Χριστουγεννιάτικη Κάρτα & Στολίδι: 6 Βήματα (με Εικόνες)

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

Οι κάρτες διακοπών που αναβοσβήνουν και μπιπ πάντα μας γοήτευαν. Αυτή είναι η εκδοχή μας για DIY έκδοση, κατασκευασμένη με ATtiny13A και μερικά LED - πατήστε το κουμπί για να παίξετε μια σύντομη εκπομπή φωτός στο δέντρο. Φέτος τα στέλνουμε σε φίλους και συγγενείς. Είναι ένα χειροποίητο δώρο που μπορεί να σπάσει και ήταν πολύ διασκεδαστικό να χτιστεί. Αυτό το διδάξιμο εξηγεί το σχεδιασμό μας, τότε μπορείτε να πάρετε τα αρχεία ανοιχτού κώδικα και να δημιουργήσετε τα δικά σας.

Η κάρτα είναι επίσης ένας φόρος τιμής στο κιτ στολίδι χριστουγεννιάτικου δέντρου του Velleman και μια αναφορά kit-biz στην υπόσχεση του Adafruit. (Γνωρίζατε ότι ο Velleman διαθέτει κιτ ρολογιού nixie; Αλήθεια!)

Μπορείτε να αγοράσετε ένα αντίγραφο της κάρτας μας στο Seeed Studio. Οι συναρμολογημένες κάρτες είναι (15 $) και ένα κιτ για περιπετειώδεις κολλητές είναι 12 $. Μπορείτε επίσης να δείτε αυτό το άρθρο με την αρχική μορφοποίηση στο DangerousPrototypes.com.

Βήμα 1: Υλικό - ATtiny13A

Το σχηματικό και το PCB έγιναν με τη δωρεάν έκδοση του Cadsoft Eagle. Κάντε λήψη των πιο πρόσφατων αρχείων σχεδίασης και υλικολογισμικού στη σελίδα του Κώδικα Google του έργου.

AVR ATTINY-13A

Ένας μικρός μικροελεγκτής ATMEL ATtiny13A (IC1) είναι ο εγκέφαλος του κυκλώματος. Ένας ακροδέκτης (PWM) αναβοσβήνει τα φώτα, οι περισσότεροι από τους άλλους ακροδέκτες χρησιμοποιούνται για προγραμματισμό και τροφοδοσία. Θα μπορούσατε να έχετε παρόμοια εφέ με χρονοδιακόπτη 555 ή διακριτά εξαρτήματα, αλλά ο στόχος μας είναι να μάθουμε για μια νέα οικογένεια μικροελεγκτών και να κάνουμε κάτι εύκολο να χακάρουμε.

Το ATtiny χρειάζεται μια αντίσταση έλξης 10K (R1) για να κρατήσει τον πείρο επαναφοράς ψηλά, ένας μίνι απτικός διακόπτης (S1) επαναφέρει το ATtiny συνδέοντας προσωρινά τον πείρο επαναφοράς στη γείωση. Ένας πυκνωτής 0.1uF (C1) αποσυνδέει το τσιπ από το τροφοδοτικό.

Βήμα 2: Υλικό - Προγραμματισμός και Μπαταρία

Οι μικροελεγκτές ATtiny προγραμματίζονται μέσω σύνδεσης έξι ακίδων In System Programming (ISP). Η κεφαλίδα του ISP είναι προσανατολισμένη στο πίσω μέρος της κάρτας. Φτιάξαμε έναν αισθητήρα προγραμματισμού για να αποφύγουμε να κολλήσουμε μια κεφαλίδα καρφιτσών στον πίνακα.

Η τροφοδοσία παρέχεται από μια κυψέλη νομισμάτων λιθίου 3Volt, 20mm (BAT1) στο πίσω μέρος του PCB. Ο κάτοχος θα πρέπει να λειτουργεί με κελιά νομισμάτων 2025 ή 2032. Το ATtiny θα λειτουργήσει σε μια σειρά τάσεων, έως 1,8Volt.

Βήμα 3: Υλικό - LED δέντρων

LED δέντρων

Τα μικροσκοπικά, λαμπερά χριστουγεννιάτικα δέντρα μας είναι 0805 LED επιτοίχιας τοποθέτησης (LED1-10). Κάθε LED έχει αντίσταση περιορισμού ρεύματος (R3-12). Χρησιμοποιήσαμε αντιστάσεις 390ohm, για περίπου 3mA στα 3volts και 8mA στα 5volts κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Και τα 10 LED μαζί χρησιμοποιούν περίπου 30mA όταν τροφοδοτούνται από την μπαταρία.

