Делаем сами arduino uno mini

Делаем сами Arduino Uno Mini

Часть № 1. Предисловие

Идея и направление проекта

Всем передаю своё огромное приветствие и желаю того, чтобы прочтение моей учебной статьи не потратило ваше драгоценное время впустую. В этой статье (уроке) я хочу предложить каждому читателю один из многих дешёвых способ изготовления своей arduino платформы в домашних условиях своими руками, какими бы они ни были. Также представлю несколько плат дополнений к нашему микроконтроллеру.

Все радиолюбители и профессионалы когда-то начинали учиться паять, мастерить небольшие устройства, читать электрические схемы, ну и другое.

Например, я, узнав об arduino и её возможностях, практически  сразу же собирался её купить, но, понимая, в какую копеечку мне это обойдётся, я решил приобрести все химические средства и реактивы  для  изготовления собственной печатной платы, так как она является самой удачной перспективой в данном случае. Собственные печатные платы  можно делать быстро, удобно, и за дешёвые стоимость химических компонентов.

Часть № 2. Разработка и проектирование проекта

Способом изготовления печатных плат является в нашем случае ЛУТ (лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат). Тем самым необходимо составить список того, чего необходимо :

1) Стеклотекстолит (100×200 мм на все случаи жизни);
2) Флюс для пайки с тонкой кисточкой;
3) Хлорное железо (250 г.

);
4) Жидкое олово (100 мл или больше, неважно , его намного хватает);
5) Лазерный принтер (желательно с новым картриджем);
6) Обычная бумага тонкая A4;
7) Сверло для сверления отверстий в плату;
8) Паяльник мощностью 25 – 30 Вт;
9) Утюг, лучше всего, советский.

В целом, все эти компоненты, не считая конечно принтер, будут стоить вам  около двухсот рублей, но этих компонентов хватит на 15-20 небольших плат, если , конечно, экономить.

Теперь же необходимо обсудить детали насчет деталей для сборки самого микроконтроллера: 1) – ATmega328P PU; 2) – Светодиоды, кнопки, штырьки на плату (все дешевые) и прочее (для удобства);

3) – Программатор.

Все эти компоненты тоже будут теоретически стоить около 200 – 300 рублей. В итоге, можно сказать, что, чтобы собрать собственный arduino микроконтроллер, надо потратиться примерно в сумме 300-400 рублей (конечно же считая сколько  химических компонентов необходимо для изготовления одного микроконтроллера).

Следующим шагом будет являться разработка и проектирование проекта микроконтроллера, то есть такие её стадии, как:

Впрочем, весь процесс может проходить в течении 2-3 часов, смотря на то, какие у кого навыки в изготовлении собственных печатных плат и к пайке электронных компонентов. Итак, пришло время сказать вот такое выражение: ” В теории всё понятно, а как на деле”. А то мы, радиолюбители и профессионалы, не только ради теорий и знаний занимаемся электроникой.

Часть № 3. Реализация проекта

Все этапы работы  я покажу по фото и опишу их с помощью комментариев.

Также необходимо начертить схему для печатной платы.

Кнопка потребуется для сброса системы,светодиод присоединен к выводам 13-ый пин ATmega328P PU и земля для индикации состояния микроконтроллера, кварцевый резонатор нужен именно 16 МГц, так как при меньшей частоте микроконтроллер либо  будет работать медленно и даже очень, либо вовсе работать не будет. Пять проводов находящихся на верхней стороне схемы необходимы для программирования через программатор или arduino uno. Питаться схема может по двум проводам либо на дне печатной платы , на двух штырьках, либо два крайних штырька на её поверхности.

Теперь начну подробнее описывать аспекты каждого из этапов.

1) На этом этапе необходимо подготовить все компоненты для создания печатной  платы. Ножницы необходимы для того, чтобы разрезать  стеклотекстолит. Перчатки, соответственно, для чистоты рук и гигиены. На рисунке также имеется уже готовая печатная плата с необработанной поверхностью. Тряпка нужна для обработки печатной платы (на втором этапе). Стол лучше, конечно, выбрать другой, по ровнее.

2) Уайт-спирит наливаем в контейнер объемом, как крышка,  выливаем на  тряпку, не ждём, пока она засохнет, и переходим к следующему действию.

А затем очищаем и обрабатываем стеклотекстолит, если уж очень грязно, то придётся задействовать шкурку (бумага). Он будет готов к дальнейшей работе только после того, как он станет очищен на 100%.

