Cara Membangunkan Programmer USBTiny ISP: dengan Menggunakan Mesin Pengilangan CNC PCB: 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Adakah anda berfikir bagaimana membina projek elektronik anda sendiri dari awal?

Melakukan projek elektronik sangat menggembirakan dan menyeronokkan bagi kami, pembuat. Tetapi kebanyakan pembuat dan peminat perkakasan yang baru melangkah ke budaya pembuat membina projek mereka dengan papan pengembangan, papan roti, dan modul. Dengan cara ini, kita dapat membina versi prototaip cepat projek kita. Tetapi saiznya besar dan kacau dengan wayar papan roti. Kes serupa semasa menggunakan papan PCB Generik, ia juga kelihatan tidak kemas dan tidak profesional!

Jadi, bagaimana kita dapat membina projek kita dengan cara yang lebih mudah?

Kaedah terbaik untuk menggunakan PCB Berdiri untuk projek kami!

Merancang dan membuat PCB untuk projek kami adalah kaedah yang lebih baik dan senang untuk menyatakan profesionalisme dan kepakaran anda !. Kami dapat meminimumkan ukuran projek kami menjadi ukuran dan bentuk khusus yang serasi, PCB kelihatan kemas dan sambungan yang kukuh adalah beberapa kelebihannya.

Jadi, yang penting ialah, bagaimana kita membina PCB dengan kos efektif dan masa yang berkesan?

Kami boleh menghantar reka bentuk kami ke pengeluar PCB untuk membuat reka bentuk PCB kami, Tetapi perlu mengambil masa dan meniup poket anda. Kaedah lain adalah melakukan kaedah pemindahan toner menggunakan pencetak laser dan kertas foto. Tetapi memerlukan masa dan menguji tahap pesakit anda dan anda juga memerlukan penanda tetap untuk menambal bahagian yang tidak terukir. Saya menggunakan kaedah ini banyak masa dan saya sangat membencinya.

Jadi, apakah kaedah terbaik?

Dalam kes saya, Kaedah terbaik untuk menggunakan mesin penggilingan CNC untuk membina PCB anda. Mesin penggilingan PCB memberi anda kualiti PCB yang baik dan memerlukan lebih sedikit masa, lebih sedikit sumber dan cara paling murah untuk menghasilkan prototaip PCB!

Oleh itu, mari kita bina programmer USBtiny ISP dengan menggunakan mesin penggilingan CNC!

Tanpa melakukan lebih jauh, mari kita mulakan!

Langkah 1: Anda Tidak Mahu Kaya

Betul! anda tidak mahu membeli mesin penggilingan PCB. Sebilangan besar daripada kita tidak mempunyai anggaran untuk membeli mesin mahal seperti ini. Saya tidak mempunyai satu pun.

Jadi, bagaimana saya mendapat akses ke mesin? Cukup, saya hanya pergi ke fablab, ruang pembuat atau ruang penggodam di kawasan saya! Dalam kes saya, saya hanya pergi ke fablab dan menggunakan mesin dengan harga yang murah. Oleh itu, cari tempat seperti fablab atau ruang pembuat di kawasan anda. Bagi saya, harganya adalah 48 ¢ / jam untuk menggunakan mesin penggilingan PCB. Harganya mungkin berbeza di kawasan anda. Oleh itu, seperti yang saya katakan anda tidak mahu menjadi kaya!

