PCB cầm tay với Arduino (Có tùy chọn kết nối không dây!): 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Cập nhật ngày 28.1.2019Tôi hiện đang làm việc trên phiên bản tiếp theo của thiết bị cầm tay này. Bạn có thể theo dõi dự án trên kênh YouTube hoặc Twitter của tôi.

Cảnh báo! Tôi đã tìm thấy một sai lầm trong cách bố trí PCB. Các nút bên trái và nút lên được kết nối với chân chỉ analog. Tôi đã khắc phục điều đó bằng cách thêm hai điện trở pullup vào hai đầu vào. Đó không phải là giải pháp hoàn hảo nhưng nó hoạt động.

Tôi đã thiết kế một PCB cho thiết bị cầm tay dựa trên vi điều khiển ATmega328P-AU (giống như trong Arduino Nano), màn hình OLED SSD1306 và một số nút. Tôi cũng đã thêm một tùy chọn để thêm mô-đun radio NRF24L01 + cho các trò chơi nhiều người chơi. Bạn cũng có thể sử dụng thiết bị cầm tay này như một bộ điều khiển không dây. Tôi đã tạo ra các bộ điều khiển không dây trước đây và thậm chí có một tài liệu hướng dẫn về chúng. Tất cả những gì bạn cần là Arduino Leonardo hoặc Pro Micro.

Thiết bị cầm tay hoàn toàn là mã nguồn mở. Tất cả mã nguồn đều được sử dụng miễn phí cũng như thiết kế PCB. Tôi cũng bắt đầu viết mã một công cụ trò chơi dựa trên ô mã nguồn mở cho bảng điều khiển. Hiện tại, mọi thứ đều hoạt động ngoại trừ động cơ vật lý có một số vấn đề với gia tốc cao. Đó chỉ là bởi vì công cụ vật lý đang chạy từng khung hình với tốc độ giống như chức năng vẽ. Công cụ vật lý lẽ ra phải được gọi là microstepping (di chuyển một pixel tại thời điểm đó để kiểm tra xem có va chạm hay không), nhưng tôi vẫn cần phải làm việc với nó.

Như bạn có thể thấy từ hình ảnh, tôi chưa nhận được các bộ phận SMD. Tôi hiện đang phát triển mã với một nguyên mẫu.

Tôi không muốn có một PCB chuyên nghiệp. Tôi vẫn có thể xây dựng cái này chứ?

Tất nhiên. Tôi đã thực hiện một hướng dẫn về cách xây dựng bảng điều khiển này thành một PCB tạo mẫu bằng đồng chấm. Bạn có thể tìm thấy dự án tại đây:

Bước 1: Nhận tất cả các bộ phận

Trước hết, bạn cần tất cả các bộ phận. Bạn có thể đặt mua PCB từ JLCPCB hoặc một số trang web khác sử dụng tệp Gerber. Các tệp Gerber được sử dụng để mô tả PCB cho nhà sản xuất. Chúng chỉ là các tệp. ZIP chứa mọi chi tiết của PCB được thiết kế.

Đây là liên kết cho PCB:

Dưới đây là danh sách các thành phần bạn sẽ phải mua để nó hoạt động:

• ATmega328P (TQFP-32)
• 8 chiếc nút 6 x 6 x 6 mm
• Bộ dao động tinh thể 16 MHz
• 2 tụ điện cỡ 22 pF 0603
• Màn hình SSD1306 với giao diện SPI. (128 x 64, đơn sắc)
• Hai điện trở 0603 10 kΩ

Đây là danh sách các thành phần tùy chọn:

• NRF24L01 +
• AMSD1117-3.3 (bộ điều chỉnh 3, 3 V cho NRF24L01 +)
• Tụ điện 1206 680 nF (NRF24L01 + cần điện áp ổn định để hoạt động chính xác.)
• 2 chiếc 1206 led (nếu bạn muốn nhấp nháy một số đèn)
• 2 chiếc điện trở 0603 cho đèn led

Bước 2: Lắp ráp bảng

Điều này sẽ hơi khó mô tả vì tôi chưa chế tạo bất kỳ PCB nào. Tôi không biết các bộ phận đã đi đâu, nhưng tôi hy vọng chúng sẽ đến sớm.

Như thường lệ với quá trình hàn, sử dụng một số loại máy hút khói và rửa tay sau khi chạm vào chất lỏng hoặc chất hàn. Và hãy cẩn thận với mỏ hàn. Nó sẽ gây bỏng nặng nếu bạn chạm vào nó khi nhiệt độ khoảng 350 độ C. Tuy nhiên, nếu bạn bị thương do mỏ hàn, hãy dùng nước lạnh để làm mát vết cháy

Nếu bạn chưa bao giờ hàn các bộ phận SMD, tôi thực sự khuyên bạn nên xem một số hướng dẫn từ YouTube. Nguyên tắc cơ bản là áp dụng chất hàn vào một miếng đệm, đặt chip vào vị trí và hàn chốt. Sau đó, chỉ cần làm với phía đối diện và nếu có nhiều ghim hơn, hãy làm chúng. Bạn cũng có thể sử dụng chất trợ dung để hỗ trợ quá trình hàn.

Bạn cũng sẽ cần bấc hàn để có thể hàn vi điều khiển. Chỉ cần làm chảy các chân bằng thuốc hàn và sử dụng bấc hàn để lấy phần thừa ra ngoài.

Đảm bảo rằng bạn hàn các bộ phận đúng cách. Thông thường các bộ vi điều khiển có một dấu chấm để chỉ ra chân đầu tiên. Thông thường PCBs cũng có một dấu chấm để dẫn hướng với định hướng.

Đối với các bộ phận SMD, bạn thường muốn hàn các bộ phận nhỏ trước. Nếu bạn hàn các phần đầu trước, có thể bạn sẽ dùng mỏ hàn đập vào chúng và giải phóng một số khí khó chịu. Tôi có thể giới thiệu trình tự này từ kinh nghiệm. Bạn không cần phải tuân theo danh sách này, nhưng nó được thực hiện theo lẽ thường:

1. Tụ điện
2. Đèn LED và điện trở cho đèn LED (tùy chọn) [trước tiên bạn nên hàn điện trở]
3. Bộ điều chỉnh và vi điều khiển (Đảm bảo rằng bạn đặt MCU đúng cách! Dấu chấm phải đối mặt với cùng một cách với dấu [chấm trắng] trên PCB.)
4. Pha lê
5. nút
6. Headers (Headers của NRF24L01 + chỉ là nơi ngón tay của bạn nghỉ ngơi, vì vậy tôi khuyên bạn nên sử dụng một số dây để tạo sự linh hoạt cho nó.)
7. Một số dây cho pin. Nguồn chính được đánh dấu bằng VCC và GND. VCC nên được khoảng 3, 6-6 volt. Điện áp đó đi trực tiếp đến bộ vi điều khiển, vì vậy hãy đảm bảo rằng bạn không đặt quá nhiều điện áp qua nó.

Bước 3: Phần mềm

Tôi đã tạo một vài trò chơi cho loại nền tảng này trong nhiều năm. Bạn có thể tìm thấy mã cũ của nhiều trò chơi từ đây (Mã này có tên là Mush_mcp_continued_v10_converted):

github.com/Teneppa/handheld_open_source

Công cụ mã nguồn mở có thể được tìm thấy tại đây (Tôi đã sử dụng Visual Studio để mã hóa nó nên có nhiều tệp kỳ lạ):