικό κουπονιού: ΟΔΗΓΙΕΣ κατά το check out. Μπορείτε να αγοράσετε εξαρτήματα στη διεύθυνση www. ArduinoFun.com ή www. SparkFun.com ή www. CuriousInventor.com ή www. FunGizmos.com ή www. Adafruit.com μόνο για να αναφέρετε μερικές θέσεις. Αρχικό σεμινάριο από:

Βήμα 2: Ρύθμιση ισχύος

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να ρυθμίσετε την ισχύ. Με το ψωμί και τα εξαρτήματά σας μπροστά σας … ας ξεκινήσουμε! Με αυτό το βήμα, θα ρυθμίσετε την πλάκα Arduino για σταθερή ισχύ +5Volts χρησιμοποιώντας ρυθμιστή τάσης 7805. Εικόνα 1-2: Ρύθμιση ισχύος με ένδειξη LED. Για να λειτουργήσει ο ρυθμιστής τάσης, πρέπει να παρέχετε ισχύ μεγαλύτερη από 5V. Μια τυπική μπαταρία 9V με έναν συνδετήρα θραύσης θα λειτουργούσε μια χαρά για αυτό. Η δύναμη θα μπει στο ψωμί όπου θα δείτε τα κόκκινα και μαύρα τετράγωνα + και -. Στη συνέχεια, προσθέστε έναν από τους πυκνωτές 10uF. Το μακρύτερο σκέλος είναι η Άνοδος (Θετικό) και το μικρότερο πόδι είναι το Καθόδιο (Αρνητικό). Οι περισσότεροι πυκνωτές επισημαίνονται επίσης με μια λωρίδα κάτω από την αρνητική πλευρά. Σε ολόκληρο τον κενό χώρο στο breadboard (το κανάλι) θα χρειαστεί να τοποθετήσετε δύο καλώδια για θετικά (κόκκινα) και γείωση (μαύρα) για να μεταβείτε από τη μία πλευρά του breadboard στην άλλη. Τώρα προσθέστε τον ρυθμιστή τάσης 7805. Το 7805 έχει τρία πόδια. Αν το κοιτάτε από μπροστά, το αριστερό πόδι είναι για τάση σε (Vin) το μεσαίο πόδι είναι για γείωση (GND) και το τρίτο σκέλος είναι για τάση εξόδου (Vout). Βεβαιωθείτε ότι το αριστερό πόδι είναι ευθυγραμμισμένο με τη θετική σας δύναμη και το δεύτερο πείρο στη γείωση. Βγαίνοντας από τον ρυθμιστή τάσης και πηγαίνοντας στη ράγα ισχύος στο πλάι του breadboard, πρέπει να προσθέσετε ένα καλώδιο GND στη ράγα γείωσης και στη συνέχεια το καλώδιο Vout (3^rd σκέλος του ρυθμιστή τάσης) στη θετική ράγα. Προσθέστε τον δεύτερο πυκνωτή 10uF στη ράγα ισχύος. Δίνοντας προσοχή στις θετικές και αρνητικές πλευρές. Είναι καλή ιδέα να συμπεριλάβετε μια ένδειξη κατάστασης LED που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση προβλημάτων. Για να γίνει αυτό, πρέπει να συνδέσετε τη ράγα τροφοδοσίας στη δεξιά πλευρά με την αριστερή ράγα τροφοδοσίας. Προσθέστε θετικά στα θετικά και αρνητικά σε αρνητικά καλώδια στο κάτω μέρος του ψωμιού σας. Εικόνα 1-3: Αριστερή και Δεξιά σύνδεση ράγας ισχύος. Η τροφοδοσία στο αριστερό και το δεξί σιδηροδρομικό δίκτυο θα σας βοηθήσει επίσης να διατηρήσετε το ψωμί σας οργανωμένο όταν παρέχετε ισχύ στα διάφορα εξαρτήματα. Εικόνα 1-4: Για την ένδειξη κατάστασης LED, συνδέστε μια αντίσταση 220 & (χρωματισμένη ως: κόκκινη, κόκκινη, καφέ) από την τροφοδοσία στην άνοδο του LED (θετική πλευρά, μακρύτερο πόδι) και στη συνέχεια ένα καλώδιο GND στην πλευρά της καθόδου. Συγχαρητήρια, τώρα το breadboard σας έχει ρυθμιστεί για ισχύ +5V. Μπορείτε να προχωρήσετε στο επόμενο βήμα στον σχεδιασμό του κυκλώματος.

