Xây dựng Arduino của riêng bạn: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Thiết lập Arduino trên breadboard đã trở thành một quá trình mà tôi ngày càng yêu thích.

Trong vòng vài phút, bạn có thể có một nền tảng Arduino hoạt động đầy đủ để làm việc như bạn sẽ thấy trong hướng dẫn này. Đã có vài lần khi tôi ở trường và nhanh chóng tập hợp một trong số những thứ này lại để thử nghiệm một số ý tưởng cho một dự án. Thêm vào đó, nó trông rất gọn gàng với tất cả các thành phần được bố trí trên breadboard.

Arduino là một nền tảng tạo mẫu điện tử mã nguồn mở dựa trên phần cứng và phần mềm linh hoạt, dễ sử dụng. Nó dành cho các nghệ sĩ, nhà thiết kế, người có sở thích và bất kỳ ai quan tâm đến việc tạo ra các đối tượng hoặc môi trường tương tác.

Arduino có thể cảm nhận môi trường bằng cách nhận đầu vào từ nhiều loại cảm biến và có thể ảnh hưởng đến môi trường xung quanh bằng cách điều khiển đèn, động cơ và các thiết bị truyền động khác. Bộ vi điều khiển trên bo mạch được lập trình bằng ngôn ngữ lập trình Arduino (dựa trên Hệ thống dây) và môi trường phát triển Arduino (dựa trên Xử lý). Các dự án Arduino có thể hoạt động độc lập hoặc chúng có thể giao tiếp với phần mềm khi chạy trên máy tính (ví dụ: Flash, Xử lý, MaxMSP). [1] www.arduino.cc

Bước 1: Các thành phần

Với một vài bộ phận rẻ tiền và bảng mạch không hàn, bạn có thể nhanh chóng và dễ dàng xây dựng Arduino của riêng mình. Khái niệm này hoạt động tuyệt vời khi bạn muốn tạo nguyên mẫu cho một ý tưởng thiết kế mới hoặc bạn không muốn chia nhỏ thiết kế của mình mỗi khi bạn cần Arduino. Ví dụ dưới đây cho thấy cách kết nối các thành phần trên breadboard của bạn. Chúng tôi sẽ đi vào chi tiết hơn trong suốt dự án này. Hình 1-1: Breadboard Arduino với khả năng lập trình USB. Trước khi chúng ta bắt đầu, hãy đảm bảo rằng bạn có tất cả các mục cần thiết trong hộp danh sách thành phần. Nếu bạn cần mua các bộ phận, bạn có thể làm như vậy từ trang web của tôi tại www. ArduinoFun.com hoặc xem bên dưới đối với các cửa hàng trực tuyến khác * Xem lưu ý về cáp TTL-232R trong các tùy chọn lập trình trước khi mua. GIẢM GIÁ 10% Toàn bộ đơn hàng tại ArduinoFun.com, sử dụng Mã phiếu giảm giá: HƯỚNG DẪN khi thanh toán. Bạn có thể mua các thành phần tại www. ArduinoFun.com hoặc www. SparkFun.com hoặc www. CuriousInventor.com hoặc www. FunGizmos.com hoặc www. Adafruit.com chỉ để nêu tên một vài nơi. Hướng dẫn gốc bởi:

