Pisau AVR Swiss: 14 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Swiss AVR Knife menggabungkan sejumlah proyek pemrograman AVR dalam satu Altoids Gum Tin yang nyaman. Karena fleksibilitas yang diberikan oleh pemrograman mikrokontroler, ini juga menyediakan titik awal untuk sejumlah proyek berdasarkan LED dan output suara. SAK dapat berisi program sebanyak 8K memori yang diizinkan dan mempertahankan delapan status untuk setiap program. Tombol tekan biru menyebabkan SAK menggilir program dan status -- menekan cepat menyebabkannya tetap berada di program tetapi berubah ke status berikutnya (namun ditentukan) dan menekan lama menyebabkannya maju ke program berikutnya. Program dan status saat ini untuk semua program disimpan di EEPROM di antara penggunaan.

Proyek-proyek yang saat ini dilaksanakan dalam SAK antara lain sebagai berikut. Ini, bersama dengan semua kode dan konstanta lainnya (ada tabel font lengkap), mengambil sekitar 4K dari ruang yang tersedia. Lebih banyak ruang! MiniMenorah -- Mesin Otak Ilmuwan Gila Gila -- Mitch AltmanMiniPOV -- Adafruit IndustriesNoise Toy -- Benda Keras Lampu Jalan LED Lilin LED Senter LED Proyek ini tidak akan ada tanpa kemurahan hati yang besar dari semua orang yang berkontribusi dalam satu atau lain cara. Selain yang disebutkan di atas, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada para pengembang perangkat lunak yang digunakan (lihat langkah-langkah lain) dan siapa pun yang memasang situs web berguna yang memperluas pemahaman saya tentang topik ini. Saya dapat mengambil kredit langsung untuk sangat sedikit dari kode yang digunakan dalam proyek ini. Jika Anda merasa bahwa kode itu milik Anda, itu mungkin saja. Beri tahu saya dan saya akan dengan senang hati memberi Anda kredit. Bagaimanapun, terima kasih atas kontribusi Anda:-)

Langkah 1: Bagian

Suku cadang dapat diperoleh dari salah satu dari sejumlah pemasok elektronik. Karena keterbatasan ruang, sebagian besar komponen diperlukan sesuai indikasi. Semuanya nyaris tidak cocok; pastikan bahwa setiap suku cadang pengganti tidak memakan ruang tambahan. Jangan mengganti ATtiny84 kecuali Anda benar-benar yakin bahwa pinnya sesuai. Tautan berikut bagian-bagiannya adalah ke DigiKey dan All Electronics. Komponen elektronik1 x U1 -- ATtiny84 -- ATTINY84-20PU-ND1 x Ux -- IC socket 14-pin DIP -- A32879-ND9 x LED -- pilihan warna Anda9 x resistor -- cocok dengan LED Anda2 x R1, R2 -- 100 ohm 1/4W 1% film logam -- 100XBK-ND2 x C7, C8 -- 47uF -- P5151-NDMiscellaneousBattery Holder 1-AA 6" kabel lead (1) 2461K-NDPhone jack stereo 3.5mm (1) MJW-22Toggle switch SPDT 1/4" on-on (1) MTS-4Sakelar tombol tekan (1) 450-1654-NDMinty BoostSAK ditenagai oleh satu baterai AA yang dikuatkan oleh chip Maxim MAX756 (komponen penting dari MintyBoost!). Komponen di bawah ini adalah yang diperlukan untuk bagian rangkaian 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: Mikrokontroler ATtiny84