Langkah 2: Bil Bahan

Senarai komponen

• 1 x mikrokontroler Attiny 45/85 (pakej SOIC)
• 2 x 499 Ohm
• 2 x 49 Ohm
• 2 x 1K
• 2 x 3.3 Diod Zener
• Kapasitor 1 x 0.1mf
• 1 x LED biru
• 1 x diketuai hijau
• 1 x 2x3 Pin header lelaki (smd)
• Kabel Riben 1 x 20cm 6wire
• Penyambung Peralihan Kabel Riben IDC Header Wanita 2 x 2x3
• 1x 4cm x 8cm FR4 Copper Clad

Harap maklum: (Resistor, kapasitor, diod dan led yang digunakan dalam projek ini ialah 1206 pakej)

Keperluan alatan

• Stesen solder atau besi pematerian (hujung mikro)
• Kawat plumbum pematerian
• Penjepit (microtip)
• Sihir Desoldering
• Alat tangan ketiga
• Multimeter
• Stripper Wayar
• Pengekstrak Asap (Pilihan)

Keperluan Mesin

Modela MDX20 (Mana-mana mesin penggilingan PCB melakukan tugas, tetapi perisian kawalan kerja akan berubah)

Muat turun sumber untuk projek ini!

Langkah 3: Apakah Mesin Penggilingan PCB?

Mesin penggilingan PCB adalah mesin CNC (Computer Numerical Control) yang digunakan untuk membuat prototaip PCB. Mesin penggilingan PCB mengisar bahagian tembaga yang berpakaian tembaga untuk membuat jejak dan pad PCB. Mesin penggilingan PCB dilengkapi dengan pergerakan mekanikal tiga paksi (X, Y, Z). Setiap paksi dikendalikan oleh motor stepper untuk pergerakan sementara. Pergerakan paksi ini dikendalikan oleh program komputer dengan memberikan perintah kod-G. Gcode banyak menggunakan bahasa pengaturcaraan kawalan Numerik, kebanyakan mesin menggunakan kod-g untuk mengawal paksi mesin. Kepala alat (biasanya bit penggilingan) disambungkan ke paksi ini akan mengeluarkan PCB.

: - Mesin yang saya gunakan adalah mesin penggilingan MODELA MDX20 CNC.

Mesin Pengilangan PCB Modela MDX 20

Modela MDX20 adalah mesin penggilingan PCB. Modela MDX20 biasanya digunakan untuk membuat PCB tetapi kita juga boleh membuat cetakan, ukiran dan lain-lain … Modela dapat membuat bahan yang berbeza seperti Papan lapis, Lilin, Akrilik, bahan PCB Berbeza seperti Fr1 Fr4 dll … Modela ringan dan dilengkapi dengan ukuran kecil. Kita boleh meletakkannya walaupun pada desktop kecil. Tempat tidur (permukaan penggilingan) dilekatkan pada paksi Y dan kepala alat dilekatkan pada X dan Z. Ini bermaksud pergerakan katil dikendalikan oleh paksi-Y dan pergerakan kepala alat dikendalikan oleh paksi-X dan kepala alat dikawal oleh paksi-Z. Modela mempunyai program komputernya sendiri. Tetapi saya menggunakan program Linux yang dipanggil FABModules. FABmodul berkomunikasi dengan Modela untuk mengawal proses pemotongan dan pengilangan. Modul Fab tidak pernah menetapkan paksi X, Y, Z secara automatik, kita perlu menetapkannya secara manual.

Langkah 4: Mulakan Dengan Modela MDX20

Sekiranya saya ingin mengumpulkan PCB saya, dalam kes ini, pengaturcara FabISP. Mula-mula saya memerlukan susun atur reka bentuk PCB dan susun atur garis besar PCB. Pengilangan PCB adalah proses dua peringkat. Pada peringkat pertama, saya perlu mengumpulkan jejak dan pad PCB dan pada tahap kedua, saya perlu memotong garis besar PCB. Dengan menggunakan modul fab, kita boleh menukar susun atur reka bentuk PCB-p.webp

Spesifikasi Umum

• Ruang Kerja: 203.2 x 152.4 mm
• Pukulan paksi-Z: 60.5mm
• Kelajuan gelendong: 6500RPM

Pengilangan bit Untuk digunakan

• Milling Bit: 1/64 inci (0.4 mm) bit
• Bit pemotongan: bit 1/32 inci (0.8 mm)

Langkah 5: Apa itu ISP (IN - Sistem - Pengaturcara)?