Bước 2: Thiết lập nguồn

Điều đầu tiên bạn cần làm là thiết lập nguồn điện. Với breadboard và các thành phần ở phía trước của bạn… hãy bắt đầu! Với bước này, bạn sẽ thiết lập Arduino breadboard cho nguồn điện + 5Volts không đổi bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh điện áp 7805. Hình 1-2: Thiết lập nguồn với đèn báo LED. Để ổn áp hoạt động, bạn cần cung cấp nguồn hơn 5V. Pin 9V điển hình với đầu nối nhanh sẽ hoạt động tốt cho việc này. Power sẽ đi vào breadboard nơi bạn nhìn thấy các hình vuông màu đỏ và đen + và -. Sau đó thêm một trong các tụ điện 10uF. Chân dài hơn là Cực dương (Cực dương) và chân ngắn hơn là Cực âm (Âm). Hầu hết các tụ điện cũng được đánh dấu bằng một đường sọc xuống phía âm. Trên khắp không gian trống trên breadboard (kênh), bạn sẽ cần đặt hai dây nối cho cực dương (đỏ) và nối đất (đen) để chuyển nguồn từ bên này sang bên kia của breadboard. Bây giờ thêm bộ điều chỉnh điện áp 7805. 7805 có ba chân. Nếu bạn đang nhìn nó từ phía trước, chân trái dành cho điện áp vào (Vin), chân giữa là dành cho đất (GND) và chân thứ ba dành cho điện áp ra (Vout). Đảm bảo rằng chân trái thẳng hàng với nguồn điện dương của bạn và chốt thứ hai tiếp đất. Ra khỏi bộ điều chỉnh điện áp và đi đến thanh nguồn ở phía bên của bảng mạch, bạn cần thêm dây GND vào thanh nối đất và sau đó là dây Vout (3^rd chân của bộ điều chỉnh điện áp) vào ray dương. Mắc thêm tụ điện thứ hai 10uF vào thanh ray điện. Chú ý đến mặt tích cực và tiêu cực. Bạn nên bao gồm chỉ báo trạng thái LED có thể được sử dụng để khắc phục sự cố. Để làm điều này, bạn cần kết nối thanh ray bên phải với thanh ray bên trái. Thêm dây dương vào dây dương và dây âm vào dây âm ở dưới cùng của breadboard. Hình 1-3: Kết nối đường ray điện trái và phải. Có nguồn trên đường ray điện bên trái và bên phải cũng sẽ giúp giữ cho bảng mạch của bạn có tổ chức khi cung cấp điện cho các thành phần khác nhau. Hình 1-4: Đối với chỉ báo trạng thái LED, kết nối một điện trở 220 & (có màu: đỏ, đỏ, nâu) từ nguồn điện đến cực dương của đèn LED (phía dương, chân dài hơn) và sau đó là dây GND vào phía cực âm. Xin chúc mừng, bây giờ breadboard của bạn đã được thiết lập cho nguồn + 5V. Bạn có thể chuyển sang bước tiếp theo trong thiết kế mạch.

Bước 3: Lập bản đồ chân Arduino

Bây giờ chúng ta muốn chuẩn bị chip ATmega168 hoặc 328. Trước khi bắt đầu, chúng ta hãy xem mỗi chân trên chip hoạt động như thế nào trong mối quan hệ với các chức năng của Arduino. LƯU Ý: ATmega328 chạy với tốc độ khá giống nhau, với cùng sơ đồ chân, nhưng có bộ nhớ flash nhiều hơn gấp đôi (30k so với 14k) và gấp đôi EEPROM (1Kb so với 512b). Hình 1-5: Bản đồ chân Arduino Chip ATmega168 được tạo ra bởi Atmel. Nếu bạn tra cứu biểu dữ liệu, bạn sẽ không thấy rằng các tài liệu tham khảo trên đều giống nhau. Điều này là do Arduino có các chức năng riêng cho các chân này và tôi chỉ cung cấp chúng trên hình minh họa này. Nếu bạn muốn so sánh hoặc cần biết các tham chiếu thực tế cho chip, bạn có thể tải xuống bản sao của biểu dữ liệu tại www.atmel.com. Bây giờ bạn đã biết cách bố trí của các chân, chúng ta có thể bắt đầu nối các thành phần còn lại.

