Kad & Hiasan Krismas yang Boleh Dikodkan: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:14

Kad percutian yang berkelip dan berbunyi selalu memikat kami. Ini adalah versi DIY kami yang dapat digodam yang dibuat dengan ATtiny13A dan beberapa LED - tekan butang untuk memainkan pertunjukan cahaya pendek di pokok. Kami menghantarnya kepada rakan dan keluarga tahun ini. Ini hadiah buatan tangan, yang dapat digodam, dan sangat menyenangkan untuk dibina. Petunjuk ini menerangkan reka bentuk kami, maka anda boleh mengambil fail sumber terbuka dan membina sendiri.

Kad ini juga merupakan penghormatan kepada kit hiasan pokok Krismas Velleman yang berkedip, dan rujukan kit-biz untuk Adafruit Promise. (Adakah anda tahu Velleman mempunyai kit jam tiub nixie? Betul!)

Anda boleh membeli salinan kad kami di Seeed Studio. Kad yang dihimpunkan adalah ($ 15), dan satu kit untuk solder berpetualang adalah $ 12. Anda juga dapat melihat artikel ini dengan format asal di DangerousPrototypes.com.

Langkah 1: Perkakasan - ATtiny13A

Skema dan PCB dibuat dengan versi perisian percuma Cadsoft Eagle. Muat turun fail reka bentuk dan firmware terkini di halaman Kod Google projek.

AVR ATTINY-13A

Mikrokontroler ATMEL ATtiny13A kecil (IC1) adalah otak litar. Satu pin (PWM) berkedip lampu, kebanyakan pin lain digunakan untuk pengaturcaraan dan kuasa. Anda mungkin mendapat kesan yang serupa dengan pemasa 555 atau komponen diskrit, tetapi tujuan kami adalah untuk mengetahui tentang keluarga mikrokontroler baru dan membuat sesuatu yang mudah diretas.

ATtiny memerlukan resistor pull-up 10K (R1) untuk menahan pin reset tinggi, suis taktil mini (S1) menetapkan semula ATtiny dengan menghubungkan pin reset ke tanah untuk sementara waktu. Kapasitor 0.1uF (C1) melepaskan cip dari bekalan kuasa.

Langkah 2: Perkakasan - Pengaturcaraan dan Bateri

Mikrokontroler ATtiny diprogramkan melalui sambungan In-Programming (ISP) enam-pin. Tajuk ISP berorientasikan ke arah belakang kad. Kami membuat siasatan pengaturcaraan untuk mengelakkan penyisipan header pin di papan tulis.

Kuasa dibekalkan oleh sel syiling lithium 3volt, 20mm (BAT1) di bahagian belakang PCB. Pemegang harus bekerja dengan sel duit syiling 2025 atau 2032. ATtiny akan berfungsi dalam pelbagai voltan, turun hingga 1,8 volt.

Langkah 3: Perkakasan - LED Pokok

LED pokok

Lampu pokok Krismas kami yang kecil dan berkelip-kelip adalah 0805 LED pemasangan permukaan (LED1-10). Setiap LED mempunyai perintang had semasa (R3-12). Kami menggunakan perintang 390ohm, sekitar 3mA pada 3volts, dan 8mA pada 5volts semasa pembangunan. Semua 10 LED bersama-sama menggunakan sekitar 30mA ketika dikuasakan oleh bateri.

30mA terlalu banyak arus untuk sumber atau tenggelam pada pin ATtiny. Sebaliknya, transistor NPN (T1) menukar sambungan tanah LED. Transistor juga memerlukan perintang dasar (R2) untuk mengehadkan berapa arus yang ditarik dari pin mikrokontroler. LED perlu disambungkan ke arah yang betul atau tidak akan menyala. LED melalui lubang biasanya mempunyai satu plumbum yang lebih panjang yang menunjukkan sisi bekalan positif (anod). LED SMD mempunyai tepi hijau, dan kadang-kadang anak panah di belakang, untuk menunjukkan sambungan tanah (katod). Carta ini menunjukkan orientasi yang betul untuk setiap LED, sambungan tanah harus menunjukkan arah yang sama dengan anak panah.

Langkah 4: Perkakasan - PCB dan Senarai Bahagian

Skema dan PCB dibuat dengan versi perisian percuma Cadsoft Eagle. Muat turun fail reka bentuk dan firmware terkini di halaman Kod Google projek. Kami membuat PCB dengan perkhidmatan Propaganda Seeed Studio, papan tambahan dari pesanan kami ada di kedai Seeed. Kami menjangkakan PCB hijau, tetapi menjadi hitam - PCB akhir akan berwarna merah.

Kami menggunakan vias, komponen, dan layar sutera untuk membuat tema Krismas. Ini adalah percubaan pertama kami, mungkin ini akan menjadi tradisi percutian yang kami perbaiki dari tahun ke tahun. PCB akhir semestinya mempunyai warna perak yang kelihatan di pokok, kami tidak menjadikannya cukup besar pada prototaip. Kami juga membuang tahun, jadi jika tidak dihantar tepat pada hari Krismas, ia dapat digunakan lagi nanti.