In System Programmer (ISP) juga dikenali sebagai In-Circuit Serial Programmer (ICSP) adalah pengaturcara mikrokontroler. ISP akan membaca arahan dan perintah dari USB komputer dan menghantar ke Mikrokontroler melalui antara muka periferal bersiri (SPI). Cukup peranti ISP membolehkan kita berkomunikasi dengan mikrokontroler menggunakan garis SPI. SPI adalah cara komunikasi dalam mikrokontroler. Setiap periferal dan antara muka yang terhubung berkomunikasi dengan pengawal mikro melalui SPI. Sebagai peminat elektronik, perkara pertama yang terlintas di fikiran saya apabila mengatakan mengenai ISP adalah MISO, MOSI SCK. Ketiga-tiga pin ini adalah pin penting.

Cukup, ISP digunakan untuk membakar program ke mikrokontroler dan juga digunakan untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler anda!

Langkah 6: USBTiny ISP: Skema dan Susun atur PCB

ISP USBTiny

USBTiny ISP adalah pengaturcara USB AVR sumber terbuka sederhana dan antara muka SPI. Ia adalah kos rendah, mudah dibuat, berfungsi hebat dengan avrdude, serasi dengan AVRStudio dan diuji di bawah Windows, Linux dan MacOS X. Sesuai untuk pelajar dan pemula, atau sebagai programmer sandaran.

Semua komponen digunakan dalam projek ini SMD Components. Otak USBTinyISP adalah mikrokontroler Attiny45.

ATtiny 45 Mikrokontroler

Mikrokontroler yang digunakan dalam USBTinyISP adalah Attiny 45. Attiny45 adalah mikrokontroler AVR 8-bit berprestasi tinggi dan berkuasa rendah yang berjalan di RISC Architecture oleh Atmel (microchip diperoleh Atmel baru-baru ini). Attiny 45 hadir dalam pakej 8 pin. Attiny 45 mempunyai 6 pin I / O, Tiga daripadanya adalah pin ADC (10 bit ADC) dan dua lagi adalah pin Digital yang menyokong PWM. Ia dilengkapi dengan memori kilat 4KM, EEPROM 256 Dalam Sistem yang Dapat Diprogramkan dan SRAM 256B. Voltan operasi sekitar 1.8V hingga 5.5v 300mA. Attiny 45 menyokong Antaramuka Bersiri Sejagat. Kedua-dua versi SMD dan versi THT tersedia di pasaran. Attiny 85 adalah versi Attiny 45 yang lebih tinggi, hampir sama. Satu-satunya perbezaan adalah pada memori Flash, Attiny 45 mempunyai flash 4KB dan Attiny 85 mempunyai flash 8KB. Kita boleh memilih Attiny 45 atau Attiny 85, Bukan masalah besar tetapi Attiny 45 lebih mencukupi untuk membuat FabTinyISP. Lihat dokumentasi rasmi dari sini.

Langkah 7: Sediakan Mesin

Sekarang mari kita Bina PCB menggunakan mesin penggilingan PCB. Saya memasukkan susun atur Jejak dan Potong dalam fail zip, anda boleh memuat turun fail zip dari bawah.

Prasyarat: Sila muat turun dan pasang Fabmodules dari pautan ini

Fabmodules hanya disokong dalam mesin Linux, saya menggunakan Ubuntu!

Langkah 1: Lapisan Pengorbanan

Pertama sekali, plat kerja mesin penggilingan PCB (AKA milling bed) adalah plat logam. Ia kukuh dan dibina dengan baik. Tetapi dalam beberapa kes, ia mungkin merosakkan ketika memotong secara mendalam secara tidak sengaja. Oleh itu, saya meletakkan lapisan pengorbanan di atas katil penggilingan (berpakaian tembaga yang diletakkan di atas katil penggilingan untuk mengelakkan sentuhan bit di plat logam).

