聲明:原創譯文,請勿轉載!
譯者注:在遙遠地球的另一端,處于水深火熱中的米國朋友,購買山寨Uno闆子要30刀,diy成本6刀。而得益于國内強大的産能,正版200多的闆子最低20塊就搞到手,我自己制作的闆子成本隻有15多點,作為極客,必須帶你們一起見證這個過程。
一塊藍色Arduino的開發闆包含不少的元件,每塊闆的成本約為30美元。這個簡單的電路隻需30美元,但它有什麼特别的呢?實際上并沒什麼。它隻是基于一個強大的開源開發平台,具有簡單易用的的I / O控制和編程方式。開源呃?這是不是意味着我們自己制作要便宜得多?我想是的......
當我不斷接觸到ARDUINO後,我是像上面這麼想的。在買了很多原創和中國制作的arduino後,我終于決定自己制作開發闆了。首先我不建議剛開始接觸arduino的朋友來制作這個,那些長期使用arduino制作項目的極客應該嘗試一下。
自制的主要原因是原版的arduino uno價格昂貴,把它專門用于機器人制作或其他項目似乎是浪費的。所以我提出了這個Beeduino(注:原作者定義的名稱)因為我稱之為***(注:可能是當地方言,無法翻譯)的項目,并盡可能便宜。
基本功能的Beeduino 開發闆不包含在線燒錄或串行通信部分,以降低成本。可以使用編程器(USBASP)和串行通信(PL2303)連接闆上的接口進行燒錄和串口通信。
布局是與uno闆對應的,因此可以使用同樣的擴展。有一個闆載穩壓器,元件都是使用通孔焊接的,比較簡單。
第一步:材料
需要相當多的材料,所以我将分為幾類。
PCB制作
- 單面覆銅闆
- 有光澤的雜志紙或黃油紙
- 細砂紙
- 電熨鬥
- 打印機
- 氯化鐵蝕刻劑或您選擇的任何其他蝕刻劑
- 膠帶
- 尺子
- 秒表
- 記号筆
- 迷你鑽頭
電路組裝
- 安裝了bootloader的Atmega328或者你可以之後安裝bootloader
- 16 MHz 晶振
- 22pF電容器
- 28引腳窄IC基座
- 4針按鈕
- 5.1毫米DC插孔
- 排針
- LED
- 220歐姆電阻
- 10K歐姆電阻器
- 跳線
- LM 7805穩壓器
- 10 uF電容器
程序燒錄
- USBASP帶有最新的固件用于編程
- 連接線
- 其他Arduino開發闆或USBASP用于燒錄 Bootloader
- PL2303用于串行通信
第2步:設計說明
- 我之前提到的PCB布局完全符合Arduino Uno設計,因此可以保持兼容性。
- 該闆具有簡單的通孔元件。
- 我盡量保持PCB的充分利用,但仍有多餘空間,将來會使用。
- 電源和引腳13的指示燈也存在。
- 放置了使用USBASP對電路闆進行編程的ICSP接頭。
- 我沒有為串行通信放置專用标頭,因為可以通過四個排針到io來簡單地完成。
第3步:PCB制作:碳粉轉移
- 制作Beeduino的第一步是制作pcb。為此,我們需要您在一張光面紙上打印pcb的圖像。我使用黃油紙,但您也可以使用雜志紙。确保使用正确的紙張類型進行打印。使用墨粉打印機進行打印,噴墨打印機不能熱轉印。
- 将銅闆切割成8cm x 6cm的尺寸。
- 之後用細砂紙清理銅表面。我用300目。把它打磨閃亮。這很重要,因為它會改善蝕刻效果。
- 接下來将打印紙固定到PCB上,确保其中心對齊并用膠帶固定。開始用紙膠帶,但後來發現透明膠帶工作得更好。
- 現在開始熱轉印。許多人說中熱檔,但我發現全熱才能發揮最佳效果。将熨鬥加熱至最大值,然後開始熨燙PCB的覆蓋紙張。您将開始看到墨線出現。将熨鬥移動并使所有區域均勻加熱約5分鐘。
- 在不挪動紙張的情況下将其置于自來水下。很快,紙張開始變得潮濕。用手指的幫助慢慢擦掉紙張。還會有塑料層。輕輕取下,以免墨迹受到幹擾。
- 你現在應該有一個很完美的印刷電路。如果它沒有達到要求,則用砂紙磨掉并重試。
第4步:PCB制作:蝕刻
有許多方法可以蝕刻PCB。蝕刻是為了腐蝕掉沒有墨粉遮蓋的銅。
- 我用的是最常見和最廣泛使用的氯化鐵。很簡單,将蝕刻液放入容器中。加入約2杯水,加入氯化鐵,直到顔色是不透明的棕色,同時連續攪拌。然後将PCB放入溶液中并移動到托盤的一側後攪拌溶液。定期檢查,約5分鐘後,PCB将被蝕刻完成。所有暴露的銅都會消失,隻留下黑色痕迹。
- 另一種蝕刻劑是鹽酸。使用量杯,混合2份過氧化氫和1份鹽酸。放入闆子,它将在不到2分鐘的時間内完成。
- 最後,您還可以使用醋,過氧化氫和鹽。混合約60%的醋和40%的過氧化氫,并且可以加入鹽并搖勻。浸入電路闆,約20至30分鐘後,電路闆即可完成。
對于所有上述操作要注意安全,首先要戴上手套,并在蝕刻完成後用自來水沖洗。
步驟5:PCB制造:鑽孔和定型
接下來是在pcb上鑽孔。最好使用小型鑽床進行鑽孔,但我沒有,隻能使用手鑽。我的鑽頭有點寬,比較麻煩,所以請确保你使用正确的直徑。
最後,請仔細檢查以确保沒有遺漏。用砂紙擦去鑽孔附近的墨粉和不平整表面。
PCB現已準備就緒。
第6步:電路構建
