UDuino: لوحة تطوير متوافقة مع Arduino منخفضة التكلفة للغاية: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

تعتبر لوحات Arduino رائعة للنماذج الأولية. ومع ذلك ، فإنها تصبح باهظة الثمن إلى حد ما عندما يكون لديك عدة مشاريع متزامنة أو تحتاج إلى الكثير من لوحات التحكم لمشروع أكبر. هناك بعض البدائل الرائعة والأرخص ثمناً (Boarduino و Freeduino) ولكن التكاليف لا تزال تتراكم عندما تحتاج إلى الكثير منها ، وهذه طريقة ، بعد حوالي 25 دولارًا إلى 30 دولارًا للاستثمار الأولي ، لبناء لوحات أقل من 10 دولارات متوافقة مع Arduino مع القليل جدًا استثمار وقت إضافي لكل منهما. لاحظ أن الفكرة الأساسية هنا (Arduino على اللوح) قد تم تنفيذها لبعض الوقت (مثل تعليمات ITP Arduino Breadboard) ؛ ومع ذلك ، فإن تعليمات بناء واستخدام مهايئ الكبل هنا تساعد تمامًا في تقليل عدد الأجزاء لكل نواة. يتطلب هذا المشروع معرفة باللحام والإلكترونيات الأساسية ، ويجب أن يكون لديك على الأقل بعض الخبرة بالفعل في تطوير Arduino. لا أقترح هذا كأول مشروع إلكترونيات. ملاحظة: أنطق uDuino "moo DWEE noh" تمت إضافته في 02-05-08: (للأشخاص المتقدمين جدًا) إحدى الأدوات التي أنشأتها باستخدام هذه الأداة هي أداة التقاط المنطق - نوع من محلل المنطق الأساسي. لقد طورت هذا لاستكشاف أخطاء روابط الاتصالات وإصلاحها. يحتاج إلى واجهة واجهة المستخدم الرسومية ، ولكن أشك في أنني سأنتقل إليها في أي وقت قريب. لا تزال مفيدة في اليد اليمنى. تمت الإضافة 06-23-09: أود أن أشير إلى RBBB's من Modern Device لأي شخص يريد شيئًا مع لحام ، ولكنه أيضًا غير مكلف للغاية - خاصة إذا حصلت على الألواح العارية وشرائها أجزاء بكميات كبيرة. كما أن USB-BUB الخاص بهم هو بديل أرخص لكابل FT232.

الخطوة 1: جمع أجزاء لمحول الكابل

أقترح الحصول على أجزاء من مزيج من Mouser و Radio Shack و Ada Fruit Industries ؛ انظر الخطوة الأخيرة لمصادر الأجزاء. لا تتردد في استبدال أجزاء من صندوق البريد غير الهام الخاص بك ، وباستخدام المقاوم / المكثفات ، يمكنك الانحراف عن القيم ولا تزال الأشياء تعمل بشكل جيد (المقاوم الذي أقترحه بين حوالي 3.3 كيلو و 20 كيلو ؛ المكثفات لا أفعلها بشكل عام اختر قيمًا أصغر ولكن يجب أن يكون الحجم الأكبر الذي يصل إلى حوالي 47 درجة فهرنهايت جيدًا).

بالنسبة لمهايئ الكبل ، ستحتاج إلى: - جزء صغير من لوحة الكمبيوتر الشخصي (8 فتحات في فتحتين) - مكثف.1 فائق التوهج - رأس تباعد 1x8.1 بوصة ، مستقيم - رأس تباعد 1x8.1 بوصة ، الزاوية اليمنى - بعض التوصيل الأسلاك

الخطوة 2: اصنع محول كابل البرمجة

في الغالب ، يحتاج محول كابل البرمجة فقط إلى توجيه الإشارات من كبل USB FTDI إلى المسامير اليمنى على رقائق ATmega168 ؛ ومع ذلك ، تتم إضافة المكثف على مجموعة واحدة من المسامير للسماح لبرنامج Arduino بإعادة ضبط الرقائق (يسمح المكثف بنبض قصير بالمرور إلى إعادة ضبط الشريحة عندما يقلب برنامج Arduino دبوس RTS).