После оставляем будущую печатную плату высыхать, чтобы бумага со схемой не намокла и не испортила нам настроение. 

3) По моему мнению, схема получилась довольно таки красивая. Все аккуратно и четко стоит на своём месте.

Для того, чтобы распечатать схему на стеклотекстолите необходимо  ровно  положить шаблон на  очищенный текстолит и начинать утюжить.

 Утюг стоит двигать равномерно по всей площади печатной платы, в течение времени равной не менее трёх минут. Надо ждать до того момента, когда абсолютно весь чернильный рисунок расплавится. И тогда отличный результат будет неизбежен.

После этой процедуры надо дождаться того, пока печатная плата , точней её температура, достигнет комнатной и опустить плату в ёмкость с тёплой или горячей водой. Несколько минут подождать, и потом, держа в ладони печатную плату, только большим пальцем снимать приклеенную бумагу. После очистки надо убрать  воду с печатной платы.

4) На этом этапе меньше всего будет хлопот. Потребуется только лишь ваше терпение и время. Опустите  печатную плату в пластиковую ёмкость с раствором хлорного железа. Растворить в ёмкости хлорное железо в воде  надо в соотношении 12, то есть 100 мл воды теплой и 50 г. хлорного железа.Вылить в плоскую пластмассовую миску. Этим раствором можно будет пользоваться достаточно много.

В течение 30-60 минут необходимо ждать, опустив печатную плату в раствор хлорного железа, пока плата  протравиться, то есть лишняя медь уйдет с стеклотекстолита. Контролируйте ход травления плату. Вынимать следует при помощи пластмассового пинцета. Если процесс травления идёт долго то можно увеличить температуру раствора до 50-70 градусов, или добавить в раствор ещё хлорного железа.

5) После травления печатной платы стоит протереть  её, избавив от остатков раствора и, и  снова же обработать и очистить шаблон  с платы, так как он нам уже не понадобится. В итоге, должно получится основа стеклотекстолита и медные дорожки, соответствующие дорожкам в нашей схеме.

6) Процесс на этом этапе то не является сложным, так как тут тоже требуется лишь терпение и время. Необходимо просто положить печатную плату в раствор солей олова,но не затягивать, всего лишь держать в растворе 10 минут, если передержать половину дня, то вся схема может просто отшелушится и растворится.

Вообще, раствор предназначен для быстрого покрытия оловом печатных плат или медных деталей  простым и технологичным  способом для предотвращения окисления и подготовки поверхности  под пайку  в домашних условия. Раствор же использовать при комнатной температуре в полиэтиленовой посуде.

Деталь надо предварительно зачистить и обезжирить, и при этом толщина  покрытия составит 1 мкм. В одном литре раствора можно залудить до 50 км дм поверхности  возможно многократное использование. Не рекомендуется  совместное хранение свежего и отработанного раствора.

Срок годности состава без ухудшения свойств до двух лет.

7) Отверстия следует делать очень тонким сверлом чтобы умело и точно можно было бы припаивать электронные компоненты. Желательно чаще пользоваться флюсом или канифолью (сосновой) , так как с помощью них можно отлично паять. 

8) Только лишь точная установка всех компонентов может с успехом повлиять на удобство пайки компонентов. Необходимо чётко все разместить , чтобы место осталось свободное на печатной плате и к тому же чтобы помочь самому себе, то есть тебе легче будет припаивать компоненты, если будет свободное пространство.

9) Этот пункт нет смысла описывать, так как в нём всё ясно

10) Паяйте  как можно аккуратнее, если хотите получить отличный мини аналог Arduino Uno. 

11) После всех предыдущих этапов я надеюсь у вас уже есть стоящий прототип и теперь можно приступать к настройке компьютера и программирования микроконтроллера.

Необходимо подключить  провода  именно так:

Мини аналог   RST   RX   TX   +5V   GND   (считая слева направо на правой картинке.)
  |    |    |    |    |
Arduino Uno    RST   RX   TX    +5V  GND

И после этого можно  легко программировать  микроконтроллер прямо с Arduino IDE  ка Arduino Uno.

Часть № 4. Заключение

Микроконтроллерные платы получились я надеюсь у всех читателей отличными. Все эти печатные платы можно использовать для создания и разработки многих устройств или даже роботов.

Тут представлен стабилизатор напряжения на lm7805ct (5 вольт). Если он будет перегреваться, всё тепло будет идти на стеклотекстолит.