現在我們繼續構建電路,将所有組件焊接到正确的位置。第一張圖顯示了組件的位置。
- 首先從三個電阻開始。一個10k歐姆和兩個220歐姆
- 焊接28針IC插座
- 接下來是Led和7805穩壓器
- 然後是22pF電容和複位按鈕。
- 焊接四個母座和ICSP公頭。
- 接下來是7個跳線,其中顯示的是第一張圖像中的直線。它們有點複雜,所以仔細檢查以确保連接正确。
現在您必須執行一些檢查以确保您正确地進行了所有焊接。
- 首先檢查是插入直流電源,紅色指示燈應亮起
- 對所有pcb銅線進行全面的檢查,并使用萬用表進行通斷測試
- 檢查正确的ic座引腳處的電壓是否為5V。
- 如果你有一個Arduino Uno芯片。将閃爍程序加載到芯片中,然後将其芯片插入Beeduino。綠色指示燈應閃爍。
如果一切順利,你可以繼續了。
恭喜。硬件部分全部完成,那麼讓我們繼續軟件部分。
第7步:使用另一個Arduino進行Bootloader燒錄
atmega328p芯片上的引導加載程序基本上相當于它的操作系統。arduino引導加載程序允許通過USBASP進行編程。首先你需要下載最新的Arduino IDE 并安裝它。
要給其他芯片燒錄引導加載程序,您需要一個Arduino Uno,并且給它寫入isp程序後作為燒錄器使用。請仔細遵循以下說明
- 連接Uno并選擇端口。打開示例ArduinoISP并将其編程到Uno。
- 如第二張圖所示,将Uno連接到Beeduino。
- 在Arduino IDE中,在工具>編程器中,選擇Arduino as ISP
- 然後在Tools中單擊Burn Boot loader。如果一切順利,啟動加載程序應該在幾秒鐘内燒錄完畢。
如果出現問題,請執行以下檢查。
- 仔細檢查所有連接。他們應該連接牢固。
- 移除連接後重新來一遍。
- 重新檢查電路闆,看看是否有任何焊接錯誤。
- 從PC上拔下USB電纜并重新連接,然後重試。
我希望您能夠成功刻錄引導加載程序。
步驟8:使用USBASP燒錄引導加載程序
您也可以使用USBASP刻錄引導加載程序。USBASP配有10針連接器,對我們來說沒用,因此我們将使用母到母的跳線來連接USBASP和Beeduino ICSP接頭。
- 首先,您需要下載并安裝USBASP驅動程序。安裝驅動程序前,請在PC中插入USBASP。右鍵單擊我的電腦,然後打開管理。進入設備管理器。右鍵單擊USBASP并更新驅動程序軟件。在特定位置手動搜索驅動程序。将該位置設置為下載驅動程序的位置,然後單擊下一步。電腦将安裝驅動程序。
- 按照示意圖進行連接。
- 打開Arduino IDE,在工具> 燒錄器中将其設置為USBASP。
- 在工具> 開發闆中将其設置為Arduino Uno
- 在工具中單擊刻錄引導加載程序,如果一切順利,引導加載程序将在幾秒鐘内燒錄完成。
如果發生錯誤該怎麼辦?您可以通過以下步驟進行修複
- 仔細檢查所有連接。他們應該連接牢固。
- 移除連接後重新來一遍
- 您的USBASP固件可能需要更新。
- 可能未安裝驅動程序。查看設備管理器。
- 移除并重新連接USBASP到PC。
- 檢查是否選擇了正确的開發闆。
我希望你能夠成功燒錄引導加載程序。
第9步:編程Beeduino
編程Beeduino需要USBASP。現在你必須考慮得是,每次進行連接是如此繁瑣,而且隻是暫時的。所以稍後我們制作一個固定的6針插頭,我們将它插入後編程即可。
将USBASP插入PC并打開arduino程序。要上傳程序,按shift鍵然後單擊上傳按鈕,同時确保燒錄器設置為USBASP。
現在是該放松休息一會的時刻了,因為您已經成功制作了自己的Beeduino。
第10步:串行通信
對于Beeduino和PC之間的串行通信,我們需要PL2303 USB轉串口适配器。
下載并安裝驅動程序。
将Beeduino連接到PL2303模塊。
将PL2303的RX和TX分别連接到Beeduino的TX和RX(譯者注:請注意鍊接标記相反)。
插上PL2303,PC應該識别它。打開Arduino IDE,然後打開串行監視器以查看串行數據。
步驟11:制作10引腳至6引腳ICSP接頭
如圖從10根線中取出其中六根,
導線在色帶上編号為1到10,其中1為粉紅色。
使用膠帶固定好六根線後焊接。
第12步:貼上标簽,可選操作。
現在這一步純粹是可選的,但它确實有助于開發闆設計。我在插座的側面添加了标簽。
- 打印出word文件
- 在前面粘上透明的透明膠帶
- 背面粘貼雙面膠帶
- 切掉周圍部分
- 粘貼在Beeduino上。
第13步:總結
這是一個非常成功的項目,我對Beeduino的易用性和編程以及成本非常滿意。雖然花了一些時間來制作第一個,但我打算再做一批,熟悉之後會快很多。
未來的計劃包括改進PCB設計和制造工藝。
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