Thẻ & Trang trí Giáng sinh có thể hack: 6 bước (có hình ảnh)

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

Những tấm thẻ ngày lễ nhấp nháy và bíp luôn khiến chúng ta mê mẩn. Đây là phiên bản DIY có thể hack của chúng tôi được làm bằng ATtiny13A và một vài đèn LED - nhấn nút để phát một màn trình diễn ánh sáng ngắn trên cây. Chúng tôi sẽ gửi những thứ này cho bạn bè và gia đình trong năm nay. Đó là một món quà thủ công, có thể hack được và rất thú vị khi chế tạo. Tài liệu hướng dẫn này giải thích thiết kế của chúng tôi, sau đó bạn có thể lấy các tệp nguồn mở và xây dựng của riêng bạn.

Tấm thiệp cũng là một sự tôn kính đối với bộ trang trí cây thông Noel nhấp nháy của Velleman, và một bộ kit-biz liên quan đến Lời hứa Adafruit. (Bạn có biết Velleman có một bộ đồng hồ ống nixie không? Thật đấy!)

Bạn có thể mua một bản sao thẻ của chúng tôi tại Seeed Studio. Thẻ lắp ráp là (15 đô la) và một bộ cho những người bán hàng mạo hiểm là 12 đô la. Bạn cũng có thể xem bài viết này với định dạng gốc tại DangerousPrototypes.com.

Bước 1: Phần cứng - ATtiny13A

Sơ đồ và PCB được thực hiện với phiên bản phần mềm miễn phí của Cadsoft Eagle. Tải xuống tệp thiết kế và chương trình cơ sở mới nhất trên trang Google Code của dự án.

AVR ATTINY-13A

Một vi điều khiển ATMEL ATtiny13A nhỏ (IC1) là bộ não của mạch. Một chân (PWM) nhấp nháy đèn, hầu hết các chân khác được sử dụng để lập trình và cấp nguồn. Bạn có thể nhận được các hiệu ứng tương tự với bộ hẹn giờ 555 hoặc các thành phần rời rạc, nhưng mục tiêu của chúng tôi là tìm hiểu về họ vi điều khiển mới và làm cho thứ gì đó dễ bị hack.

ATtiny cần một điện trở kéo lên 10K (R1) để giữ chân đặt lại ở mức cao, một công tắc xúc giác mini (S1) đặt lại ATtiny bằng cách kết nối tạm thời chân đặt lại với đất. Một tụ điện 0,1uF (C1) tách chip khỏi nguồn điện.

Bước 2: Phần cứng - Lập trình và Pin

Bộ vi điều khiển ATtiny được lập trình thông qua kết nối Lập trình Hệ thống (ISP) sáu chân. Tiêu đề ISP được định hướng về phía sau của thẻ. Chúng tôi đã thực hiện một thăm dò lập trình để tránh hàn đầu ghim trên bảng.

Nguồn được cung cấp bởi một tế bào đồng xu lithium 3volt, 20mm (BAT1) ở mặt sau của PCB. Chủ sở hữu sẽ hoạt động với các ô đồng xu năm 2025 hoặc 2032. ATtiny sẽ hoạt động trên một dải điện áp, xuống đến 1,8volt.

Bước 3: Phần cứng - Đèn LED cây

Đèn LED cây

Đèn cây thông Noel lấp lánh nhỏ xíu của chúng tôi là đèn LED gắn trên bề mặt 0805 (LED1-10). Mỗi đèn LED có một điện trở giới hạn hiện tại (R3-12). Chúng tôi đã sử dụng điện trở 390ohm, cho khoảng 3mA ở 3volt và 8mA ở 5volt trong quá trình phát triển. Tất cả 10 đèn LED cùng nhau sử dụng khoảng 30mA khi được cấp nguồn bằng pin.

30mA là quá nhiều hiện tại để nguồn hoặc chìm trên các chân ATtiny. Thay vào đó, một bóng bán dẫn NPN (T1) chuyển đổi kết nối đất của các đèn LED. Các bóng bán dẫn cũng yêu cầu một điện trở cơ bản (R2) để giới hạn dòng điện được kéo từ chân vi điều khiển. Đèn LED xuyên lỗ thường có một dây dẫn dài hơn chỉ ra phía nguồn cung cấp tích cực (cực dương). Đèn LED SMD có cạnh màu xanh lá cây, và đôi khi có mũi tên ở mặt sau, để chỉ ra kết nối đất (cực âm). Biểu đồ này hiển thị hướng chính xác cho mỗi đèn LED, kết nối đất phải hướng cùng hướng với mũi tên.

Bước 4: Phần cứng - PCB và danh sách các bộ phận

Sơ đồ và PCB được thực hiện với phiên bản phần mềm miễn phí của Cadsoft Eagle. Tải xuống tệp thiết kế và chương trình cơ sở mới nhất trên trang Google Code của dự án. Chúng tôi đã thực hiện PCB với dịch vụ Tuyên truyền của Seeed Studio, các bảng phụ từ đơn đặt hàng của chúng tôi có trong cửa hàng Seeed. Chúng tôi mong đợi PCB màu xanh lá cây, nhưng có màu đen - PCB cuối cùng sẽ có màu đỏ.

Chúng tôi đã sử dụng vias, các thành phần và màn hình lụa để tạo ra chủ đề Giáng sinh. Đây là lần thử đầu tiên của chúng tôi, có lẽ nó sẽ trở thành một truyền thống ngày lễ mà chúng tôi cải thiện theo năm tháng. PCB cuối cùng nên có vias màu bạc có thể nhìn thấy trên cây, chúng tôi đã không làm cho chúng đủ lớn trên nguyên mẫu. Chúng tôi cũng đã xóa năm, vì vậy nếu không kịp giao cho Giáng sinh, bạn có thể sử dụng lại năm sau.

