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译者注:在遥远地球的另一端,处于水深火热中的米国朋友,购买山寨Uno板子要30刀,diy成本6刀。而得益于国内强大的产能,正版200多的板子最低20块就搞到手,我自己制作的板子成本只有15多点,作为极客,必须带你们一起见证这个过程。

灵活的私人小型实验室(15元就能做的电子实验室)(1)

一块蓝色Arduino的开发板包含不少的元件,每块板的成本约为30美元。这个简单的电路只需30美元,但它有什么特别的呢?实际上并没什么。它只是基于一个强大的开源开发平台,具有简单易用的的I / O控制和编程方式。开源呃?这是不是意味着我们自己制作要便宜得多?我想是的......

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当我不断接触到ARDUINO后,我是像上面这么想的。在买了很多原创和中国制作的arduino后,我终于决定自己制作开发板了。首先我不建议刚开始接触arduino的朋友来制作这个,那些长期使用arduino制作项目的极客应该尝试一下。

自制的主要原因是原版的arduino uno价格昂贵,把它专门用于机器人制作或其他项目似乎是浪费的。所以我提出了这个Beeduino(注:原作者定义的名称)因为我称之为***(注:可能是当地方言,无法翻译)的项目,并尽可能便宜。

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基本功能的Beeduino 开发板不包含在线烧录或串行通信部分,以降低成本。可以使用编程器(USBASP)和串行通信(PL2303)连接板上的接口进行烧录和串口通信。

布局是与uno板对应的,因此可以使用同样的扩展。有一个板载稳压器,元件都是使用通孔焊接的,比较简单。


第一步:材料

需要相当多的材料,所以我将分为几类。

PCB制作

  1. 单面覆铜板
  2. 有光泽的杂志纸或黄油纸
  3. 细砂纸
  4. 电熨斗
  5. 打印机
  6. 氯化铁蚀刻剂或您选择的任何其他蚀刻剂
  7. 胶带
  8. 尺子
  9. 秒表
  10. 记号笔
  11. 迷你钻头

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电路组装

  1. 安装了bootloader的Atmega328或者你可以之后安装bootloader
  2. 16 MHz 晶振
  3. 22pF电容器
  4. 28引脚窄IC基座
  5. 4针按钮
  6. 5.1毫米DC插孔
  7. 排针
  8. LED
  9. 220欧姆电阻
  10. 10K欧姆电阻器
  11. 跳线
  12. LM 7805稳压器
  13. 10 uF电容器

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程序烧录

  1. USBASP带有最新的固件用于编程
  2. 连接线
  3. 其他Arduino开发板或USBASP用于烧录 Bootloader
  4. PL2303用于串行通信

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第2步:设计说明

  • 我之前提到的PCB布局完全符合Arduino Uno设计,因此可以保持兼容性。
  • 该板具有简单的通孔元件。
  • 我尽量保持PCB的充分利用,但仍有多余空间,将来会使用。
  • 电源和引脚13的指示灯也存在。
  • 放置了使用USBASP对电路板进行编程的ICSP接头。
  • 我没有为串行通信放置专用标头,因为可以通过四个排针到io来简单地完成。

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第3步:PCB制作:碳粉转移

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  1. 制作Beeduino的第一步是制作pcb。为此,我们需要您在一张光面纸上打印pcb的图像。我使用黄油纸,但您也可以使用杂志纸。确保使用正确的纸张类型进行打印。使用墨粉打印机进行打印,喷墨打印机不能热转印。
  2. 将铜板切割成8cm x 6cm的尺寸。
  3. 之后用细砂纸清理铜表面。我用300目。把它打磨闪亮。这很重要,因为它会改善蚀刻效果。
  4. 接下来将打印纸固定到PCB上,确保其中心对齐并用胶带固定。开始用纸胶带,但后来发现透明胶带工作得更好。
  5. 现在开始热转印。许多人说中热档,但我发现全热才能发挥最佳效果。将熨斗加热至最大值,然后开始熨烫PCB的覆盖纸张。您将开始看到墨线出现。将熨斗移动并使所有区域均匀加热约5分钟。
  6. 在不挪动纸张的情况下将其置于自来水下。很快,纸张开始变得潮湿。用手指的帮助慢慢擦掉纸张。还会有塑料层。轻轻取下,以免墨迹受到干扰。
  7. 你现在应该有一个很完美的印刷电路。如果它没有达到要求,则用砂纸磨掉并重试。

第4步:PCB制作:蚀刻

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有许多方法可以蚀刻PCB。蚀刻是为了腐蚀掉没有墨粉遮盖的铜。

  1. 我用的是最常见和最广泛使用的氯化铁。很简单,将蚀刻液放入容器中。加入约2杯水,加入氯化铁,直到颜色是不透明的棕色,同时连续搅拌。然后将PCB放入溶液中并移动到托盘的一侧后搅拌溶液。定期检查,约5分钟后,PCB将被蚀刻完成。所有暴露的铜都会消失,只留下黑色痕迹。
  2. 另一种蚀刻剂是盐酸。使用量杯,混合2份过氧化氢和1份盐酸。放入板子,它将在不到2分钟的时间内完成。
  3. 最后,您还可以使用醋,过氧化氢和盐。混合约60%的醋和40%的过氧化氢,并且可以加入盐并摇匀。浸入电路板,约20至30分钟后,电路板即可完成。

对于所有上述操作要注意安全,首先要戴上手套,并在蚀刻完成后用自来水冲洗。


步骤5:PCB制造:钻孔和定型

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接下来是在pcb上钻孔。最好使用小型钻床进行钻孔,但我没有,只能使用手钻。我的钻头有点宽,比较麻烦,所以请确保你使用正确的直径。