للبدء ، قم بقطع قطعة من لوحة الكمبيوتر الشخصي بها 9 فتحات بواسطة فتحتين. ثم قم بفصل مجموعة من 8 دبابيس من شريط رأس الدبوس المستقيم ، ومجموعة من 8 دبابيس من شريط رأس الزاوية اليمنى (بافتراض أنك اشتريت الشرائط الأطول). انظر إلى صورة الأجزاء لترى كيف يجب أن تبدو هذه في نهاية المطاف. من خلال الخطوات التالية يرجى الاطلاع على الصور والمخططات المرفقة لتوصيل المسامير. تُظهر المخططات بشكل أفضل بكثير المكان الذي يجب أن تذهب إليه الاتصالات ، لكن الصور تساعد في توضيح اتجاه اللوحة ، وما إلى ذلك. إذا كانت لديك أسئلة ، يرجى مراسلتي بالبريد الإلكتروني وسأحاول توضيح أي شيء لا معنى له. اقلب لوحة الكمبيوتر رأسًا على عقب حتى تتمكن من رؤية النحاس حول الفتحات ، بحيث يكون أحد الجوانب الطويلة نحوك. إذا استخدمت ، كما فعلت هنا ، قطعة من لوحة الكمبيوتر الشخصي من حافة النسخة الأصلية ، أقترح وضع الجانب مع مادة اللوحة الإضافية نحوك. أدخل الجزء السفلي (الجانب القصير) من الرأس المستقيم من خلال الفتحات البعيدة عنك ، تاركًا فتحة واحدة فارغة على يسارك ولحام المسامير في مكانها (انظر الصورة). ثم قم بوخز الجزء السفلي (الجانب مع الانحناء) لرأس الزاوية اليمنى من خلال الفتحات الأقرب إليك ، وترك الفتحة الموجودة على اليسار فارغة مرة أخرى ، ولحام المسامير في مكانها. أدخل خيوط مكثف.1 فائق التوهج من خلال الفتحات الفارغة على اليسار وقم بتوصيل المكثف في مكانه. تقليم الخيوط. ثم قم بلحام كل من 2 يؤدي إلى دبوس الرأس الأقرب إليه ؛ سيتصل أحدهما بالدبوس الموجود في أقصى اليسار للرأس المستقيم ، والآخر بالدبوس الموجود في أقصى اليسار لرأس الزاوية اليمنى. ربما يكون الأسهل هو إنشاء جسر لحام (إذابة ما يكفي من اللحام للتدفق بين دبوس المكثف والدبوس المجاور له ، كما في الصورة). إذا كنت بحاجة إلى ذلك ، يمكنك استخدام سلك قصير ولحام كل جهة اتصال. قم بإنشاء جسر لحام آخر أو اتصال بين الدبابيس السادسة والسابعة الأقرب إليك (الثالث والرابع من اليمين). هذا لتوصيل دبوس "CTS" للكابل بالأرض. وقم بإنشاء جسر / اتصال لحام آخر بين الرأسين في الدبوس الثاني على اليمين (قم بتوصيل الدبوس الأقرب إليك بالطرف الأبعد ، فقط دبوس واحد من اليمين). يربط هذا ما سيكون موصل طاقة VCC USB بدبوس VCC الخاص بالشريحة. لن يكون اتصال الطاقة هذا نشطًا إلا عند تركيب وصلة مرور. استخدم سلكًا قصيرًا لتوصيل الطرف الأيمن الأقرب لك بالدبوس الخامس الأقرب لك (وهو الخامس سواء كان العد من اليمين أو اليسار). سيؤدي ذلك إلى توصيل +5 فولت من كبل USB بالدبوس الآخر لموصل العبور. قم الآن بتوصيل طول قصير آخر من السلك بين الدبوس الموجود في أقصى اليمين في الصف الأبعد منك إلى الثالث من الدبوس الأيمن في الصف الأقرب إليك. هذا يربط أرض الكابل بأرض الشريحة. يجب إضافة سلكين قصيرين إضافيين: أحدهما من الدبوس الثاني من اليسار في رأس الزاوية اليمنى إلى الدبوس الثالث من اليسار على الرأس المستقيم (ملاحظة: نظرًا لأن الثقوب الموجودة في أقصى اليسار تحتوي على مكثف مثبت فيها ، ستكون الفتحة الثالثة من اليسار الأقرب إليك إلى الفتحة الرابعة من اليسار في الصف الأبعد منك). سيتقاطع السلك القصير الثاني يمينًا فوق الأول: من الدبوس الثالث من اليسار إلى رأس الزاوية اليمنى إلى الدبوس الثاني من اليسار على الرأس المستقيم (الفتحة الرابعة من اليسار إلى الفتحة الثالثة من الفتحة اليسرى). تربط هذه الأسلاك دبابيس TX و RX للكابل بتلك الموجودة في الشريحة. لسوء الحظ ، يكون الترتيب معاكسًا للكابل من الشريحة ، ولهذا السبب نحتاج إلى الحصول على أسلاك متقاطعة. الآن تحتاج فقط إلى توصيل كبل FTDI FT232RL ، مع توصيل السلك الأخضر بالدبوس إلى أقصى اليسار (سيتصل السلك الأسود بالدبوس الثالث من اليمين). الدبابيس المتبقية على اليمين مخصصة للقفز ؛ إذا تم تثبيت وصلة المرور ، فسيتم تشغيل اللوحة من كبل USB ، مما يلغي الحاجة إلى البطاريات أو مصدر الطاقة. يجب عدم توصيل هذا الطائر عند توصيل طاقة أخرى باللوحة أو عند حدوث تلف بشيء ما (لوحة ، كابل ، كمبيوتر). هذا كل شيء! أنت جاهز لإنشاء بعض أنوية uDuino لبرمجتها باستخدام الكابل. (عند استخدام محول البرمجة ، يتصل الدبوس المجاور للمكثف بالدبوس 1 من الشريحة)