Đây là một PCB hai lớp với các bộ phận ở cả hai mặt. Chúng tôi bắt đầu ở mặt trước, hàn các bộ phận lớn như vi điều khiển (IC1) và công tắc (S1), sau đó thêm các bộ truyền nhỏ hơn như điện trở và tụ điện. Giá đỡ pin nằm ở mặt sau của PCB, chúng tôi đã hàn nó lần cuối để bề mặt làm việc luôn phẳng và ổn định trong khi chúng tôi làm việc ở mặt trước.

Nếu bạn đang tự hàn PCB, hãy chắc chắn rằng bạn có nhíp với các đầu nhọn để đặt và giữ các thành phần. Bạn cũng sẽ cần chất trợ dung để làm cho mọi thứ chảy và bấc đồng để làm sạch bất kỳ chất hàn thừa nào. Chúng tôi sử dụng Blu-Tack cho mọi thứ khác.

Danh sách các bộ phận

Tên	Số lượng	Kích thước giá trị)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	Tụ điện 0,1uf (0805)
T1	1	NPN 200ma + 100hfe + bóng bán dẫn (SOT23)
R1	1	Điện trở 10, 000 ohm (10K) (0805)
R2-R12	10	Điện trở 390 ohm (390R) (0805)
LED1-10	10	Đèn LED, nhiều màu khác nhau (0805)
S1	1	Công tắc xúc giác mini (SMD)
CON DƠI	1	Giá đỡ pin 20mm (SMD)
TỦ	1	Pin 20mm (CR-2025)

Bước 5: Phần mềm cơ sở

Phần sụn được viết bằng C sử dụng trình biên dịch AVR-GCC mã nguồn mở với AVRStudio. Tải xuống tệp thiết kế và chương trình cơ sở mới nhất trên trang Google Code của dự án. Lập trình phần sụn thông qua tiêu đề lập trình ISP 6pin với một cái gì đó như STK500 hoặc USBtinyISP. Một lưu ý nhỏ, chúng tôi thực sự hào hứng với việc sử dụng trình biên dịch mã nguồn mở cho dự án này.

Khi cấp nguồn vào mạch, ATtiny chạy một chương trình đơn giản làm xung các đèn của cây thông Noel. Khi chương trình kết thúc, chip sẽ ở chế độ ngủ cho đến khi nó được đặt lại bằng cách nhấn nút hoặc thay pin.

Chương trình làm mờ sử dụng điều chế độ rộng xung của phần mềm để làm mờ các đèn LED. ATtiny13A có PWM phần cứng, nhưng nó xuất ra trên các chân ISP đã bị chiếm dụng. Có thể chia sẻ các chân lập trình với các chức năng khác, nếu chúng tôi chưa sẵn sàng thực hiện điều đó trong dự án này.

Khi chương trình hoàn thành, con chip sẽ đi vào trạng thái ngủ vĩnh viễn. Điều này khác với nhiều chương trình vi điều khiển tiếp tục từ trạng thái ngủ khi ngắt thay đổi chân. Một lần nhấn nút sẽ đặt lại ATtiny và bắt đầu lại chương trình.

Bước 6: Tiến xa hơn

Chúng tôi có rất nhiều ý tưởng cho các thẻ kỳ nghỉ trong tương lai - nhiều kênh LED, đèn LED thay đổi màu sắc, âm thanh, điều khiển gia tốc, cảm ứng điện dung, màn hình LCD, epaper, PCB được cắt theo kiểu lễ hội, v.v. Chúng tôi đã không sử dụng bộ nạp khởi động trong dự án này, nhưng đây là một cuộc thảo luận về các tùy chọn khả thi.

Bạn sẽ làm gì? Bạn có bất kỳ bản hack nào cho thẻ này hoặc ý tưởng cho các thẻ trong tương lai không? Hãy lấy một cái

Seeed Studio có thẻ được lắp ráp hoặc dưới dạng một bộ. Bộ này bao gồm các bộ phận gắn kết bề mặt có kích thước 0805, nó không dành cho tất cả mọi người. Đây là dự án đầu tiên của chúng tôi được cung cấp dưới dạng một bộ công cụ, chúng tôi rất vui khi thấy có bao nhiêu người quan tâm đến bộ công cụ SMD. Đây sẽ là một cuộc chạy rất hạn chế, có thể là 100-200 tổng số, vì vậy hãy lấy sớm!

• Xây dựng thẻ của riêng bạn từ các tệp thiết kế mã nguồn mở và chương trình cơ sở của chúng tôi.
• Một thẻ lắp ráp là $ 15 tại Seeed Studio. PCB sẽ có màu đỏ. Phần mềm cơ sở được lập trình và bao gồm pin.
• Một bộ dụng cụ là $ 12 tại Seeed Studio. PCB sẽ có màu đỏ. Chương trình cơ sở được lập trình và bao gồm pin.

Chúng tôi muốn các đơn đặt hàng được giao kịp thời vào Giáng sinh, nhưng có một cơ hội đáng kể là điều đó có thể không xảy ra. Seeed Studio hiện đang làm việc trên một số lượng nhỏ thẻ, điều này sẽ giúp tăng tốc độ phân phối. Hy vọng rằng họ đến đúng dịp Giáng sinh, nhưng việc giao hàng sẽ thực sự rất chặt chẽ. Chúng tôi sẽ đăng các bản cập nhật sản xuất khi chúng tôi nhận được chúng.

Có một kỳ nghỉ bạc, may mắn!