Pisau AVR Swiss: 14 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Pisau AVR Swiss menggabungkan sebilangan projek pengaturcaraan AVR bersama-sama dalam satu-satu Altoids Gum Tin. Oleh kerana fleksibiliti yang diberikan oleh pengaturcaraan mikrokontroler, ia juga menyediakan titik permulaan untuk sejumlah projek berdasarkan LED dan output suara. SAK boleh mengandungi seberapa banyak program yang dibenarkan oleh memori 8K dan mengekalkan lapan keadaan untuk setiap program. Tombol tekan biru menyebabkan SAK berpusing melalui program dan keadaan - tekan cepat menyebabkannya tetap dalam program tetapi berubah ke keadaan seterusnya (bagaimanapun yang ditentukan) dan tekan lama menyebabkannya maju ke program seterusnya. Program dan keadaan semasa untuk semua program disimpan di EEPROM antara penggunaan.

Projek yang sedang dilaksanakan di SAK merangkumi yang berikut. Ini, bersama dengan semua kod dan pemalar lain (terdapat jadual fon penuh), mengambil kira-kira 4K ruang yang ada. Banyak ruang lagi! MiniMenorah - Mesin Otak Saintis Jahat - Mitch AltmanMiniPOV - Adafruit IndustriesNoise Toy - Objek Loud LED Lampu LED LED Candle LED Flashlight Projek ini tidak akan wujud tanpa kemurahan hati semua orang yang menyumbang dalam satu atau lain cara. Sebagai tambahan kepada yang disebutkan di atas, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada para pembangun alat perisian yang digunakan (lihat pada langkah-langkah lain) dan sesiapa sahaja yang membina laman web yang berguna yang memajukan pemahaman saya mengenai topik-topik ini. Saya boleh mengambil kredit langsung untuk sedikit kod yang digunakan dalam projek ini. Sekiranya anda merasakan bahawa kod itu adalah milik anda, mungkin itu betul. Beritahu saya dan saya dengan senang hati akan memberi penghargaan kepada anda. Walau apa pun, terima kasih atas sumbangan anda:-)

Langkah 1: Bahagian

Bahagian boleh didapati dari sebilangan daripada sebilangan pembekal elektronik. Kerana kekangan ruang, kebanyakan komponen diperlukan seperti yang ditunjukkan. Semuanya hampir tidak sesuai; pastikan bahawa mana-mana bahagian pengganti tidak mengambil ruang tambahan. Jangan menggantikan ATtiny84 melainkan anda benar-benar yakin bahawa pin sesuai. Pautan yang mengikuti bahagian ini adalah ke DigiKey dan All Electronics. Komponen elektronik 1 x U1 - ATtiny84 - ATTINY84-20PU-ND1 x Ux - soket IC 14-pin DIP - A32879-ND9 x LED - pilihan warna anda9 x perintang - dipadankan dengan LED anda 2 x R1, R2 - 100 ohm 1 / 4W 1% filem logam - 100XBK-ND2 x C7, C8 - 47uF - P5151-NDM Pelbagai Pemegang bateri 1-AA 6 "wayar wayar (1 2461K-NDP Jack stereo 3.5mm (1) MJW-22Toggle switch SPDT 1/4 "on-on (1) MTS-4Push button switch (1) 450-1654-NDMinty BoostThe SAK dikuasakan oleh bateri AA tunggal yang ditingkatkan oleh cip Maxim MAX756 (komponen penting MintyBoost!). Komponen di bawah adalah yang diperlukan untuk bahagian litar ini.1 x U1 - MAX756CPA DC / DC 3.3 / 5V DIP - MAX756CPA + -ND1 x Ux - IC socket 8-pin DIP - A32878-ND2 x C7, C8 - 0.1uF - 399-4151-ND2 x C3, C5 - 100uF - P5152-ND1 x L1 - 22uH radial - M9985-ND1 x D1 - 1N5818 Schottky 1A 30V - 1N5818-E3 / 1GI- ND