Βήμα 3: Αντιστοίχιση Arduino Pin

Τώρα θέλουμε να προετοιμάσουμε το τσιπ ATmega168 ή 328. Πριν ξεκινήσουμε, ας ρίξουμε μια ματιά στο τι κάνει κάθε καρφίτσα στο τσιπ σε σχέση με τις λειτουργίες Arduino. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Το ATmega328 τρέχει σχεδόν την ίδια ταχύτητα, με το ίδιο pinout, αλλά διαθέτει περισσότερες από δύο φορές τη μνήμη flash (30k έναντι 14k) και δύο φορές το EEPROM (1Kb έναντι 512b). Εικόνα 1-5: Αντιστοίχιση Arduino Pin Το τσιπ ATmega168 δημιουργείται από την Atmel. Αν αναζητήσετε το φύλλο δεδομένων δεν θα διαπιστώσετε ότι οι παραπάνω αναφορές είναι οι ίδιες. Αυτό συμβαίνει επειδή το Arduino έχει τις δικές του λειτουργίες για αυτές τις καρφίτσες και τις παρέχω μόνο σε αυτήν την εικόνα. Εάν θέλετε να συγκρίνετε ή πρέπει να γνωρίζετε τις πραγματικές αναφορές για το τσιπ, μπορείτε να κατεβάσετε ένα αντίγραφο του φύλλου δεδομένων στη διεύθυνση www.atmel.com. Τώρα που γνωρίζετε τη διάταξη των ακίδων, μπορούμε να αρχίσουμε να συνδέουμε τα υπόλοιπα εξαρτήματα.