最后,请仔细检查以确保没有遗漏。用砂纸擦去钻孔附近的墨粉和不平整表面。

PCB现已准备就绪。


第6步:电路构建

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现在我们继续构建电路,将所有组件焊接到正确的位置。第一张图显示了组件的位置。

  1. 首先从三个电阻开始。一个10k欧姆和两个220欧姆
  2. 焊接28针IC插座
  3. 接下来是Led和7805稳压器
  4. 然后是22pF电容和复位按钮。
  5. 焊接四个母座和ICSP公头。
  6. 接下来是7个跳线,其中显示的是第一张图像中的直线。它们有点复杂,所以仔细检查以确保连接正确。

现在您必须执行一些检查以确保您正确地进行了所有焊接。

  1. 首先检查是插入直流电源,红色指示灯应亮起
  2. 对所有pcb铜线进行全面的检查,并使用万用表进行通断测试
  3. 检查正确的ic座引脚处的电压是否为5V。
  4. 如果你有一个Arduino Uno芯片。将闪烁程序加载到芯片中,然后将其芯片插入Beeduino。绿色指示灯应闪烁。

如果一切顺利,你可以继续了。

恭喜。硬件部分全部完成,那么让我们继续软件部分。


第7步:使用另一个Arduino进行Bootloader烧录

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atmega328p芯片上的引导加载程序基本上相当于它的操作系统。arduino引导加载程序允许通过USBASP进行编程。首先你需要下载最新的Arduino IDE 并安装它。

要给其他芯片烧录引导加载程序,您需要一个Arduino Uno,并且给它写入isp程序后作为烧录器使用。请仔细遵循以下说明

  1. 连接Uno并选择端口。打开示例ArduinoISP并将其编程到Uno。
  2. 如第二张图所示,将Uno连接到Beeduino。
  3. 在Arduino IDE中,在工具>编程器中,选择Arduino as ISP
  4. 然后在Tools中单击Burn Boot loader。如果一切顺利,启动加载程序应该在几秒钟内烧录完毕。

如果出现问题,请执行以下检查。

  1. 仔细检查所有连接。他们应该连接牢固。
  2. 移除连接后重新来一遍。
  3. 重新检查电路板,看看是否有任何焊接错误。
  4. 从PC上拔下USB电缆并重新连接,然后重试。

我希望您能够成功刻录引导加载程序。


步骤8:使用USBASP烧录引导加载程序

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您也可以使用USBASP刻录引导加载程序。USBASP配有10针连接器,对我们来说没用,因此我们将使用母到母的跳线来连接USBASP和Beeduino ICSP接头。

  1. 首先,您需要下载并安装USBASP驱动程序。安装驱动程序前,请在PC中插入USBASP。右键单击我的电脑,然后打开管理。进入设备管理器。右键单击USBASP并更新驱动程序软件。在特定位置手动搜索驱动程序。将该位置设置为下载驱动程序的位置,然后单击下一步。电脑将安装驱动程序。
  2. 按照示意图进行连接。
  3. 打开Arduino IDE,在工具> 烧录器中将其设置为USBASP。
  4. 在工具> 开发板中将其设置为Arduino Uno
  5. 在工具中单击刻录引导加载程序,如果一切顺利,引导加载程序将在几秒钟内烧录完成。

如果发生错误该怎么办?您可以通过以下步骤进行修复

  1. 仔细检查所有连接。他们应该连接牢固。
  2. 移除连接后重新来一遍
  3. 您的USBASP固件可能需要更新。
  4. 可能未安装驱动程序。查看设备管理器。
  5. 移除并重新连接USBASP到PC。
  6. 检查是否选择了正确的开发板。

我希望你能够成功烧录引导加载程序。


第9步:编程Beeduino

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编程Beeduino需要USBASP。现在你必须考虑得是,每次进行连接是如此繁琐,而且只是暂时的。所以稍后我们制作一个固定的6针插头,我们将它插入后编程即可。

将USBASP插入PC并打开arduino程序。要上传程序,按shift键然后单击上传按钮,同时确保烧录器设置为USBASP。

现在是该放松休息一会的时刻了,因为您已经成功制作了自己的Beeduino。


第10步:串行通信

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对于Beeduino和PC之间的串行通信,我们需要PL2303 USB转串口适配器。

下载并安装驱动程序。

将Beeduino连接到PL2303模块。

将PL2303的RX和TX分别连接到Beeduino的TX和RX(译者注:请注意链接标记相反)。

插上PL2303,PC应该识别它。打开Arduino IDE,然后打开串行监视器以查看串行数据。


步骤11:制作10引脚至6引脚ICSP接头

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如图从10根线中取出其中六根,

导线在色带上编号为1到10,其中1为粉红色。

使用胶带固定好六根线后焊接。


第12步:贴上标签,可选操作。

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现在这一步纯粹是可选的,但它确实有助于开发板设计。我在插座的侧面添加了标签。

  1. 打印出word文件
  2. 在前面粘上透明的透明胶带
  3. 背面粘贴双面胶带
  4. 切掉周围部分
  5. 粘贴在Beeduino上。

第13步:总结

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这是一个非常成功的项目,我对Beeduino的易用性和编程以及成本非常满意。虽然花了一些时间来制作第一个,但我打算再做一批,熟悉之后会快很多。

未来的计划包括改进PCB设计和制造工艺。

感谢您的阅读,请评论您的想法。

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