الخطوة 3: قرر ما إذا كنت تريد إنشاء لوحات صغيرة تمامًا أو لوحات ذات مذبذب خارجي

يعتمد قرار إنشاء لوحة قائمة على المذبذب على بعض الأشياء. أولاً ، هل لديك حق الوصول إلى مبرمج AVR والوقت اللازم لبرمجة محمل إقلاع خاص على رقائق ATmega168 الخاصة بك؟ ثانيًا ، هل يمكنك الاستغناء عن الاتصال التسلسلي الدقيق مع الشريحة؟ ثالثًا ، هل تأثير تطبيقك منخفض بما يكفي بحيث يمكن تشغيل اللوحة بنصف السرعة وسيظل كل شيء يعمل بشكل جيد؟

تحتوي رقائق ATmega168 على مذبذب داخلي يمكن تمكينه ؛ يعمل عند حوالي 8 ميجا هرتز ، وهو ما يمثل نصف سرعة معظم لوحات Arduino (باستثناء Lilypads). المذبذب الداخلي مضمون للمعايرة في حدود 10٪ (وهو ليس تسامحًا ضيقًا بدرجة كافية لضمان الاتصالات التسلسلية الجيدة). من واقع خبرتي ، كانت معايرة المصنع عند 5 فولت جيدة دائمًا لتحميل البرامج ، ولكن YMMV. ومع ذلك ، لن أستخدم المذبذب الداخلي للأشياء المهمة التي تحتاج إلى التحدث بالسلسلة. بالنسبة للمصابيح الوامضة ، يجب أن يكون الأمر جيدًا على الرغم من ذلك. رقائق Arduino مع أداة تحميل التشغيل المحملة مسبقًا والتي وجدتها تعمل دائمًا بسرعة 16 ميجا هرتز ، وستتطلب مذبذبًا خارجيًا. إذا لم يكن لديك وصول إلى مبرمج AVR ، فربما ترغب في شراء شريحة Arduino محملة مسبقًا. أقترح بشدة أن تكون Ada Fruit Industries مصدرًا. لاحظ أن المذبذبات ليست باهظة الثمن حقًا (عمومًا.50 - 75 دولارًا في صائد الفئران) ؛ إنها مجرد جزء آخر غالبًا ما لا يكون ضروريًا ، وتصميم الدبوس يمتص لتخطيطات Arduino النظيفة حقًا.

