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靈活的私人小型實驗室

生活 更新时间:2024-06-28 13:27:37

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。

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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......

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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。

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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

  1. 單面覆銅闆
  2. 有光澤的雜志紙或黃油紙
  3. 細砂紙
  4. 電熨鬥
  5. 打印機
  6. 氯化鐵蝕刻劑或您選擇的任何其他蝕刻劑
  7. 膠帶
  8. 尺子
  9. 秒表
  10. 記号筆
  11. 迷你鑽頭

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電路組裝

  1. 安裝了bootloader的Atmega328或者你可以之後安裝bootloader
  2. 16 MHz 晶振
  3. 22pF電容器
  4. 28引腳窄IC基座
  5. 4針按鈕
  6. 5.1毫米DC插孔
  7. 排針
  8. LED
  9. 220歐姆電阻
  10. 10K歐姆電阻器
  11. 跳線
  12. LM 7805穩壓器
  13. 10 uF電容器

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程序燒錄

  1. USBASP帶有最新的固件用于編程
  2. 連接線
  3. 其他Arduino開發闆或USBASP用于燒錄 Bootloader
  4. PL2303用于串行通信

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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。

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第3步:PCB制作:碳粉轉移

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  1. 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。
  2. 将銅闆切割成8cm x 6cm的尺寸。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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

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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。

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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

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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

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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。

  1. 首先從三個電阻開始。一個10k歐姆和兩個220歐姆
  2. 焊接28針IC插座
  3. 接下來是Led和7805穩壓器
  4. 然後是22pF電容和複位按鈕。
  5. 焊接四個母座和ICSP公頭。
  6. 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。

  1. 首先檢查是插入直流電源,紅色指示燈應亮起
  2. 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
  3. 檢查正确的ic座引腳處的電壓是否為5V。
  4. 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

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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

  1. 連接Uno并選擇端口。打開示例ArduinoISP并将其編程到Uno。
  2. 如第二張圖所示,将Uno連接到Beeduino。
  3. 在Arduino IDE中,在工具>編程器中,選擇Arduino as ISP
  4. 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。

  1. 仔細檢查所有連接。他們應該連接牢固。
  2. 移除連接後重新來一遍。
  3. 重新檢查電路闆,看看是否有任何焊接錯誤。
  4. 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

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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。

  1. 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。
  2. 按照示意圖進行連接。
  3. 打開Arduino IDE,在工具> 燒錄器中将其設置為USBASP。
  4. 在工具> 開發闆中将其設置為Arduino Uno
  5. 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

  1. 仔細檢查所有連接。他們應該連接牢固。
  2. 移除連接後重新來一遍
  3. 您的USBASP固件可能需要更新。
  4. 可能未安裝驅動程序。查看設備管理器。
  5. 移除并重新連接USBASP到PC。
  6. 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

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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

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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

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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。

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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。

  1. 打印出word文件
  2. 在前面粘上透明的透明膠帶
  3. 背面粘貼雙面膠帶
  4. 切掉周圍部分
  5. 粘貼在Beeduino上。

第13步:總結

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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。

感謝您的閱讀,請評論您的想法。

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