Τα 30mA είναι πολύ ρεύμα για να προμηθευτούν ή να βυθιστούν στις ακίδες ATtiny. Αντ 'αυτού, ένα τρανζίστορ NPN (T1) αλλάζει τη σύνδεση γείωσης των LED. Τα τρανζίστορ απαιτούν επίσης μια αντίσταση βάσης (R2) για να περιορίσουν το ρεύμα που τραβιέται από τον πείρο του μικροελεγκτή. Τα LED πρέπει να συνδεθούν στη σωστή κατεύθυνση, διαφορετικά δεν ανάβουν. Τα LED μέσω οπών έχουν συνήθως ένα μεγαλύτερο καλώδιο που υποδεικνύει τη θετική πλευρά τροφοδοσίας (άνοδος). Οι λυχνίες LED SMD έχουν μια πράσινη άκρη και μερικές φορές ένα βέλος στο πίσω μέρος, για να υποδείξουν τη σύνδεση γείωσης (κάθοδος). Αυτό το γράφημα δείχνει τον σωστό προσανατολισμό για κάθε LED, η σύνδεση γείωσης πρέπει να δείχνει την ίδια κατεύθυνση με το βέλος.

Βήμα 4: Υλικό - PCB και Partslist

Το σχηματικό και το PCB έγιναν με τη δωρεάν έκδοση του Cadsoft Eagle. Κάντε λήψη των πιο πρόσφατων αρχείων σχεδίασης και υλικολογισμικού στη σελίδα του Κώδικα Google του έργου. Φτιάξαμε τα PCB με την υπηρεσία Propaganda της Seeed Studio, οι επιπλέον πίνακες από την παραγγελία μας βρίσκονται στο κατάστημα Seeed. Περιμέναμε πράσινα PCB, αλλά μαυρίσαμε - τα τελικά PCB θα είναι κόκκινα.

Χρησιμοποιήσαμε vias, εξαρτήματα και τη μεταξωτή οθόνη για να δημιουργήσουμε ένα χριστουγεννιάτικο θέμα. Αυτή είναι η πρώτη μας προσπάθεια, ίσως γίνει μια παράδοση διακοπών που βελτιωνόμαστε χρόνο με τον χρόνο. Το τελικό PCB θα πρέπει να έχει ορατές ασημένιες νότες στο δέντρο, δεν το κάναμε αρκετά μεγάλο στο πρωτότυπο. Καταργήσαμε επίσης το έτος, οπότε αν δεν παραδοθεί εγκαίρως για τα Χριστούγεννα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά αργότερα.

Πρόκειται για ένα PCB δύο επιπέδων με μέρη και στις δύο πλευρές. Ξεκινήσαμε από μπροστά, συγκολλώντας μεγάλα μέρη όπως ο μικροελεγκτής (IC1) και ο διακόπτης (S1), στη συνέχεια προσθέσαμε μικρότερα παθητικά όπως αντιστάσεις και πυκνωτές. Το στήριγμα μπαταρίας βρίσκεται στο πίσω μέρος του PCB, το συγκολλήσαμε τελευταίο, έτσι ώστε η επιφάνεια εργασίας να παραμείνει επίπεδη και σταθερή ενώ εργαζόμασταν στο μπροστινό μέρος.

Εάν κολλάτε μόνοι σας το PCB, βεβαιωθείτε ότι έχετε τσιμπιδάκια με μυτερά άκρα για να τοποθετήσετε και να κρατήσετε εξαρτήματα. Θα χρειαστείτε επίσης ροή για να ρέουν τα πάντα και φυτίλι χαλκού για να καθαρίσετε τυχόν επιπλέον συγκόλληση. Χρησιμοποιούμε το Blu-Tack για όλα τα άλλα.

Λίστα μερών

Ονομα	Ποσότητα	Τιμή (μέγεθος)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
Γ1	1	Πυκνωτής 0.1uf (0805)
Τ1	1	NPN 200ma+ 100hfe+ τρανζίστορ (SOT23)
R1	1	Αντίσταση 10, 000 ohm (10K) (0805)
R2-R12	10	390 ohm (390R) αντίσταση (0805)
LED1-10	10	LED, διάφορα χρώματα (0805)
S1	1	Μίνι απτικός διακόπτης (SMD)
ΝΥΧΤΕΡΙΔΑ	1	Θήκη μπαταρίας 20 mm (SMD)
ΚΥΤΤΑΡΟ	1	Μπαταρία 20mm (CR-2025)

Βήμα 5: Υλικολογισμικό

Το υλικολογισμικό είναι γραμμένο σε C χρησιμοποιώντας τον μεταγλωττιστή AVR-GCC ανοιχτού κώδικα με το AVRStudio. Κάντε λήψη των πιο πρόσφατων αρχείων σχεδίασης και υλικολογισμικού στη σελίδα του Κώδικα Google του έργου. Προγραμματίστε το υλικολογισμικό μέσω της κεφαλίδας προγραμματισμού ISP 6pin με κάτι σαν το STK500 ή USBtinyISP. Σε μια δευτερεύουσα σημείωση, είμαστε πραγματικά ενθουσιασμένοι με τη χρήση ενός μεταγλωττιστή ανοιχτού κώδικα για αυτό το έργο.