الخطوة 4: بناء لوحة خارجية قائمة على المذبذب

اجمع الأجزاء التي ستحتاج إليها: - لوح الخبز (يمكنك بالطبع بناء هذا مباشرة على لوحة كمبيوتر مثقوبة مسبقًا أيضًا) - شريحة ATmega168 مع محمل الإقلاع المحمّل مسبقًا - مكثف.1 فائق التوهج (سيراميك ، بوليستر ، إلخ. لا يهم ذلك بكثير ؛ يجب أن تكون القيمة.047 فائق التوهج -47 فائق التوهج جيدة) - المقاوم 10 كيلو (القيم ~ 3.3 كيلو -20 كيلو يجب أن تعمل بشكل جيد) - مذبذب سيراميك ثلاثي السنون 16 ميجاهرتز (يفضل أن يكون طويلاً ، على سبيل المثال 1/2 بوصة ، الخيوط) - أطوال قصيرة من وضع السلك ATmega168 في اللوح ، على طول المركز. لكل من التوصيلات التالية ، استخدم الفتحة الموجودة في كل دبوس ATmega168 الأقرب إلى الشريحة المفتوحة ؛ سيؤدي ذلك إلى ترك الفتحة الأخيرة في كل من الصفوف 1-8 مفتوحة لكابل البرمجة لتوصيله. قم بتوصيل السن 7 و 20 بطول السلك (VCC إلى AVCC) قم بتوصيل السن 8 و 22 بطول السلك (GND) إلى AGND) قم بتوصيل المقاوم 10K من السن 1 إلى الطرف 7 (RES إلى VCC) قم بتوصيل مكثف.1uf من السن 7 إلى الدبوس 8 قم بتوصيل المسامير الخارجية للمذبذب بالدبابيس 9 (XTAL1) و 10 (XTAL2) من ATmega168. لا يهم أي من المسامير يتصل بأي دبوس ATmega. قم بتوصيل الدبوس المركزي للمذبذب بالدبوس 8 (GND) إذا كان لديك خطوط ناقل طاقة على اللوح الخاص بك ، أقترح توصيل السكة + (أحمر) بالدبوس 20 و- السكة (الزرقاء) للمسمار رقم 22. هذا شكل سيء إلى حد ما (الاتصال بالجانب التناظري لتوصيلات الطاقة لأشياء أخرى) ، ولكن إذا كان لوح التجارب بنفس حجم لوح التجارب ، فقد ملأت بالفعل جميع الثقوب المتاحة بالنسبة للدبوس 7 ، إذا كنت تخطط لاستخدام طاقة USB ، فيمكنك الآن فقط توصيل كابل البرمجة وتحميل الرسومات على اللوحة (تأكد من توصيل دبابيس تحديد الطاقة على محول الكبل بمقبس لتشغيل الشريحة من USB) وإلا ستحتاج إلى استخدام منظم للبطارية / الجهد / إلخ. لتزويد الطاقة.