Из этого урока можно сделать вывод, что arduino можно сделать и за более дешёвую сумму чем в магазинах и я надеюсь, что эта статья не позволила вам потратить ваше время зря. Всем кто читал – спасибо, а кто будет комментировать и учитывать мои промахи, тем двойное спасибо, так как я буду признавать свои ошибки и, надеюсь, в будущем буду исправлять их.

Примечание редакции сайта: К сожалению, автор статьи не нашел нужным рассказать про заливку bootloader'а, без чего данный проект не является законченным. Про заливку бутлодера читайте в статье Arduino своими руками с USB портом

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

• ATmega328P PU.lay (12 Кб)
• sketch_blink.ino (1 Кб)

Как прошить Arduino Pro Mini (от А до Я)

Введение

Приветствую Вас, читатели нашего ресурса. Сегодня мы поговорим об одном контроллере из серии Arduino, а именно об Arduino Pro Mini.

Это маленький, компактный контроллер, имеющий все преимущества Arduino, но при этом очень компактный, можно сказать самый маленький из всех существующих Arduino контроллеров на данный момент.

Многих так же привлекает и цена его Китайский копий, а стоят они от одного до двух долларов за штуку (местами и того меньше), что так же заставляет задуматься об его приобретении.

Но существует и одна проблема, его не так-то уж и просто прошить, особенно Китайские копии, которые оснащают процессором  Atmel ATmega168P, которыми некогда не оснащали официальные контроллеры Arduino Pro Mini и как следствие Arduino IDE отказывается их прошивать, сообщая о неправильной сигнатуре процессора.

Вот об этом мы сегодня и поговорим. Как прошить, что для этого нужно, ну и как заставить Arduino IDE работать с китайскими копиями.

Что для этого нужно?

Arduino Pro Mini очень компактный, а компактность требует жертв и жертва это – USB интерфейс который полностью выкосили в данном контроллере т.е. подключить Pro Mini к компьютеру напрямую у вас не получится и как следствие для этого понадобится либо специальный переходник USB в TTL или другой контроллер Arduino.

Далее мы разберем три способа как прошить Pro Mini и для всех трех способов нам что-то понадобиться:

• Первый способ. Прошиваем через адаптер USB в TTL – нужен сам адаптер в количестве одной штуки.
• Второй способ. Прошиваем через Arduino UNO – нужна Arduino UNO, но не простая, а в классическом исполнении, это та Arduino, в которой процессор выполнен в DIP корпусе и вставлен в черный разъем.
• Третий способ. Прошиваем через SPI интерфейс – нужна любая Arduino:  UNO, Nano, Mega, Leonardo – не важно, главное чтобы был USB разъем для подключения к ПК.

Первый способ. Прошиваем через адаптер USB в TTL

Первым и самым простым способом загрузить свой скетч в Arduino Pro Mini – это приобрести специальный адаптер USB в TTL или как его называют UART переходник. Как правило, этот переходник это и есть та часть, которую вырезали из Arduino Nano, превратив ее в Arduino Pro Mini.

Стоимость подобных переходников копеечная, а выбор и того больше. Китайцы наштопали их столько, что глаза разбегаться какой из них выбрать. При этом цена сего девайса не более одного вечно зеленого.

После того как вы соедините Pro Mini и UART переходник проводами или шлейфом, остаётся только воткнуть его (переходник) в ПК, установить драйвер (не для всех переходников они требуются) и на этом собственно все.

Ваш ПК определит переходник как очередной COM-порт, который появляется при подключении любой Arduino к ПК. Выбираете его, плату, с которой будете работать (Arduino Pro Mini) и спокойно загружаете свой скетч.

Единственным нюансом в данных переходниках, является наличие или отсутствие контактов RST или DTR. Рекомендую покупать переходники, на которых эти контакты есть.

Они значительно упрощают жизнь и делают процесс прошивки беспроблемным.

Если же вы купили уже переходник, на котором подобных контактов нет, то при каждой загрузке скетча в Arduino вам придется нажимать на кнопку Reset, что не всегда получается сделать вовремя, и это вносит свои неудобства.

Подключение переходник вы можете посмотреть по таблице ниже:

Второй способ. Прошиваем через Arduino UNO

Для этого способа нам понадобиться классическая Arduino UNO. Классическая эта та, в которой корпус микросхемы выполнен в DIP корпусе и вставлен в специальный разъем. Вот эту микросхему нам надо аккуратно поддеть отверткой. Тут важно не сломать процессор, поддевайте аккуратно, не погнув ноги.