Langkah 2: Pengawal Mikro ATtiny84

Banyak projek menggunakan mikrokontroler ATtiny2313 20-pin atau ATtiny85 8-pin. Saya mendapati ATtiny2313 terlalu besar (untuk kandang) dan ATtiny85 terlalu kecil (tidak cukup memori, tidak cukup pin output). ATtiny84 betul:-) ATtiny84 mempunyai 8K memori kilat yang dapat diprogramkan (cukup untuk menampung banyak program kecil), 512K EEPROM (untuk menyimpan keadaan antara kegunaan), hingga 12 pin output (untuk 9 LED, 2 saluran output audio, dan suis tekan butang), dan banyak barang lain yang tidak digunakan dalam projek ini. Sekiranya anda merancang untuk menambahkan program, dapatkan salinan lembaran data ATtiny84. Terdapat banyak panduan pengajaran untuk belajar memprogram keluarga mikrokontroler ini di Internet. Untuk ringkasan mikrokontroler yang berguna, lihat Cara Memilih Pengawal Mikro. Perhatikan Projek yang dijelaskan di sini sebenarnya tidak mengaktifkan MiniMenorah sepenuhnya. MM memerlukan sembilan pin output, Mesin Otak dua, dan butang untuk menukar keadaan satu, dengan jumlah dua belas. Walaupun ATtiny84 dapat dikonfigurasi untuk memiliki dua belas pin output, ia adalah dengan mengorbankan pin RESET. Melumpuhkan pin RESET dan menjadikannya I / O menjadikan ATtiny84 tidak dapat diprogramkan dengan progammer USBtinyISP (yang belum melakukannya:-) dan memerlukan Pengaturcaraan Voltan Tinggi. Segala-galanya ada untuk mengaktifkan MM, tetapi diperlukan pengaturcara yang berbeza, dan saya tidak mempunyainya.

Langkah 3: Alat Pengaturcaraan AVR

Beberapa komponen, baik perkakasan dan perisian, diperlukan untuk memprogram mikrokontroler AVR. Berikut adalah alat yang saya gunakan. Banyak, banyak lagi terdapat dalam julat harga yang sama - percuma hingga murah. Cari satu set yang sesuai untuk anda dan tetap menggunakannya. Lebih baik lagi, cari rakan yang telah membuat sistem dan gunakan alatnya. Tidak ada yang sangat sukar jika semuanya berjalan seperti yang diiklankan, tetapi menjadikan semua alat bekerjasama dapat menjadi cabaran nyata. Memprogramkan buaian Saya menggunakan tambang berdasarkan Ghetto Programming Environment. Pins panjang pemegang cetakan wirewrap meluas ke papan roti dan membuat penyediaan eksperimen yang mudah. Satu-satunya masalah yang saya hadapi ialah komponen dari pin pengaturcaraan tidak dapat dibumikan semasa pengaturcaraan. Saya telah mengambil dua pendekatan untuk menyelesaikan masalah ini. Yang pertama ialah mempunyai dua pemegang cip, satu untuk pengaturcaraan dan satu untuk berjalan (lihat buaian 8-pin). Ini tidak sesuai kerana menjadikan banyak papan roti tidak dapat digunakan dan agak menjengkelkan untuk memindahkan cip. Yang kedua adalah memasang suis kecil untuk melepaskan pin ground dari tanah papan roti semasa pengaturcaraan. Ini berfungsi dengan lebih baik dan memberi lebih banyak ruang di papan roti untuk komponen. Kit pengaturcaraUSBtinyISP dari Adafruit Industries. Dengan sedikit pengubahsuaian (tanggalkan kabel 10-pin dan bengkokkan LED) pengaturcara sesuai dengan Altoids Gum Tin. Kabel 6-pin bahkan boleh digabungkan ke dalam timah untuk penyimpanan. SoftwareWinAVR adalah koleksi alat pengembangan perisian sumber terbuka untuk memprogram mikrokontroler AVR pada mesin Windows. Ia berfungsi dengan baik dengan pengaturcara USBtinyISP (lihat Tutorial AVR). Saya baru-baru ini beralih dari menggunakan aplikasi Notepad Programmer yang disertakan dengan WinAVR untuk menggunakan Eclipse dengan AVR Eclipse Plugin. Eclipse boleh menggunakan avrdude, jadi anda harus memasang WinAVR pula. Eclipse mempunyai pengurusan projek yang lebih baik, tutorial berguna, dan percuma. Hanya memerlukan beberapa minit untuk memasangnya, mengerjakan tutorial, dan memprogram cip. Telefon rakan Ada banyak sumber di Internet. Carilah mereka, minta pertolongan. Orang boleh berpengetahuan dan suka menolong. Itu bagus:-) Mereka juga boleh meremehkan. Itu tidak baik:-(