Bước 4: Kết nối thành phần

Để bắt đầu, chúng tôi sẽ xây dựng mạch hỗ trợ cho một mặt của chip và sau đó chuyển sang mặt còn lại. Ghim một trên hầu hết các chip có điểm đánh dấu nhận dạng. Nhìn vào ATmega168 hoặc 328, bạn sẽ nhận thấy một rãnh hình chữ u ở trên cùng cũng như một chấm nhỏ. Dấu chấm nhỏ cho biết đây là chân 1. Hình 1-6: Chân mạch hỗ trợ 15-28 Từ bus nguồn GND, thêm dây jumper vào chân 22. Tiếp theo, từ bus nguồn dương, thêm dây jumper vào chân 20 (AVCC - Cung cấp điện áp cho bộ chuyển đổi ADC. Cần được kết nối với nguồn điện nếu ADC không được sử dụng và cấp nguồn qua bộ lọc thông thấp nếu có (bộ lọc thông thấp là mạch loại bỏ tạp âm từ nguồn điện, chúng tôi không sử dụng) Sau đó, thêm một dây jumper từ xe buýt tích cực vào chân 21 (chân tham chiếu tương tự cho ADC). Trên Arduino, chân 13 là chân LED. Lưu ý rằng trên chip thực tế, chân là số 19. Khi tải lên mã phác thảo của bạn và đối với tất cả các dự án, bạn vẫn sẽ tham chiếu đây là Pin 13. Để kết nối đèn LED, hãy thêm điện trở 220 & từ GND vào cực âm của đèn LED. Sau đó, từ cực dương của đèn LED, hãy thêm một dây jumper để chân 19. Bây giờ chúng ta có thể chuyển sang phía bên kia của chip. Bạn đã gần hoàn thành! Hình 1-7: Các chân mạch hỗ trợ 1-14 Phía trên chip ATmega168 gần định danh pin 1, đặt công tắc nhỏ. Công tắc này được sử dụng để thiết lập lại Arduino. Ngay trước khi bạn tải một bản phác thảo mới lên chip, bạn sẽ muốn nhấn nút này một lần. Bây giờ, thêm một dây jumper nhỏ từ chân 1 đến chân dưới cùng của công tắc, sau đó thêm điện trở 10K từ nguồn vào hàng chân 1 trên bảng mạch. Cuối cùng, thêm một dây jumper GND vào chân trên cùng của công tắc. Thêm jumper nguồn và GND vào chân 7 (VCC) và chân 8 (GND). Thêm tinh thể xung nhịp 16MHz vào chân 9 và 10 và sau đó hai tụ điện.22pF từ chân 9 và 10 vào GND. (Xem ghi chú bên dưới để biết phương pháp thay thế). Arduino breadboard cơ bản của bạn đã hoàn tất. Bạn có thể dừng lại ngay tại đây nếu bạn muốn và hoán đổi một chip đã được lập trình sẵn từ bảng Arduino của bạn sang bảng mạch, nhưng vì bạn đã đến đây, bạn cũng có thể kết thúc bằng cách thêm một số chân lập trình. Điều này sẽ cho phép bạn lập trình chip từ breadboard. LƯU Ý: Thay vì sử dụng tinh thể xung nhịp 16 MHz, bạn có thể sử dụng bộ cộng hưởng gốm 16 MHz với các tụ điện tích hợp sẵn, gói SIP ba đầu cuối. Bạn sẽ phải sắp xếp breadboard của mình khác đi một chút, bộ cộng hưởng có ba chân. Chân giữa sẽ tiếp đất và hai chân còn lại sẽ đi đến chân 9 & 10 trên chip ATmega168. Tham khảo Hình 1-7, xác định vị trí mà bạn có 6 cột trên breadboard không tiếp xúc với bất kỳ thứ gì khác. Đặt một hàng sáu chân tiêu đề nam ở đây. Với breadboard đối diện với bạn, các kết nối như sau: GND, NC, 5V, TX, RX, NC, tôi cũng đang gọi các chân này là 1, 2, 3, 4, 5, 6. Từ đường ray bus nguồn của bạn, hãy thêm Dây GND cho chân 1 và một dây từ nguồn cho chân 3. NC có nghĩa là không được kết nối, nhưng bạn có thể kết nối chúng với GND nếu muốn. Từ chân 2 trên chip ATmega168, là chân Arduino RX, bạn sẽ kết nối dây với chân 4 (TX) của các tiêu đề lập trình của mình. Trên chip ATmega168, chân 3 Arduino TX được kết nối với chân 5 (RX) trên các chân tiêu đề của bạn. Giao tiếp trông giống như sau: ATmega168 RX tới Header Pin TX và ATmega168 TX tới Header Pin RX. Bây giờ bạn có thể lập trình Arduino breadboard của mình.