Arduino UNO. Процессор выполнен в DIP корпусе.Аккуратно поддеваем и вытаскиваем процессор отверткой.

После того как мы вытащили процессор из Arduino UNO мы по сути получили тот самый переходник USB в TTL, осталось только соединить проводами наш новый переходник и Arduino Pro Mini по следующей схеме:

После того как вы соединили две Arduino воедино, можно приступать к прошивке Arduino Pro Mini. Подключаем Arduino UNO по USB к ПК. Выбираем в настройках Arduino IDE COM-порт, указываем, что мы теперь работаем не с Arduino UNO, а с Arduino Pro Mini и все, заливаем наши скетчи. Способ довольно интересный, если вы не боитесь испортить Arduino и рядом не оказалось переходника USB в TTL.

Третий способ. Прошиваем через SPI интерфейс

Третьим и самым неудобным способом загрузить свой скетч в Arduino Pro Mini это прошить его при помощи ICSP интерфейса. Данный интерфейс присутствует на большинстве плат Arduino.

Основные контакты данного интерфейса выведены на порты с 10 по 13, а так же выведены отдельно в виде шести контактной колодки с подписью ICSP.

Располагается колодка, как правило, в центральной правой части Arduino.

Прошивка Arduino Pro Mini в этом случае делиться на два этапа:

Первым делом мы должны подготовить наш будущий программатор. Возьмем для примера всю туже Arduino UNO. Далее пошагово:

Далее нам необходимо соединить две Arduino проводами по следующей схеме:

Теперь опять открываем Arduino IDE. Открываем в ней скетч который вы хотите залить в Pro Mini и выполняете следующие действия:

2. Инструменты – Плата – Arduino Pro Or Pro Mini3. Инструменты – Процессор – ATmega168 (5V, 16 MHz)4. Инструменты – Порт – Выбираете порт5. Инструменты – Программатор – Arduino as ISP

6. Скетч – Загрузить через программатор

Как видите загружать скетч в этом режиме надо через специальное меню “Загрузить через программатор”, а не через кнопку “Загрузить” на главной форме Arduino IDE. В этом и связано все неудобство. Если вы нажмете кнопку “Загрузить” как это делаете обычно, то вы зальете скетч в Arduino UNO, а не Arduino Pro Mini, что затрет там скетч программатора.

Так же в этом режиме недоступен класс Serial, то есть отлаживать свой скетч обмениваясь сообщениями по COM-порту у вас так же не получится. Ну и еще одна ложка дегтя в том, что после данной перепрошивки, в большинстве случаев, перепрошить Arduino Pro Mini через переходник у вас так же больше не получиться.

Исправляется это заливкой нового bootloader-а через меню “Инструменты” – “Записать Загрузчик”.

Добавляем китайский Pro Mini в Arduino IDE

Как я уже говорил в данной статье, Китайские клоны порой оснащают процессорами которыми не оснащали официальные версии Arduino Pro Mini и как следствие при прошивке их вы можете увидеть следующую или подобную ошибку.

avrdude: Expected signature for ATmega168 is 1E 94 06          Double check chip, or use -F to override this check. Найден неправильный микроконтроллер. Вы указали правильную плату в меню Инструменты -> Плата?

Исправляется это легко: 

• Для начала необходимо открыть папку в которой расположена Arduino IDE.
• Затем переходим в следующую папку “Папка с Arduino IDEhardwarearduinoavr”.
• Ищем там файл “boards.txt” и открываем его в текстовом редакторе.
• Ищем в файле следующую строку “pro.menu.cpu.16MHzatmega168.build.mcu=atmega168”.
• И заменяем ее на “pro.menu.cpu.16MHzatmega168.build.mcu=atmega168p”.
• Перезапускаем Arduino IDE и на этом все.
• Если у вас к примеру 328 процессор то делаем все так же, только ищем строку с цифрами 328. 

Заключение

В данной статье я привел аж три варианта загрузки скетчей в Arduino Pro Mini. Лично я использую второй. Мне он больше нравиться.

Что будете использовать вы – выбирать вам. Оставьте в комментарии какой вариант вы предпочитаете.

Успехов вам и удачи.

Необычные проекты на Arduino Uno

Большинство электронщиков предпочитают строить свои проекты на основе микроконтроллера Аrduino uno, о которой и мы писали уже несколько раз. В статье далее мы рассмотрим простые конструкции электронных устройств для начинающих и самые необычные проекты, в основе которых лежит упомянутый микроконтроллер.