Langkah 4: Memprogram Pengawal Mikro

Kod C Jangan mengecam apa yang saya tidak faham. Saya bukan pengaturcara, C bukan bahasa ibunda saya, dan saya bertahan dengan jalinan tipis Java dan banyak carian web ketika bekerja di C. Walaupun banyak kod berasal dari projek lain (lihat kredit), Saya memang perlu membuat beberapa penambahan dan pengubahsuaian. Kod sumber untuk Swiss AVR Knife dilampirkan di bawah ini sebagai fail sumber c dan fail hex. Saya sangat menghargai mendengar kod mana yang dapat diperbaiki. Terdapat beberapa perubahan yang saya jangkakan dalam kod tersebut. Kemas kini akan datang. Sementara itu, kod berfungsi seperti yang diiklankan. Sekering sekering mikrokontroler membingungkan. Saya telah melumpuhkan beberapa mikrokontroler dengan menetapkannya secara tidak sengaja untuk mencari pengayun luaran dan dengan mematikan pin RESET. Mereka boleh dipulihkan, tetapi sehingga saat itu mereka hanya bug mati. Berhati-hati jika anda memilih untuk menukar sekering. Untuk mengira nilai fius yang betul, gunakan kalkulator fius dalam talian. Pilih bahagian sasaran (ATtiny84) dan tetapan yang sesuai - pengayun RC dalaman berjalan pada 8MHz (nilai lalai), JANGAN membahagikan jam dengan 8 secara dalaman, aktifkan muat turun program bersiri, dan lumpuhkan pengesanan brownout. Hasilnya adalah seperti berikut. -U lfuse: w: 0xe2: m -U hfuse: w: 0xdf: m -U efuse: w: 0xff: m (rendah 0xE2 tinggi 0xDF ext 0xFF). Anda hanya perlu membakar sekering sekali (melainkan jika anda merancang untuk menukarnya). Gerhana menjadikan ini mudah, kerana, saya pasti, melakukan IDE lain. Pertanyaan yang ingin saya jawab Sebarang idea untuk mengoptimumkan kod Mengapa lampu yang berkedip di mesin bunyi dan cahaya menyebabkan nada bergetar apabila diaktifkan dalam tin tetapi tidak di papan roti? Mengapa Eclipse tidak menyukai fungsi lightOn dan lightOff, walaupun ia berfungsi?

Langkah 5: Membuat Roti Projek

Oleh kerana sebahagian besar kerja projek ini dilakukan oleh mikrokontroler, terdapat sedikit bahagian luaran. Setelah memastikan pengaturcara dan rantai alat anda teratur, adalah idea yang baik untuk membuat papan sirkuit dan memastikan semuanya berfungsi seperti yang diiklankan. Gambar-gambar di bawah adalah versi papan roti yang tidak betul yang telah saya susun. Saya menggunakan LED dalam tin model dan mencungkil buaian dan cip untuk digunakan dalam beberapa gambar. Pendawaian keseluruhan pada dasarnya menghubungkan pin aktif ke beberapa bahagian dan kemudian ke tanah. Perhatikan Susunan pin dan LED tidak sama pada papan roti dan PCB (walaupun saya rasa anda boleh membuatnya sama). Dalam kod tersebut, anda akan melihat potongan kod yang perlu diaktifkan atau dikomentari bergantung kepada sama ada sasarannya adalah papan roti atau PCB.