Banyak proyek menggunakan mikrokontroler ATtiny2313 20-pin atau ATtiny85 8-pin. Saya menemukan ATtiny2313 terlalu besar (untuk enklosur) dan ATtiny85 terlalu kecil (memori tidak cukup, pin output tidak cukup). ATtiny84 tepat:-)ATtiny84 memiliki 8K memori flash yang dapat diprogram (cukup untuk menampung banyak program kecil), 512K EEPROM (untuk menyimpan status antar penggunaan), hingga 12 pin output (untuk 9 LED, 2 saluran output audio, dan tombol tekan), dan banyak barang lain yang tidak digunakan dalam proyek ini. Jika Anda berencana untuk menambahkan program, dapatkan salinan lembar data ATtiny84. Ada banyak panduan instruksional untuk belajar memprogram keluarga mikrokontroler ini di Internet. Untuk ringkasan mikrokontroler yang bermanfaat, lihat Cara Memilih Mikrokontroler. Catatan Proyek yang dijelaskan di sini sebenarnya tidak mengaktifkan MiniMenorah sepenuhnya. MM membutuhkan sembilan pin keluaran, Mesin Otak dua, dan tombol untuk mengubah status satu, dengan total dua belas. Sementara ATtiny84 dapat dikonfigurasi untuk memiliki dua belas pin output, itu dengan mengorbankan pin RESET. Menonaktifkan pin RESET dan menjadikannya I/O membuat ATtiny84 tidak dapat diprogram dengan progammer USBtinyISP (yang belum melakukannya:-) dan memerlukan Pemrograman Tegangan Tinggi. Semuanya ada untuk mengaktifkan MM, tetapi programmer yang berbeda diperlukan, dan saya tidak memilikinya.

Langkah 3: Alat Pemrograman AVR

Cukup banyak komponen, baik perangkat keras maupun perangkat lunak, yang diperlukan untuk memprogram mikrokontroler AVR. Di bawah ini adalah alat yang saya gunakan. Banyak, banyak lainnya ada dalam kisaran harga yang sama -- gratis hingga murah. Temukan satu set yang sesuai untuk Anda dan tetap menggunakannya. Lebih baik lagi, temukan teman yang telah membuat sistem dan menggunakan alatnya. Tidak ada yang sulit jika semuanya berjalan seperti yang diiklankan, tetapi membuat semua alat bekerja bersama dapat menjadi tantangan nyata. Pemrograman cradleSaya berbasis tambang di Lingkungan Pemrograman Ghetto. Pin panjang dari pemegang chip wirewrap memanjang ke bawah ke papan tempat memotong roti dan membuat pengaturan eksperimental yang nyaman. Satu-satunya masalah yang saya temui adalah bahwa komponen dari pin pemrograman tidak dapat di-ground selama pemrograman. Saya telah mengambil dua pendekatan untuk memecahkan masalah ini. Yang pertama adalah memiliki dua pemegang chip, satu untuk pemrograman dan satu untuk berjalan (lihat dudukan 8-pin). Ini tidak ideal karena membuat banyak papan tempat memotong roti tidak dapat digunakan dan cukup mengganggu untuk memindahkan chip. Yang kedua adalah memasang sakelar kecil untuk melepaskan pin arde dari arde papan tempat memotong roti selama pemrograman. Ini bekerja lebih baik dan menyisakan lebih banyak ruang pada papan tempat memotong roti untuk komponen. ProgrammerUSBtinyISP kit dari Adafruit Industries. Dengan sedikit modifikasi (lepaskan kabel 10-pin dan tekuk LED) programmer cocok dengan Altoids Gum Tin. Kabel 6-pin bahkan dapat digulung ke dalam kaleng untuk penyimpanan. Perangkat LunakWinAVR adalah kumpulan alat pengembangan perangkat lunak sumber terbuka untuk memprogram mikrokontroler AVR pada mesin Windows. Ini bekerja dengan baik dengan programmer USBtinyISP (lihat Tutorial AVR). Saya baru-baru ini beralih dari menggunakan aplikasi Notepad Programmer yang dibundel dengan WinAVR ke menggunakan Eclipse dengan AVR Eclipse Plugin. Eclipse dapat menggunakan avrdude, jadi Anda tetap harus menginstal WinAVR. Eclipse memiliki manajemen proyek yang lebih baik, tutorial yang bermanfaat, dan gratis. Hanya butuh beberapa menit untuk menginstalnya, mengerjakan tutorial, dan memprogram sebuah chip. Telepon teman Ada banyak sumber daya di Internet. Cari mereka, minta bantuan. Orang bisa berpengetahuan dan membantu. Itu bagus:-) Mereka juga bisa meremehkan. Itu tidak baik:-(