Ini adalah PCB dua lapisan dengan bahagian di kedua sisi. Kami bermula di bahagian depan, menyolder bahagian besar seperti mikrokontroler (IC1) dan suis (S1), kemudian menambahkan pasif yang lebih kecil seperti perintang dan kapasitor. Pemegang bateri berada di bahagian belakang PCB, kami menyoldernya sehingga permukaan kerja tetap rata dan stabil semasa kami bekerja di bahagian depan.

Sekiranya anda menyolder PCB sendiri, pastikan anda mempunyai pinset dengan hujung runcing untuk meletakkan dan memegang komponen. Anda juga memerlukan aliran untuk membuat semuanya mengalir, dan sumbu tembaga untuk membersihkan pateri tambahan. Kami menggunakan Blu-Tack untuk semua perkara lain.

Senarai bahagian

Nama	Kuantiti	Nilai (saiz)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	Kapasitor 0.1uf (0805)
T1	1	NPN 200ma + 100hfe + transistor (SOT23)
R1	1	Perintang 10, 000 ohm (10K) (0805)
R2-R12	10	Perintang 390 ohm (390R) (0805)
LED1-10	10	LED, pelbagai warna (0805)
S1	1	Suis taktil mini (SMD)
BAT	1	Pemegang bateri 20mm (SMD)
SEL	1	Bateri 20mm (CR-2025)

Langkah 5: Perisian firmware

Firmware ditulis dalam C menggunakan penyusun AVR-GCC sumber terbuka dengan AVRStudio. Muat turun fail reka bentuk dan firmware terkini di halaman Kod Google projek. Programkan firmware melalui tajuk pengaturcaraan ISP 6pin dengan sesuatu seperti STK500 atau USBtinyISP. Sebagai catatan, kami sangat gembira menggunakan penyusun sumber terbuka untuk projek ini.

Apabila kuasa digunakan pada litar, ATtiny menjalankan program sederhana yang menyalakan lampu pokok Krismas. Apabila program selesai, cip akan tidur sehingga diset semula dengan menekan butang atau menukar bateri.

Program pudar menggunakan modulasi lebar pulsa perisian untuk meredupkan LED. ATtiny13A mempunyai perkakasan PWM, tetapi mengeluarkan pada pin ISP yang sudah ditempati. Ada kemungkinan untuk berkongsi pin pengaturcaraan dengan fungsi lain, sekiranya kita tidak bersedia melakukannya pada projek ini.

Apabila program selesai, cip akan tidur selamanya. Ini berbeza daripada banyak program mikrokontroler yang menyambung dari tidur pada perubahan pin terganggu. Tekan butang menetapkan semula ATtiny dan memulakan program sekali lagi.

Langkah 6: Melangkah Lebih Lanjut

Kami mempunyai banyak idea untuk kad percutian masa depan - pelbagai saluran LED, LED perubahan warna, bunyi, kawalan akselerometer, penderiaan sentuhan kapasitif, skrin LCD, kertas elektronik, PCB yang dipotong secara meriah, dan banyak lagi. Kami tidak menggunakan bootloader dalam projek ini, tetapi berikut adalah perbincangan mengenai kemungkinan pilihan.

Apa yang anda akan buat? Adakah anda mempunyai hack untuk kad ini, atau idea untuk kad masa depan? Dapatkan satu

Seeed Studio mempunyai kad yang dipasang, atau sebagai kit. Kit ini merangkumi bahagian pelekap permukaan bersaiz 0805, bukan untuk semua orang. Ini adalah projek pertama kami yang ditawarkan sebagai kit, kami sangat gembira melihat berapa ramai orang yang berminat dengan kit SMD. Ini adalah jangka masa yang sangat terhad, mungkin 100-200 jumlahnya, jadi dapatkan awal anda!

• Bina kad anda sendiri dari fail reka bentuk sumber terbuka dan firmware kami.
• Kad yang dipasang adalah $ 15 di Seeed Studio. PCB akan berwarna merah. Firmware diprogramkan dan termasuk bateri.
• Satu kit berharga $ 12 di Seeed Studio. PCB akan berwarna merah. Firmware diprogramkan dan termasuk bateri.

Kami ingin pesanan dihantar tepat pada waktunya untuk Krismas, tetapi ada peluang besar yang mungkin tidak berlaku. Seeed Studio sudah mengerjakan sebilangan kecil kad, yang akan membantu mempercepat penghantaran. Mudah-mudahan mereka tiba tepat pada masanya untuk Krismas, tetapi penghantaran akan sangat ketat. Kami akan menghantar kemas kini pembuatan semasa kami mendapatnya.

Selamat bercuti perak!