Langkah 6: Menyiapkan Altoids Gum Tin

Gambar dalam perjalanan Ratakan bahagian bawah. Bahagian bawah timah melengkung ke atas dan ke dalam. Ia perlu diratakan supaya bateri dan papan litar dipasang dan duduk sama rata. Berhati-hati untuk tidak memutar-mutar timah, tekan bahagian bawahnya sehingga rata. Tin memerlukan tiga set lubang. Saya menggunakan pukulan logam untuk menandakan lokasi lubang dan bit titik brad (untuk kayu) untuk mengebor lubang. Bit titik brad mempunyai titik tengah dan dua tepi pemotongan. Mereka tidak akan meluncur dan tepi memotong perlahan-lahan melalui logam. Bit titik Brad boleh didapati dari Lee Valley (antara tempat lain). Yang pertama adalah satu set sembilan lubang 5mm di bahagian atas timah untuk LED. Bit titik metrik tersedia dan mereka membuat lubang yang bersih dan selesa untuk LED. Buat templat kertas dengan lubang yang ditandakan dan pindahkan tanda ke bahagian atas timah. Untuk mengelakkan mendorong bahagian atas timah masuk, sokong bahagian dalam penutup pada balok kayu kecil ketika menebuk dan mengebor bahagian atasnya. Dengan kertas dan kayu di tempatnya, saya mencelupkan timah menggunakan pukulan. Semasa menggerudi, pergi perlahan pada mulanya. Tepi pemotongan mata brad harus membentuk bulatan yang sama rata. Menggerudi dengan sedikit apa pun tetapi berserenjang dengan permukaan boleh mengakibatkan sedikit merebut dan merobek logam. Titik brad 5mm membuat lubang bersih yang bagus, tetapi saya mendapati bahawa saya harus melebarkannya sedikit. Saya melakukan ini dengan menggerudi keluar dari dalam dengan bit 13/64 "biasa. Set kedua terdiri daripada dua lubang 1/4" di sebelah kanan timah untuk suis dan bicu audio. Kerana kelengkungan yang ketat di hujung timah, lubang-lubang ini perlu cukup dekat. Pastikan untuk meletakkannya sehingga komponen sesuai dengan timah. Pusatkan mereka secara menegak pada bahagian sisi yang kelihatan semasa penutupnya ditutup. Tandakan dengan pukulan dan gerudi dengan berhati-hati. Perhatian mengenai bit yang mengambil timah lebih kuat dengan bit yang lebih besar. Lubang terakhir adalah untuk suis butang tekan. Posisikan lubang ke arah kanan bawah sedemikian rupa sehingga butang tekan tidak mengganggu komponen lain dalam timah.

Langkah 7: Merancang dan Membuat PCB

Terdapat banyak sumber di Internet yang menerangkan proses membuat PCB. Tidak ada kaedah yang mudah atau mudah, tetapi penting untuk merasa selesa dengan sekurang-kurangnya satu. Saya menggunakan versi perisian percuma EAGLE Layout Editor dari CadSoft untuk membuat skema dan susun atur papan litar bercetak. Pendekatan saya untuk membuat PCB dijelaskan dalam Membuat dan Menyiapkan langkah PCB dari Altoids Tin Speaker yang diperintahkan. Selepas memindahkan, mengukir, dan menggerudi papan, anda bersedia untuk menyolder semuanya bersama-sama. Perhatikan pengalaman terakhir saya untuk memindahkan gambar ke papan litar adalah seperti berikut. Basuh papan dengan baik dengan sabun pinggan dan gosokkannya dengan scrubby hijau. Gosokkan perlahan-lahan pinggiran papan dengan perlahan sehingga kertas pemindahan dan besi bersentuhan dengan papan. Panaskan seterika. Letakkan sehelai kertas di papan dan panaskan papan dengan seterika. Setelah papan agak panas, letakkan kertas pemindahan yang disediakan dengan teliti di atas papan. Ia akan melekat segera (kerana papannya panas) jadi pastikan ia diletakkan dengan betul. Kemudian seterika terus di bahagian belakang kertas pemindahan yang berkilat. Ini tidak pernah menimbulkan masalah kepada saya, tetapi anda menggunakan besi anda sendiri. Uji dahulu. Biarkan papan sejuk dan kemudian jalankan di bawah air sejuk. Kertas pemindahan harus keluar dan meninggalkan keseluruhan gambar. Gunakan paparan slaid / negatif 8x untuk melihat pemindahan dan mengisi sebarang kepingan yang hilang. Semoga berjaya.