Langkah 4: Pemrograman Mikrokontroler

Kode C Jangan mengkritik apa yang saya tidak mengerti. Saya bukan seorang programmer, C bukan bahasa ibu saya, dan saya berpegang pada benang tipis Java dan banyak pencarian web ketika bekerja di C. Meskipun sebagian besar kode berasal dari proyek lain (lihat kredit), Saya memang harus membuat beberapa tambahan dan modifikasi. Kode sumber untuk Pisau AVR Swiss terlampir di bawah baik sebagai file sumber c dan file hex. Saya akan senang mendengar di mana kode tersebut dapat ditingkatkan. Ada beberapa perubahan yang saya antisipasi untuk dibuat dalam kode. Pembaruan akan datang. Sementara itu, kode berfungsi seperti yang diiklankan. Sekering Sekering mikrokontroler membingungkan. Saya telah menonaktifkan beberapa mikrokontroler baik secara tidak sengaja mengaturnya untuk mencari osilator eksternal dan dengan menonaktifkan pin RESET. Mereka dapat dipulihkan, tetapi sampai saat itu mereka hanya bug mati. Berhati-hatilah jika Anda memilih untuk mengganti sekering. Untuk menghitung nilai sekering yang benar, gunakan kalkulator sekering online. Pilih bagian target (ATtiny84) dan pengaturan yang sesuai -- osilator RC internal yang berjalan pada 8MHz (nilai default), JANGAN membagi jam dengan 8 secara internal, aktifkan pengunduhan program serial, dan nonaktifkan deteksi brownout. Hasilnya harus sebagai 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 sekring sekali (kecuali jika Anda berencana untuk menggantinya). Eclipse membuat ini mudah, seperti, saya yakin, melakukan IDE lain. Pertanyaan yang ingin saya jawab Ada ide untuk mengoptimalkan kode Mengapa lampu berkedip di mesin suara dan lampu menyebabkan osilasi nada saat diaktifkan di kaleng tetapi tidak di papan tempat memotong roti? Mengapa Eclipse tidak menyukai fungsi lightOn dan lightOff, meskipun tampaknya berfungsi?

Langkah 5: Breadboarding Proyek

Karena begitu banyak pekerjaan proyek ini dilakukan oleh mikrokontroler, hanya ada sedikit bagian eksternal. Setelah memeriksa apakah pemrogram dan rantai alat Anda sudah beres, sebaiknya Anda memasang papan tempat memotong roti di sirkuit dan memastikan semuanya berfungsi seperti yang diiklankan. Saya menggunakan LED dalam kaleng model dan mengeluarkan dudukan dan chip untuk digunakan dalam beberapa foto. Kabel keseluruhan pada dasarnya menghubungkan pin aktif ke beberapa bagian dan kemudian ke ground. Catatan Urutan pin dan LED tidak sama pada papan tempat memotong roti dan PCB (walaupun saya kira Anda bisa membuatnya sama). Dalam kode, Anda akan melihat potongan kode yang perlu diaktifkan atau dikomentari tergantung pada apakah targetnya adalah papan tempat memotong roti atau PCB.

