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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。
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......
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。
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
- 单面覆铜板
- 有光泽的杂志纸或黄油纸
- 细砂纸
- 电熨斗
- 打印机
- 氯化铁蚀刻剂或您选择的任何其他蚀刻剂
- 胶带
- 尺子
- 秒表
- 记号笔
- 迷你钻头
电路组装
- 安装了bootloader的Atmega328或者你可以之后安装bootloader
- 16 MHz 晶振
- 22pF电容器
- 28引脚窄IC基座
- 4针按钮
- 5.1毫米DC插孔
- 排针
- LED
- 220欧姆电阻
- 10K欧姆电阻器
- 跳线
- LM 7805稳压器
- 10 uF电容器
程序烧录
- USBASP带有最新的固件用于编程
- 连接线
- 其他Arduino开发板或USBASP用于烧录 Bootloader
- PL2303用于串行通信
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。
第3步:PCB制作:碳粉转移
- 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。
- 将铜板切割成8cm x 6cm的尺寸。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
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。
- 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。
- 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。
- 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
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
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。
- 首先从三个电阻开始。一个10k欧姆和两个220欧姆
- 焊接28针IC插座
- 接下来是Led和7805稳压器
- 然后是22pF电容和复位按钮。
- 焊接四个母座和ICSP公头。
- 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。
- 首先检查是插入直流电源,红色指示灯应亮起
- 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
- 检查正确的ic座引脚处的电压是否为5V。
- 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
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
- 连接Uno并选择端口。打开示例ArduinoISP并将其编程到Uno。
- 如第二张图所示,将Uno连接到Beeduino。
- 在Arduino IDE中,在工具>编程器中,选择Arduino as ISP
- 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。
- 仔细检查所有连接。他们应该连接牢固。
- 移除连接后重新来一遍。
- 重新检查电路板,看看是否有任何焊接错误。
- 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
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。
- 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。
- 按照示意图进行连接。
- 打开Arduino IDE,在工具> 烧录器中将其设置为USBASP。
- 在工具> 开发板中将其设置为Arduino Uno
- 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
- 仔细检查所有连接。他们应该连接牢固。
- 移除连接后重新来一遍
- 您的USBASP固件可能需要更新。
- 可能未安装驱动程序。查看设备管理器。
- 移除并重新连接USBASP到PC。
- 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
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
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
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。
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。
- 打印出word文件
- 在前面粘上透明的透明胶带
- 背面粘贴双面胶带
- 切掉周围部分
- 粘贴在Beeduino上。
第13步:总结
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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