Langkah 2: Betulkan bit penggilingan 1/62 di kepala alat

Setelah meletakkan lapisan korban, Sekarang saya perlu membetulkan penggilingan bit (biasanya menggunakan 1/62 bit penggilingan) di kepala alat. Saya sudah menjelaskan proses dua peringkat pengilangan PCB. Untuk menggiling jejak dan pad PCB, gunakan bit penggilingan 1/64 dan letakkan di kepala alat menggunakan kunci Allen. Semasa menukar bit, selalu berikan penjagaan tambahan untuk bit. Hujung bit sangat tipis, Ia mempunyai lebih banyak peluang untuk memecahkan bit sambil tergelincir dari tangan kita walaupun jatuh kecil. untuk mengatasi keadaan ini, saya meletakkan sekeping busa kecil di bawah kepala alat untuk melindungi dari jatuh secara tidak sengaja.

Langkah 3: Bersihkan pelapis tembaga

Saya menggunakan tembaga FR1 untuk projek ini. FR-1 tahan panas dan lebih tahan lama. Tetapi pelapis tembaga akan mengoksidasi dengan cepat. Tembaga adalah magnet cap jari. Oleh itu, sebelum menggunakan tembaga yang baru, saya mengesyorkan anda membersihkan PCB dengan pembersih PCB atau aseton sebelum dan selepas penggilingan PCB. Saya menggunakan pembersih PCB untuk membersihkan PCB.

Langkah 4: Betulkan tembaga yang berpakaian pada penggilingan

Setelah membersihkan pelapis tembaga, letakkan pelapis tembaga di bahagian atas tempat tidur penggilingan. Saya meletakkan tembaga yang dilekatkan pada pad penggilingan dengan bantuan pita melekat dua sisi. Pita melekit dua sisi sangat mudah dikeluarkan dan tersedia dengan harga yang murah. Saya melekatkan pita dua sisi di bahagian atas lapisan korban. Kemudian letakkan tembaga yang dilekatkan di bahagian atas pita lekat.

Langkah 8: Siapkan Modul Fab dan Proses Pengilangan

Langkah 1: Hidupkan mesin dan Muatkan FabModules

dihidupkan pada mesin dan kemudian buka perisian modul Fab dalam sistem Linux (saya menggunakan Ubuntu) dengan menaip perintah di bawah ini di terminal Linux.

f ab

Kemudian tetingkap baru akan muncul. Pilih gambar (.png) sebagai format fail input dan format output sebagai Roland MDX-20 mill (rml). Selepas itu, klik butang Make_png_rml.

Langkah 2: Muatkan Gambar reka bentuk PCB

Di bahagian atas tetingkap baru pilih bit yang akan anda gunakan. kemudian muatkan format-p.webp

Langkah 3: Tetapkan Paksi X, Y & Z

Kami belum selesai. Sekarang tekan butang Lihat pada panel kawalan Modela MDX20. pastikan bitnya ketat. tekan sekali lagi butang pandangan untuk kembali ke kedudukan lalai. Sekarang tetapkan kedudukan X, Y dengan memasukkan ukuran (bergantung pada kedudukan papan anda) di kotak teks yang dikehendaki. Saya mengesyorkan anda mencatat kedudukan X & Y di suatu tempat. Sekiranya ada yang tidak kena dan anda perlu bermula dari awal, Anda memerlukan kedudukan X&Y yang tepat untuk meneruskan proses penggilingan anda jika tidak, ia akan merosakkan.

Turunkan kepala alat dengan menekan butang Bawah. Berhenti apabila kepala Alat hampir menghampiri tembaga. Kemudian lepaskan skru kepala alat dan turunkan sedikit ke bawah sehingga menyentuh lapisan tembaga berpakaian tembaga. Kemudian ketatkan kembali skru kembali dan kembalikan kepala alat ke kedudukan rumah dengan menekan butang Lihat. Sekarang kita semua sudah bersedia. Tutup penutup keselamatan Modela dan klik butang Hantarnya. Modela akan memulakan proses pengilangan.