Langkah 6: Mempersiapkan Altoids Gum Tin

Gambar di jalanRatakan bagian bawah. Bagian bawah kaleng melengkung ke atas dan ke dalam. Itu harus diratakan agar baterai dan papan sirkuit pas dan duduk dengan rata. Berhati-hatilah agar kaleng tidak terdistorsi, dorong bagian bawahnya hingga benar-benar rata. Kaleng membutuhkan tiga set lubang. Saya menggunakan pukulan logam untuk menandai lokasi lubang dan bit titik brad (untuk kayu) untuk mengebor lubang. Bit titik brad memiliki titik tengah dan dua ujung tombak. Mereka tidak akan meluncur dan ujung-ujungnya memotong logam secara perlahan. Bit titik Brad tersedia dari Lee Valley (di antara tempat-tempat lain). Yang pertama adalah satu set sembilan lubang 5mm di bagian atas kaleng untuk LED. Bit titik brad metrik tersedia dan mereka membuat lubang yang bersih dan pas untuk LED. Buat templat kertas dengan lubang yang ditandai dan pindahkan tanda tersebut ke bagian atas kaleng. Untuk mencegah mendorong bagian atas kaleng, dukung bagian dalam tutupnya pada balok kayu kecil saat meninju dan mengebor bagian atasnya. Dengan kertas dan kayu di tempatnya, saya mencelupkan kaleng menggunakan punch. Saat mengebor, lakukan dengan perlahan terlebih dahulu. Tepi tajam dari titik brad harus membuat lingkaran yang rata. Mengebor dengan mata bor apa pun kecuali tegak lurus ke permukaan dapat mengakibatkan mata bor tersangkut dan merobek logam. Titik brad 5mm membuat lubang bersih yang bagus, tetapi saya menemukan bahwa saya harus sedikit melebarkannya. Saya melakukan ini dengan mengebor keluar dari dalam dengan bit 13/64" biasa. Set kedua terdiri dari dua lubang 1/4" di sisi kanan kaleng untuk sakelar dan jack audio. Karena kelengkungan yang ketat di ujung kaleng, lubang-lubang ini harus cukup dekat. Pastikan untuk memberi jarak agar komponennya pas di kaleng. Pusatkan secara vertikal pada bagian sisi yang terlihat saat tutupnya ditutup. Tandai dengan pukulan dan bor dengan sangat hati-hati. Kehati-hatian tentang bit yang menyambar kaleng berlaku lebih kuat dengan bit yang lebih besar. Lubang terakhir adalah untuk sakelar tombol tekan. Posisikan lubang ke arah kanan bawah sedemikian rupa sehingga tombol tekan tidak mengganggu komponen lain di dalam kaleng.

Langkah 7: Merancang dan Membuat PCB

Ada banyak sumber daya di Internet yang menjelaskan proses pembuatan PCB. Tak satu pun dari metode yang sangat mudah atau mudah, tetapi penting untuk merasa nyaman dengan setidaknya satu. Saya menggunakan versi freeware dari EAGLE Layout Editor dari CadSoft untuk membuat skema dan tata letak papan sirkuit tercetak. Pendekatan saya untuk membuat PCB dijelaskan dalam Membuat dan Mempersiapkan langkah PCB dari Altoids Tin Speaker yang dapat diinstruksikan. Setelah mentransfer, mengetsa, dan mengebor papan, Anda siap untuk menyolder semuanya bersama-sama. Catatan Pengalaman terbaru saya untuk mentransfer gambar ke papan sirkuit adalah sebagai berikut. Cuci papan dengan baik dengan sabun cuci piring dan gosok dengan scrubby hijau. Amplas perlahan setiap gerinda dari tepi papan sehingga kertas transfer dan setrika membuat kontak yang baik dengan papan. Panaskan terlebih dahulu setrika. Letakkan selembar kertas di papan dan panaskan papan dengan setrika. Setelah papan cukup panas, letakkan kertas transfer yang sudah disiapkan di papan dengan hati-hati. Ini akan langsung menempel (karena papannya panas) jadi pastikan posisinya benar. Kemudian setrika langsung pada bagian belakang kertas transfer yang mengkilap. Ini tidak pernah membuat saya kesulitan, tetapi Anda menggunakan setrika Anda sendiri. Tes dulu. Biarkan papan dingin dan kemudian jalankan di bawah air dingin. Kertas transfer akan keluar dan meninggalkan seluruh gambar. Gunakan 8x slide/penampil negatif untuk melihat transfer dan mengisi bagian yang hilang. Semoga beruntung.