Langkah 8: Bahagian Pematerian ke PCB

Terdapat banyak sumber di Internet yang menerangkan proses pematerian komponen elektronik ke PCB. Lihat, misalnya tutorial pematerian di ladyada.net. Urutan pemasangan komponen tidak begitu penting, walaupun yang paling mudah adalah yang paling mudah. Lampu LED / blinkenlight cukup panjang sehingga anda dapat membentuknya menjadi corak seperti menorah di dalam tin. Pasang LED dengan hati-hati dan bengkokkan plumbum sehingga bahagian atas setiap LED diposisikan sehingga akan naik melalui lubang masing-masing. Ini boleh mencabar tetapi kelihatan sangat bagus apabila akhirnya berjaya. Sekiranya plumbum dibiarkan terlalu lama, LED mungkin tergelincir ke bawah dan keluar dari kedudukan dengan penutup timah. Perhatikan LED paling kanan tidak dalam arah yang sama dengan lapan yang lain. Pastikan anda memeriksa kekutuban LED terhadap susun atur papan semasa anda memasangnya. LED ini dipasang pada pin RESET, jadi anda boleh memilih untuk tidak memasangnya. Perhatikan Kabel ke soket audio dan perintang berkongsi lubang. Untuk kemudahan, pasangkan perintang dalam keadaan tegak sedemikian rupa sehingga badan perintang tidak berada di atas lubang dengan wayar audio. Sediakan dan pasangkan bicu audio pada ketika ini atau tunggu sehingga siap untuk menyolder perintang. Tidak menyeronokkan menghancurkan perintang di kemudian hari.

Langkah 9: Lampu kilat

LED perlu dilindungi oleh perintang. Tentukan penurunan voltan dan keperluan semasa LED anda dan hitung perintang yang sesuai dengan andaian sumber 5V dari cip. Terdapat kalkulator dalam talian yang tersedia untuk melakukan ini. Buat diri anda banyak lampu kilat. Semasa membuatnya untuk projek ini, potong katod (petunjuk negatif / pendek LED di sisi rata) dan pateri perintang sangat dekat dengan lensa LED. LED membentuk bentuk menorah dalam tin. Walaupun perintang hampir menyentuh lensa, LED terpendek di tengahnya akan sedikit tergencet oleh penutup timah. Untuk mengelakkan seluar pendek tidak terkeluar pada penutup timah yang ketat, tutup setiap perintang dengan sekeping tiub heatshrink.

Langkah 10: Menyiapkan Pemegang Bateri

Luncurkan bahagian kecil tiub pengecutan panas di sepanjang kedua-dua hujung pemegang bateri. Tolak dengan berhati-hati ke lubang pemegang dan susut ke tempatnya. Ini memberikan tahap perlindungan pada wayar. (Arahan ini diduplikasi pada halaman Mempersiapkan Toggle Switch.) Potong wayar hitam hingga panjang dan pateri ke lubang yang sesuai pada PCB. Kawat merah disolder terus ke suis togol; lihat arahan di halaman itu untuk bagaimana meneruskannya. Dalam projek-projek lalu saya telah memotong tab penahan dari pemegang bateri. Setelah melakukan ini pada prototaip, saya sekarang menyesal. Bateri tidak mahu dipasang dengan kuat di tempatnya. Biarkan tab untuk memulakan dan keluarkannya hanya jika anda menghadapi masalah untuk mengeluarkan bateri. Walaupun mengatakan ini, gambar menunjukkan pemegang bateri dengan tab terpotong. Ini kerana saya mengambilnya dari projek lain.