Βήμα 4: Σύνδεση εξαρτήματος

Αρχικά, θα κατασκευάσουμε το κύκλωμα στήριξης για τη μία πλευρά του τσιπ και στη συνέχεια θα προχωρήσουμε στην άλλη πλευρά. Η καρφίτσα ένα στις περισσότερες μάρκες έχει δείκτη αναγνώρισης. Κοιτάζοντας το ATmega168 ή το 328 θα παρατηρήσετε μια εγκοπή σε σχήμα u στο πάνω μέρος καθώς και μια μικρή κουκκίδα. Η μικρή κουκκίδα υποδεικνύει ότι πρόκειται για τον πείρο 1. Εικόνα 1-6: Υποστήριξη πείρων κυκλώματος 15-28 Από το δίαυλο τροφοδοσίας GND, προσθέστε ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα στον πείρο 22. Στη συνέχεια, από το δίαυλο θετικής ισχύος, προσθέστε καλώδια βραχυκυκλωτήρα στον πείρο 20 (AVCC - Τάση τροφοδοσίας για τον μετατροπέα ADC. Πρέπει να συνδεθεί στην τροφοδοσία εάν δεν χρησιμοποιείται το ADC και να τροφοδοτηθεί μέσω φίλτρου χαμηλής διέλευσης εάν είναι (ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης είναι ένα κύκλωμα που καθαρίζει τον θόρυβο από την πηγή ισχύος, δεν χρησιμοποιούμε ένα) Στη συνέχεια, προσθέστε ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα από τον θετικό δίαυλο στον ακροδέκτη 21 (Αναλογική καρφίτσα αναφοράς για ADC). Στο Arduino, ο πείρος 13 είναι ο πείρος LED. Σημειώστε ότι στο πραγματικό τσιπ ο πείρος είναι ο αριθμός 19. Κατά τη μεταφόρτωση του κώδικα σκίτσου και για όλα τα έργα, θα εξακολουθείτε να το αναφέρετε ως Pin 13. Για να συνδέσετε το LED, προσθέστε ένα 220 & αντίσταση από το GND στην κάθοδο του LED. Στη συνέχεια, από την άνοδο του LED προσθέστε ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα καρφίτσα 19. Τώρα μπορούμε να προχωρήσουμε στην άλλη πλευρά του τσιπ. Είστε σχεδόν τελειωμένοι! Εικόνα 1-7: Υποστήριξη πείρων κυκλώματος 1-14 Πάνω από το τσιπ ATmega168 κοντά το αναγνωριστικό pin 1, τοποθετήστε το μικρό διακόπτη τακτ. Αυτός ο διακόπτης χρησιμοποιείται για την επαναφορά του Arduino. Ακριβώς πριν ανεβάσετε ένα νέο σκίτσο στο τσιπ, θα θέλετε να το πατήσετε μία φορά. Τώρα προσθέστε ένα μικρό καλώδιο βραχυκυκλωτήρα από τον πείρο 1 στο κάτω σκέλος του διακόπτη και, στη συνέχεια, προσθέστε την αντίσταση 10K από την τροφοδοσία στη σειρά καρφίτσας 1 στον πίνακα ψωμιού. Τέλος, προσθέστε ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα GND στο πάνω σκέλος του διακόπτη. Προσθέστε βραχυκυκλωτήρες ισχύος και GND στην καρφίτσα 7 (VCC) και την καρφίτσα 8 (GND). Προσθέστε τον κρύσταλλο ρολογιού 16MHz στους ακροδέκτες 9 και 10 και στη συνέχεια τους δύο πυκνωτές 0,22pF από τις ακίδες 9 και 10 στο GND. (Βλέπε σημείωση παρακάτω για εναλλακτική μέθοδο). Το βασικό σας arduino breadboard είναι πλέον πλήρες. Θα μπορούσατε να σταματήσετε εδώ αν θέλετε και να αλλάξετε ένα ήδη προγραμματισμένο τσιπ από τον πίνακα Arduino στον πίνακα ψωμιού, αλλά αφού φτάσατε τόσο μακριά, θα μπορούσατε επίσης να ολοκληρώσετε προσθέτοντας μερικές καρφίτσες προγραμματισμού. Αυτό θα σας επιτρέψει να προγραμματίσετε το τσιπ από το breadboard. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Αντί να χρησιμοποιήσετε τον κρύσταλλο ρολογιού 16MHz, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν κεραμικό συντονιστή 16 MHz με ενσωματωμένους πυκνωτές, πακέτο SIP τριών ακροδεκτών. Θα πρέπει να τακτοποιήσετε το ψωμί σας λίγο διαφορετικά, ο αντηχητής έχει τρία πόδια. Το μεσαίο πόδι θα πάει στο έδαφος και τα άλλα δύο πόδια θα πάει στις ακίδες 9 & 10 στο τσιπ ATmega168. Αναφερόμενοι στο Σχήμα 1-7, εντοπίστε ένα σημείο όπου έχετε 6 στήλες στο ψωμί που δεν είναι σε επαφή με τίποτα άλλο. Τοποθετήστε εδώ μια σειρά από έξι αντρικές καρφίτσες κεφαλίδας. Με την πλάκα ψωμιού στραμμένη προς το μέρος σας, οι συνδέσεις είναι οι εξής: GND, NC, 5V, TX, RX, NC, καλώ επίσης αυτές τις ακίδες 1, 2, 3, 4, 5, 6. Από τη σιδηροδρομική γραμμή σιδηροδρόμου σας, προσθέστε το Καλώδιο GND στον πείρο 1 και ένα καλώδιο τροφοδοσίας για τον πείρο 3. NC σημαίνει ότι δεν είναι συνδεδεμένο, αλλά μπορείτε να τα συνδέσετε στο GND αν θέλετε. Από την ακίδα 2 στο τσιπ ATmega168, που είναι η καρφίτσα Arduino RX, θα συνδέσετε ένα καλώδιο στην καρφίτσα 4 (TX) των κεφαλίδων προγραμματισμού σας. Στο τσιπ ATmega168, το pin 3 Arduino TX συνδέεται με το pin 5 (RX) στις καρφίτσες κεφαλίδας σας. Η επικοινωνία μοιάζει με αυτό: ATmega168 RX στο Header Pin TX και ATmega168 TX στο Header Pin RX. Τώρα μπορείτε να προγραμματίσετε το Arduino.