Langkah 8: Menyolder Bagian ke PCB

Ada banyak sumber di Internet yang menjelaskan proses menyolder komponen elektronik ke PCB. Lihat, misalnya tutorial menyolder di ladyada.net. Urutan pemasangan komponen tidak terlalu penting, meskipun menurut saya bekerja dari yang terkecil hingga terbesar adalah yang termudah. Kabel LED/blinkenlight cukup panjang sehingga Anda dapat membentuknya menjadi pola seperti menorah di dalam kaleng. Pasang LED dengan hati-hati dan tekuk kabelnya sehingga bagian atas setiap LED diposisikan sehingga akan menyembul melalui lubangnya masing-masing. Ini bisa menjadi tantangan tetapi terlihat sangat bagus ketika akhirnya berhasil. Jika kabel dibiarkan terlalu panjang, LED mungkin terjepit dan keluar dari posisinya oleh tutup kaleng. Catatan LED paling kanan tidak memiliki orientasi yang sama dengan delapan lainnya. Pastikan Anda memeriksa polaritas LED terhadap tata letak papan saat Anda memasangnya. LED ini terpasang ke pin RESET, jadi Anda dapat memilih untuk tidak memasangnya. Catatan Kabel ke jack audio dan resistor berbagi lubang. Untuk kenyamanan, letakkan resistor dalam posisi tegak sedemikian rupa sehingga badan resistor tidak menutupi lubang dengan kabel audio. Siapkan dan pasang jack audio pada saat ini atau tunggu sampai siap untuk disolder di resistor. Ini tidak menyenangkan pematrian resistor nanti.

Langkah 9: Blinkenlights

LED perlu dilindungi oleh resistor. Tentukan penurunan tegangan dan persyaratan arus LED Anda dan hitung resistor yang sesuai dengan asumsi sumber 5V dari chip. Ada kalkulator online yang tersedia untuk melakukan ini. Buat sendiri banyak lampu kedip. Saat membuatnya untuk proyek ini, potong katoda (ujung negatif/pendek LED pada sisi yang rata) dan solder resistor sangat dekat dengan lensa LED. LED membentuk bentuk menorah di kaleng. Bahkan dengan resistor yang hampir menyentuh lensa, LED terpendek di tengah akan sedikit terjepit oleh tutup kaleng. Untuk mencegah terjadinya korslet dalam batas ketat kaleng, tutupi setiap resistor dengan pipa heatshrink.

Langkah 10: Mempersiapkan Dudukan Baterai

Geser potongan kecil tabung panas menyusut di sepanjang kedua ujung dudukan baterai. Dorong mereka dengan hati-hati ke dalam lubang dudukan dan menyusut ke tempatnya. Ini memberikan beberapa tingkat perlindungan untuk kabel. (Instruksi ini diduplikasi pada halaman Mempersiapkan Sakelar Toggle.) Potong kabel hitam memanjang dan solder ke lubang yang sesuai pada PCB. Kabel merah disolder langsung ke sakelar sakelar; lihat instruksi di halaman itu untuk cara melanjutkan. Dalam proyek sebelumnya, saya telah memotong tab penahan dudukan baterai. Setelah melakukan ini pada prototipe, saya sekarang menyesalinya. Baterai tidak mau tetap di tempatnya. Biarkan tab untuk memulai dan hapus hanya jika Anda kesulitan mengeluarkan baterai. Meskipun mengatakan ini, gambar menunjukkan dudukan baterai dengan tab terpotong. Ini karena saya memulungnya dari proyek lain.