الخطوة 5: أو بناء لوحة مذبذب داخلي

اجمع الأجزاء التي ستحتاج إليها: - اللوح - شريحة ATmega168- مكثف.1 فائق التوهج (سيراميك ، بوليستر ، إلخ. لا يهم كثيرًا ؛ القيمة.047 فائق التوهج -.47 فائق التوهج يجب أن تكون جيدة) - 10 كيلو المقاوم (القيم ~ 3.3 كيلو 20k يجب أن تعمل بشكل جيد) - أطوال قصيرة من الأسلاك - برمجة Bootloader مع مبرمج AVR الخاص بك: ستحتاج إلى استخدام أداة تحميل التشغيل lilypad (المضمنة في الإصدار Arduino-0010 ، في الأجهزة / محمل الإقلاع / lilypad). باستخدام مبرمج AVR الخاص بك ، قم بتشغيل برنامج bootloader. على سبيل المثال ، في نظام OSX الخاص بي: cd / Applications / Arduino-0010 / Hardware / bootloaders / lilypadPATH = $ {PATH}: / Applications / Arduino-0010 / Hardware / tools / avr / binavrdude -C / Applications / Arduino-0010 / Hardware / tools / avr / etc / avrdude.conf -cusbtiny -pm168 -Pusb -e -u -Ulock: w: 0x3f: mavrdude -C /Applications/Arduino-0010/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf - c usbtiny -pm168 -Pusb -Uflash: w: LilyPadBOOT_168.hex -Ulock: w: 0x0f: mavrdude -C /Applications/Arduino-0010/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf -cusbtiny -pm168 -Pusb -e -u -Uefuse: w: 0x00: m -Uhfuse: w: 0xdd: m -Ulfuse: w: 0xf2: m إعداد لوح التجارب: ضع ATmega168 في لوحة التجارب ، على جانبي المركز. لكل من التوصيلات التالية ، استخدم ثقب في كل دبوس ATmega168 هو الأقرب إلى الشريحة المفتوحة ؛ سيؤدي ذلك إلى ترك الفتحة الأخيرة في كل من الصفوف 1-8 مفتوحة لكابل البرمجة لتوصيله. قم بتوصيل السن 7 و 20 بطول السلك (VCC إلى AVCC) قم بتوصيل السن 8 و 22 بطول السلك (GND) إلى AGND) قم بتوصيل المقاوم 10K من الدبوس 1 إلى السن 7 (RES إلى VCC) * قم بتوصيل مكثف.1uf من السن 7 إلى الدبوس 8 إذا كان لديك خطوط ناقل طاقة على اللوح الخاص بك ، أقترح توصيل + سكة (أحمر) بالدبوس 20 و- سكة (زرقاء) للمسمار 22. هذا شكل سيء إلى حد ما (الاتصال بالجانب التناظري لتوصيلات الطاقة لأشياء أخرى) ، ولكن إذا كان لوح التجارب بنفس حجم لوحتي ، فقد ملأت بالفعل جميع الثقوب متوفر للدبوس 7. إذا كنت تخطط لاستخدام طاقة USB ، فيمكنك الآن فقط توصيل كابل البرمجة وتحميل الرسومات على اللوحة (تأكد من توصيل دبابيس تحديد الطاقة على محول الكابل باستخدام وصلة توصيل لتشغيل الشريحة من USB) وإلا ستحتاج إلى استخدام منظم للبطارية / الجهد / إلخ. لتزويد الطاقة. لاحظ أنك سترغب دائمًا في استخدام 5v للبرمجة عبر برنامج Arduino ؛ سوف تتسبب الفولتية الأخرى في اختلاف سرعة الساعة بشكل كبير ومن المحتمل أن تتسبب في فشل الاتصال (وبالتالي البرمجة). عندما تذهب لتحميل الرسومات على هذا النمط من اللوحة التي تستخدم المذبذب الداخلي ، حدد "Lilypad Arduino" من الأدوات / اللوحة قائمة.

2008 10-02 تم إصلاحه - تم وضعه بشكل غير صحيح كدبوس 1 إلى دبوس 10 في الأصل

الخطوة 6: اتصالات لتطوير Arduino

لاحظ أن الدبابيس الموجودة على ATmega168 لا يتم تعيينها بشكل واضح لأسماء Arduino.

atmega168 Arduino 2 رقمي 0 3 رقمي 1 4 رقمي 2 5 رقمي 3 6 رقمي 4 11 رقمي 5 12 رقمي 6 13 رقمي 7 14 رقمي 8 15 رقمي 9 16 رقمي 10 17 رقمي 11 18 رقمي 12 19 رقمي 13 23 تناظري 0 24 تناظري 1 25 تناظري 2 26 تناظري 3 27 تناظري 4 28 تناظري 5

الخطوة 7: بعض المصادر الجزئية

لاحظ أنني لم أستخدم المكثفات والرؤوس المحددة المدرجة أدناه في هذه التعليمات ، لذلك قد يختلف مظهرها قليلاً عن الاتجاهات هنا. إذا كانت لديك أي مشاكل ، فيرجى إخبارنا بذلك. - كبل USB FT232RL - Mouser:.1 "رؤوس تباعد ، 36 دبوس ، مستقيم - فصل 8 دبابيس لمحول الكابلات واستخدام الباقي لمشاريع أخرى - Mouser:.1" تباعد الرؤوس ، 36 دبوس ، الزاوية اليمنى - قطع 8 دبابيس لمحول الكبل- لوحة الكمبيوتر لمحول الكبل- صائد الفئران: مقاومات 10K- صائد الفئران: مكثفات 1uF- ألواح التجارب Pololu أو Ada Fruit- رقائق ATmega168 Mouser: غير مبرمجة أو فاكهة Ada: مبرمجة مسبقًا - صائد الفئران: 16 ميجا هرتز مذبذبات