Memerlukan minimum 10 hingga 13 minit untuk mengorek jejak dan pad. Setelah menyelesaikan pengilangan, saya mendapat keputusan yang baik.

Langkah 4: Memotong susun atur Garis Besar

Setelah menyelesaikan pengilangan Trace, Potong susun atur PCB (hanya bentuk PCB). Prosesnya hampir sama. Untuk memotong susun atur, Tukar 1/64 bit menjadi 1/32 bit di kepala alat. Kemudian muatkan fail pemotongan susun atur-p.webp

Langkah 9: Selesai PCB

Inilah PCB selepas proses pengilangan!

Langkah 10: Memateri Komponen pada PCB

Sekarang saya mempunyai PCB yang sudah siap. semua yang perlu saya lakukan adalah menyolder komponen pada PCB. Bagi saya, ia adalah tugas yang menyeronokkan dan mudah.

Ketika menyolder, komponen Through-hole sangat mudah disolder jika dibandingkan dengan komponen SMD. Komponen SMD kecil pada jejaknya. agak sukar untuk disolder untuk pemula. Terdapat banyak peluang untuk melakukan kesilapan seperti salah laku komponen penjual sejuk dan perkara yang paling biasa atau membuat jambatan di antara jejak dan alas. Tetapi setiap orang mempunyai petua dan trik pematerian mereka sendiri, bahawa mereka belajar dari pengalaman mereka sendiri. ini akan menjadikan tugas ini menyeronokkan dan mudah. Oleh itu, luangkan masa anda untuk menyolder komponen!

Inilah Cara Saya Memateri

Saya biasanya memateri Mikrokontroler dan IC Lain terlebih dahulu. Kemudian saya menyolder komponen kecil seperti perintang dan kapasitor dan lain-lain …

Akhirnya komponen melalui lubang, wayar dan pin pengepala. Untuk menyolder USBTinyISP saya, saya mengikuti langkah yang sama. Untuk menyolder SMD dengan mudah, Pertama, saya memanaskan besi pematerian hingga 350 ° C. Kemudian tambahkan sedikit fluks pateri pada pad. Kemudian panaskan pad yang saya mahu solder komponennya, kemudian saya tambahkan sedikit solder ke satu pad pad komponen. Dengan menggunakan pinset, letakkan komponen dan letakkan di pad dan panaskan pad selama 2-4 saat. Selepas itu, pateri pad yang tinggal. Sekiranya anda membuat jambatan antara pin dan jejak atau memberikan banyak pateri pada komponen, gunakan pita sumbu solder untuk mengeluarkan pateri yang tidak diingini. Saya meneruskan langkah yang sama sehingga PCB disolder sepenuhnya tanpa masalah. Sekiranya ada yang tidak kena, pertama saya periksa dengan teliti semua jejak dan komponen yang mengalami kerosakan atau jambatan menggunakan pembesar dan multimeter. Sekiranya saya dapati, maka saya membetulkannya!

Langkah 11: Membuat Kabel ISP

Untuk menyambungkan mikrokontroler atau pengaturcara ISP lain untuk mem-flash firmware. kita memerlukan wayar ribon enam baris dengan dua konektor wayar wanita 2x3. Saya menggunakan wayar pita saluran 4/3 kaki 6 dan dengan hati-hati menghubungkan header wanita di kedua-dua belah pihak. Untuk melakukan dengan baik saya menggunakan pengapit G. lihat gambar.