Langkah 11: Mempersiapkan Sakelar Toggle

Bergantung pada sakelar Anda, Anda mungkin harus memotong salah satu pin. Saya melakukan ini dengan sakelar yang saya gunakan meskipun mungkin tidak sepenuhnya diperlukan. Geser sepotong kecil tabung panas menyusut di sepanjang ujung merah dudukan baterai. Dorong dengan hati-hati ke dalam lubang dudukan dan menyusut ke tempatnya. Ini memberikan beberapa tingkat perlindungan untuk kawat. (Instruksi ini menduplikasi instruksi dalam Mempersiapkan Dudukan Baterai.) Geser sepotong kecil pipa heatshrink ke kabel merah. Potong dan kupas kawat hingga memanjang dan oleskan beberapa solder ke pin pada sakelar dan ujung kawat. Solder kabel merah dari dudukan baterai langsung ke pin luar sakelar. Geser potongan tabung heatshrink di atas sambungan untuk melindungi dan memperkuatnya. Kabel kedua bergerak dari pin tengah sakelar ke PCB. Solder kabel ke sakelar seperti dijelaskan di atas. Lindungi sambungan dengan pipa heatshrink. Solder ujung lainnya ke lubang yang sesuai pada PCB.

Langkah 12: Mempersiapkan Jack Audio

Kabel ke jack audio semuanya cukup pendek. Oleskan sedikit solder ke pin pada jack dan kawat lalu solder di tempatnya. Geser potongan pipa heatshrink di atas sambungan untuk melindungi dan memperkuatnya. Kawat ground dapat disolder langsung ke lubangnya. Ujung kabel sinyal masing-masing berbagi lubang dengan salah satu ujung resistor. Siapkan kawat dan resistor dengan memutar ujungnya bersama-sama dan menerapkan sedikit solder. Lubang tempat ini harus dibor hingga 3/64 untuk menampung dua kabel. Solder ke tempatnya.

Langkah 13: Mempersiapkan Sakelar Tombol Tekan

Siapkan sepotong pendek kawat padat dengan membentuknya menjadi bentuk U yang pas di bagian bawah sakelar. Oleskan gumpalan solder ke kedua sisi lubang - sisakan ruang untuk sakelar - dan posisikan sakelar di tempatnya. Lelehkan solder dan dorong kawat ke tempatnya. Biarkan solder mengeras dan ulangi di sisi lain. Ini harus memposisikan dan mengamankan sakelar di tempatnya. Siapkan dua potong kawat yang terdampar dengan memotong memanjang dan mengupas kedua ujungnya. Pastikan kabelnya cukup panjang sehingga tutup kaleng bisa terbuka penuh. Solder ke dua pin yang sesuai pada sakelar dan kemudian geser potongan pipa heatshrink di atas sambungan untuk melindungi dan memperkuatnya. Solder ke ujung lainnya ke dalam lubangnya masing-masing di papan. Pasang kabel dengan hati-hati di antara LED dan pastikan kabel tidak berada di atas baterai. Saya merentangkan dua pin pada sakelar sehingga LED paling kanan menyelinap di antara keduanya. Pin pada sakelar SANGAT rapuh (dua lainnya putus). Perhatikan bahwa pin PA7 PCINT7 6 diatur untuk mendengarkan perubahan status. Menekan tombol tekan akan menarik pin tinggi dan SIGNAL(PCINT0_vect) dijalankan. Berdasarkan lama penekanan tombol, baik tidak ada yang terjadi (debouncing kasar), status maju (tekan singkat), atau program maju (tekan lama).

Langkah 14: Menutup Tutupnya

Jika semuanya baik-baik saja pada saat ini, Anda akan ingin menutup kalengnya. Dalam melakukannya, Anda harus sangat berhati-hati dengan posisi LED. Saya menemukan bahwa saya harus menyenggol mereka ke posisinya dengan obeng tipis sehingga mereka diposisikan dengan benar di lubangnya. Berikan sedikit tekanan ke bawah pada tutupnya saat Anda mengarahkan LED ke lokasi dan akhirnya akan masuk ke tempatnya. Anda mungkin harus memposisikan kabel sehingga kabel jatuh di antara dan bukan di komponen. Selain itu, pin sakelar tombol tekan mungkin harus ditekuk.