Βήμα 5: Επιλογές προγραμματισμού

Η πρώτη επιλογή είναι να αγοράσετε ένα σειριακό καλώδιο TTL-232R 3.3V USB-TTL Level. Αυτά μπορούν να αγοραστούν στο www.adafruit.com ή www.ftdichip.com Οι άλλες δύο επιλογές, που προτιμώ είναι να αγοράσω έναν από τους δύο πίνακες ξεμπλοκαρίσματος από το www. SparkFun.com. Αυτοί είναι:

• FT232RL USB to Serial Breakout Board, SKU: BOB-00718 (Αυτή η επιλογή καταλαμβάνει περισσότερο χώρο στο breadboard σας)
• FTDI Basic Breakout - 3.3V SKU: DEV -08772 (Αυτή η επιλογή και η χρήση αρσενικών κεφαλίδων ορθής γωνίας λειτουργεί καλύτερα και από τις τρεις, επειδή είναι ασφαλισμένη καλύτερα στο breadboard)

Ελέγξτε ξανά τις συνδέσεις σας, βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία 9V δεν είναι συνδεδεμένη και συνδέστε την επιλογή προγραμματισμού. Ανοίξτε το Arduino IDE και στο Παράδειγμα σκίτσων αρχείων, στην περιοχή Digitalηφιακό, φορτώστε το σκίτσο Blink. Στην επιλογή αρχείου Serial Port, επιλέξτε τη θύρα COM που χρησιμοποιείτε με το καλώδιο USB. δηλ. COM1, COM9, κ.λπ. Στην επιλογή Αρχείο Εργαλεία/Πίνακας, επιλέξτε είτε:

• Arduino Duemilanove με ATmega328
• Arduino Decimila, Duemilanove ή Nano w/ATmega128

(ανάλογα με το τσιπ που χρησιμοποιείτε με το breadboard σας Arduino) Τώρα πατήστε το εικονίδιο μεταφόρτωσης και, στη συνέχεια, πατήστε το κουμπί επαναφοράς στο breadboard σας. Εάν χρησιμοποιείτε έναν από τους πίνακες διακοπών SparkFun, θα δείτε τα φώτα RX και TX να αναβοσβήνουν. Αυτό σας ενημερώνει ότι τα δεδομένα αποστέλλονται. Μερικές φορές χρειάζεται να περιμένετε μερικά δευτερόλεπτα μετά το πάτημα του κουμπιού μεταφόρτωσης πριν πατήσετε το διακόπτη επαναφοράς. Εάν έχετε πρόβλημα, απλώς πειραματιστείτε λίγο με το πόσο γρήγορα πηγαίνετε μεταξύ των δύο. Αυτό το σκίτσο αν μεταφορτωθεί σωστά θα αναβοσβήνει το LED στην ακίδα 13 για ένα δευτερόλεπτο, σβηστό για ένα δευτερόλεπτο, για ένα δευτερόλεπτο… έως ότου είτε ανεβάσετε ένα νέο σκίτσο είτε απενεργοποιήσετε το ρεύμα. Αφού ανεβάσετε τον κωδικό, μπορείτε να αποσυνδέσετε τον πίνακα προγραμματισμού και να χρησιμοποιήσετε την μπαταρία 9V για τροφοδοσία. Αντιμετώπιση προβλημάτων

• Χωρίς τροφοδοσία - Βεβαιωθείτε ότι η ισχύς της πηγής σας είναι πάνω από 5V.
• Ισχύς αλλά τίποτα δεν λειτουργεί - ελέγξτε ξανά όλα τα σημεία σύνδεσης.
• Σφάλμα μεταφόρτωσης - Ανατρέξτε στο www.arduino.cc και κάντε μια αναζήτηση στο συγκεκριμένο μήνυμα σφάλματος που λαμβάνετε. Ελέγξτε επίσης τα φόρουμ καθώς υπάρχει μεγάλη βοήθεια εκεί.

Βήμα 6: Αρχεία PCB

Αν κάποιος ενδιαφέρεται να χαράξει το δικό του PCB (πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος) έχω συμπεριλάβει τα αρχεία PCB των εξαρτημάτων και της συγκόλλησης. Έχω προσθέσει ένα αρχείο zip που περιέχει αρχεία-j.webp