Όταν εφαρμόζεται ισχύς στο κύκλωμα, το ATtiny εκτελεί ένα απλό πρόγραμμα που χτυπά τα φώτα του χριστουγεννιάτικου δέντρου. Όταν τελειώσει το πρόγραμμα, το τσιπ κοιμάται μέχρι να επαναρυθμιστεί με ένα πάτημα ενός κουμπιού ή αλλαγή μπαταρίας.

Το πρόγραμμα ξεθώριασης χρησιμοποιεί διαμόρφωση πλάτους παλμού λογισμικού για να μειώσει τα LED. Το ATtiny13A έχει PWM υλικού, αλλά εξάγει στις καρφίτσες του ISP που έχουν ήδη καταληφθεί. Είναι δυνατόν να μοιραστούμε καρφίτσες προγραμματισμού με άλλες λειτουργίες, αν δεν ήμασταν έτοιμοι να το κάνουμε σε αυτό το έργο.

Όταν ολοκληρωθεί το πρόγραμμα, το τσιπ απλώς κοιμάται για πάντα. Αυτό είναι διαφορετικό από πολλά προγράμματα μικροελεγκτών που επαναλαμβάνονται από τον ύπνο σε διακοπή αλλαγής καρφίτσας. Ένα πάτημα κουμπιού επαναφέρει το ATtiny και ξεκινά ξανά το πρόγραμμα.

Βήμα 6: Προχωρώντας περαιτέρω

Έχουμε πολλές ιδέες για μελλοντικές κάρτες διακοπών - πολλαπλά κανάλια LED, LED αλλαγής χρώματος, ήχος, έλεγχος επιταχυνσιόμετρου, χωρητική ανίχνευση αφής, οθόνες LCD, epaper, εορταστικά κομμένα PCB και άλλα. Δεν χρησιμοποιήσαμε ένα πρόγραμμα εκκίνησης σε αυτό το έργο, αλλά εδώ γίνεται μια συζήτηση για πιθανές επιλογές.

Τι θα έκανες? Έχετε κάποιες παραβιάσεις για αυτήν την κάρτα ή ιδέες για μελλοντικές κάρτες; Αποκτήστε μία

Το Seeed Studio έχει την κάρτα συναρμολογημένη ή σαν κιτ. Το κιτ περιλαμβάνει εξαρτήματα τοποθέτησης σε μέγεθος 0805, δεν είναι για όλους. Αυτό είναι το πρώτο μας έργο που προσφέρεται ως κιτ, είμαστε ενθουσιασμένοι που βλέπουμε πόσοι άνθρωποι ενδιαφέρονται για ένα κιτ SMD. Αυτό θα είναι ένα πολύ περιορισμένο τρέξιμο, πιθανώς 100-200 συνολικά, οπότε πάρτε το δικό σας νωρίς!

• Δημιουργήστε τη δική σας κάρτα από τα αρχεία σχεδίου και το υλικολογισμικό ανοιχτού κώδικα.
• Μια συναρμολογημένη κάρτα είναι 15 $ στο Seeed Studio. Το PCB θα είναι κόκκινο. Υλικολογισμικό προγραμματισμένο και μπαταρία περιλαμβάνεται.
• Ένα κιτ είναι $ 12 στο Seeed Studio. Το PCB θα είναι κόκκινο. Υλικολογισμικό προγραμματισμένο και μπαταρία περιλαμβάνεται.

Θα θέλαμε οι παραγγελίες να παραδοθούν εγκαίρως για τα Χριστούγεννα, αλλά υπάρχει μια σημαντική πιθανότητα να μην συμβεί. Το Seeed Studio εργάζεται ήδη σε έναν μικρό αριθμό καρτών, οι οποίες θα βοηθήσουν στην επιτάχυνση της παράδοσης. Ας ελπίσουμε ότι θα φτάσουν εγκαίρως για τα Χριστούγεννα, αλλά η παράδοση θα είναι πολύ σφιχτή. Θα δημοσιεύσουμε ενημερώσεις κατασκευής καθώς τις λαμβάνουμε.

Καλές διακοπές με ασημένια και κολλητήρια!