Langkah 12: Flashing Firmware

Sekarang kita boleh mem-flash firmware ke ISP kita. Untuk melakukan itu, kita memerlukan pengaturcara ISP yang lain. Saya menggunakan USBTinyISP lain, Tetapi anda boleh menggunakan Arduino sebagai ISP untuk melakukan tugas ini. Sambungkan kedua-dua ISP menggunakan penyambung ISP yang sebelumnya kami buat. Kemudian sambungkan USBinyISP (Yang kami gunakan untuk pengaturcaraan) ke komputer. Pastikan ISP dikesan dalam sistem anda dengan menaip perintah di bawah ini di terminal Linux.

lsusb

Langkah 1: Pasang rantai alat AVR GCC

Pertama sekali, kita perlu memasang rantai alat. Untuk melakukannya, buka terminal Linux dan ketik.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc make

Langkah 2: Muat turun dan lepaskan firmware

Sekarang muat turun dan buka zip fail firmware. Anda boleh memuat turunnya dari sini. Setelah memuat turun fail zip, ekstrak ke lokasi yang baik yang boleh anda temui dengan mudah (untuk mengelakkan kekeliruan yang tidak perlu).

Langkah 3: Buat fail

Sebelum membakar firmware. kita perlu memastikan makefile dikonfigurasikan untuk mikrokontroler Attiny. Untuk melakukan ini, buka Makefile di mana-mana penyunting teks. kemudian sahkan MCU = Attiny45. Lihat gambar di bawah.

Langkah 4: Flash firmware

Sekarang kita boleh mem-flash firmware ke ISP kita. Untuk melakukan itu, kita memerlukan programmer ISP lain, seperti yang saya katakan sebelumnya. Saya menggunakan FabTinyISP, yang saya buat lebih awal. Tetapi anda boleh menggunakan mana-mana ISP atau menggunakan Arduino sebagai pengaturcara ISP. Sambungkan kedua-dua ISP menggunakan penyambung ISP yang saya buat sebelumnya. Kemudian sambungkan FabTinyISP (yang saya gunakan untuk memprogram ISP saya) ke komputer. Pastikan Isp dikesan dalam sistem anda dengan menaip perintah di bawah ini di terminal Linux.

lsusb

Sekarang kita sudah bersedia untuk berkelip. Buka terminal di laluan folder firmware yang terdapat dan ketik "make" untuk membuat fail.hex. Ini akan menghasilkan a. fail hex yang perlu kita bakar ke Attiny 45.

Ketik perintah di bawah ini di terminal Linux untuk memancarkan firmware ke mikrokontroler.

buat denyar

Langkah 5: Mengaktifkan Fusebit

Itu sahaja kami selesai mem-flash firmware. Tetapi kita perlu mengaktifkan fius. Taip sahaja

buat fius

terminal untuk mengaktifkan sekering dalaman.

Sekarang kita perlu melepaskan jumper atau mematikan pin reset. Melepaskan sambungan jumper tidak wajib, kita boleh mematikan pin reset. Bergantung kepada kamu. Saya memilih untuk mematikan pin tetapan semula.

Harap maklum: - Jika anda mematikan pin reset, maka pin Reset akan terputus secara dalaman. Bermakna anda tidak dapat memprogramnya lagi setelah mematikan pin set semula.

Sekiranya anda ingin mematikan pin reset, kemudian ketikkan perintah di bawah di terminal.

rstdisbl

Anda akan mendapat mesej kejayaan. Setelah berjaya memuat naik firmware, saya perlu menyemak USBTinyISP berfungsi dengan betul, untuk melakukan itu anda perlu memasukkan perintah di terminal

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

Setelah memasukkan perintah, akan mendapat maklum balas balik di tetingkap terminal.

Langkah 13: Kita Selesai

Sekarang anda boleh mengeluarkan kedua-dua peranti dari komputer dan menggunakan USBtiny yang dibina sekarang untuk memprogram mikrokontroler anda mulai sekarang. Saya menggunakan ISP ini untuk memaparkan lakaran Arduino saya.