Bước 5: Tùy chọn lập trình

Tùy chọn đầu tiên là mua Cáp nối tiếp mức TTL-232R 3.3V USB - TTL. Bạn có thể mua những thứ này tại www.adafruit.com hoặc www.ftdichip.com Hai lựa chọn còn lại, mà tôi thích là mua một trong hai bảng đột phá từ www. SparkFun.com. Họ đang:

• FT232RL USB to Serial Breakout Board, SKU: BOB-00718 (Tùy chọn này chiếm nhiều dung lượng hơn trên breadboard của bạn)
• FTDI Basic Breakout - 3.3V Mã hàng: DEV-08772 (Tùy chọn này và việc sử dụng các tiêu đề nam góc phải hoạt động tốt nhất trong số cả ba vì nó được bảo mật tốt hơn trên breadboard)

Kiểm tra kỹ các kết nối của bạn, đảm bảo rằng pin 9V của bạn chưa được kết nối và kết nối tùy chọn lập trình của bạn. Mở Arduino IDE và trong các tệp phác thảo Ví dụ, bên dưới Kỹ thuật số, tải bản phác thảo Blink. Trong tùy chọn tệp Cổng nối tiếp, hãy chọn cổng COM mà bạn đang sử dụng với cáp USB của mình. tức là COM1, COM9, v.v. Trong tùy chọn tệp Công cụ / Bảng, hãy chọn:

• Arduino Duemilanove w / ATmega328
• Arduino Decimila, Duemilanove hoặc Nano w / ATmega128

(tùy thuộc vào chip bạn đang sử dụng với Arduino breadboard của mình) Bây giờ hãy nhấn vào biểu tượng tải lên và sau đó nhấn nút đặt lại trên breadboard của bạn. Nếu bạn đang sử dụng một trong các bảng đột phá SparkFun, bạn sẽ thấy đèn RX và TX nhấp nháy. Điều này cho bạn biết rằng dữ liệu đang được gửi. Đôi khi bạn cần đợi vài giây sau khi nhấn nút tải lên trước khi nhấn công tắc đặt lại. Nếu bạn gặp khó khăn, chỉ cần thử nghiệm một chút về tốc độ bạn đi giữa hai người. Bản phác thảo này nếu được tải lên đúng cách sẽ nhấp nháy đèn LED trên chân 13 trong một giây, tắt trong một giây, bật trong một giây… cho đến khi bạn tải lên bản phác thảo mới hoặc tắt nguồn. Khi bạn đã tải lên mã, bạn có thể ngắt kết nối bảng lập trình và sử dụng pin 9V để cấp nguồn. Xử lý sự cố

• Không có nguồn - Đảm bảo nguồn của bạn trên 5V.
• Có điện nhưng không có gì hoạt động - hãy kiểm tra lại tất cả các điểm kết nối của bạn.
• Lỗi tải lên - Tham khảo www.arduino.cc và thực hiện tìm kiếm thông báo lỗi cụ thể mà bạn nhận được. Cũng kiểm tra các diễn đàn vì có rất nhiều trợ giúp tuyệt vời ở đó.

Bước 6: Tập tin PCB

Nếu ai quan tâm đến việc khắc PCB (bảng mạch in) của riêng họ, tôi đã bao gồm các tệp pcb thành phần và mặt hàn. Tôi đã thêm một tệp zip chứa tệp-j.webp