Langkah 11: Menyiapkan Toggle Switch

Bergantung pada suis anda, anda mungkin perlu memotong salah satu pin. Saya melakukan ini dengan suis yang saya gunakan walaupun mungkin tidak sepenuhnya diperlukan. Luncurkan sekeping kecil tiub pengecutan panas di sepanjang plumbum merah pemegang bateri. Tolak dengan berhati-hati ke dalam lubang pemegang dan susut ke tempatnya. Ia memberikan tahap perlindungan pada wayar. (Arahan ini menggandakan arahan dalam Menyiapkan Pemegang Bateri.) Geserkan sekeping kecil tabung heatshrink ke wayar merah. Potong dan lepaskan wayar sehingga panjang dan sapukan sedikit pateri pada kedua pin pada suis dan hujung wayar. Pateri plumbum merah dari pemegang bateri terus ke pin luar suis. Geserkan bahagian tabung pemanas air ke atas sendi untuk melindungi dan menguatkannya. Kawat kedua pergi dari pin tengah suis ke PCB. Pateri wayar ke suis seperti yang dijelaskan di atas. Lindungi sendi dengan tiub heatshrink. Pateri hujung yang lain ke lubang yang sesuai pada PCB.

Langkah 12: Menyiapkan Jack Audio

Kabel ke bicu audio semuanya pendek. Sapukan sedikit pateri pada pin pada soket dan wayar dan kemudian pasangkannya di tempatnya. Geserkan tiub heatshrink di atas sendi untuk melindungi dan menguatkannya. Kawat tanah boleh disolder terus ke dalam lubang. Hujung wayar isyarat masing-masing berkongsi lubang dengan satu hujung perintang. Sediakan wayar dan perintang dengan memusingkan hujungnya bersama-sama dan menggunakan sedikit pateri. Lubang masuk ini harus digerudi hingga 3/64 untuk menampung dua wayar. Pateri ke tempatnya.

Langkah 13: Menyiapkan Tombol Tombol Tekan

Sediakan sekeping pendek dawai padat dengan membentuknya menjadi bentuk U yang pas di bahagian bawah suis. Sapukan gumpalan pateri ke kedua sisi lubang - tinggalkan ruang untuk suis - dan letakkan suis di tempatnya. Cairkan pateri dan tolak wayar ke tempatnya. Biarkan pateri mengeras dan ulangi di bahagian lain. Ini harus meletakkan dan menahan suis di tempatnya. Sediakan dua helai wayar terdampar dengan memotong panjang dan melucutkan kedua-dua hujungnya. Pastikan wayar cukup panjang sehingga penutup tin boleh terbuka sepenuhnya. Pateri ke dua pin yang sesuai pada suis dan kemudian luncurkan kepingan tiub heatshrink di atas sendi untuk melindungi dan menguatkannya. Pateri ke hujung yang lain ke lubang masing-masing di papan. Benarkan wayar antara LED dengan berhati-hati dan pastikan mereka tidak duduk di atas bateri. Saya membentangkan dua pin pada suis sehingga LED paling kanan tergelincir di antara mereka. Pin pada suis SANGAT rapuh (dua yang lain terkunci). Perhatikan pin PA7 PCINT7 6 disediakan untuk mendengarkan perubahan keadaan. Menekan butang tekan menarik pin tinggi dan SIGNAL (PCINT0_vect) dijalankan. Berdasarkan panjang tekan butang, sama ada tidak ada yang berlaku (debouncing kasar), keadaan maju (tekan pendek), atau program maju (tekan lama).

Langkah 14: Menutup Tudung

Sekiranya semuanya betul pada ketika ini, anda mahu menutup timahnya. Dengan berbuat demikian, anda harus berhati-hati dengan kedudukan LED. Saya mendapati bahawa saya harus mendorongnya ke tempat yang betul dengan pemutar skru bilah nipis sehingga mereka diletakkan dengan betul di lubang mereka. Tekan sedikit ke bawah pada penutup semasa anda menggerakkan LED ke lokasi dan akhirnya akan tergelincir ke tempatnya. Anda mungkin perlu meletakkan wayar sehingga jatuh antara dan bukan pada komponen. Juga, pin suis tekan butang mungkin harus dibengkokkan.