Особенности проектов на Ардуино уно

Для начала стоит познакомиться с функционалом микропроцессора Ардуино уно, на котором строится большинство проектов, а также рассмотреть причины выбора данного приспособления. Ниже описаны факторы, по которым начинающему изобретателю стоит остановиться на Аrduino uno:

Arduino был создан в 2005 году двумя итальянскими инженерами – Дэвидом Куартиллесом и Массимо Банзи с целью, чтобы ученики научились программировать микроконтроллер Arduino uno и улучшить свои навыки в области электроники и использовать их в реальном мире.

Arduino uno может воспринимать окружающую среду, получая вход от различных датчиков, и способен влиять на окружающую среду, контролируя свет, двигатели и другие исполнительные механизмы. Микроконтроллер запрограммирован с использованием языка программирования Arduino (на основе проводки) и среды разработки Arduino (на основе обработки).

Теперь переходим непосредственно к проектам на Аrduino uno.

Самый простой проект для начинающих

Рассмотрим несколько простых и интересных проектов Ардуино uno, которые под силу сделать даже новичкам в этом деле – система сигнализации.

Мы уже делали урок по этому проекту – Датчик движения с Arduino, HC-SR04 и светодиодом (LED). Вкратце о то, что делается и как.

В этом проекте используется датчик движения для обнаружения движений и излучений высокого тона, а также визуальный дисплей, состоящий из мигающих светодиодных индикаторов. Сам проект познакомит вас с несколькими дополнениями, которые входят в комплект для начинающих Arduino, а также нюансами использования NewPing.

Он является библиотекой Arduino, которая помогает вам контролировать и тестировать ваш датчик расстояния сонара. Хотя это не совсем целая защита дома, она предлагает идеальное решение для защиты небольших помещений, таких как спальни и ванные комнаты.

Для этого проекта вам понадобятся:

Многим автолюбителям нравится добавлять дополнительные огни или модернизировать внутренние лампочки до светодиодов, однако на платформе Arduino вы можете наслаждаться большим контролем и детализацией, управляя мощными светодиодами и световыми полосками.

Вы можете изменить цвет освещения с помощью устройства Android (телефон или планшет) с помощью приложения «Bluetooth RGB Controller» (Dev Next Prototypes), которое вы можете бесплатно загрузить с Android Play Store. Также вы можете найти схему электронной EasyEDA или заказать свою собственную схему на основе Arduino на печатной плате.

Удивительные проекты на Ардуино Уно

Большинство профессионалов в сфере разработки электронных проектов на Аrduino uno любят экспериментировать. Вследствие этого появляются интересные и удивительные устройства, которые рассмотрены ниже:

Когда вы закончите работу, на экране появится результат ваших действий. Чтобы все было просто и понятно, рекомендуется использовать ЖК-дисплей с конвертером I2C, поэтому вам нужно всего лишь 4 кабеля для подключения к плате Arduino.

Больше интересного ↓

Arduino Pro Mini

Вот так выглядит Arduino Pro Mini:

Arduino Pro Mini вид сверху

Arduino Pro Mini вид снизу

Данная плата предназначена для использования в готовом устройстве. Поэтому у этого микроконтроллера нет встроенной микросхемы для связи по USB-UART. Так же нет и разъемов USB для подключения и прошивки. Это позволяет сильно уменьшить размеры платы, а также ее стоимость. Для подключения к компьютеру и прошивки используется специальный программатор.

Существует две версии данной платы: с питанием 3,3 В и частотой 8 МГц и с питанием от 5 В с частотой 16 МГц. В младшей версии этой ардуинки используется чип ATmega168. Этот чип обладает меньшим объемом flash-памяти, энергонезависимой памяти, а так же пониженной тактовой частотой.

Так как цена разных версий Arduino Pro Mini практически не отличается мы поговорим о старшей версии с чипом ATmega328 и тактовой частотой 16 МГц.

Arduino Pro Mini 5 В

Эта версия снабжена микроконтроллером ATmega328. В отличии от своего младшего собрата, он имеет вдвое большие объемы энергонезависимой и flash памяти. И может похвастаться тактовой частотой в 16 МГц. Узнать о способах прошивки этого микроконтроллера вы можете в моей статье: Как прошить Arduino Pro Mini

Мы советуем покупать платы ардуино в китайских интернет магазинах по следующим причинам:

• Качество практически не отличается от оригинальных плат, произведенных в Италии.
• Цена в разы ниже. Итальянская ардуино про мини стоит около 7$, а в Китае этот микроконтроллер обойдется в 1,5$
• В российских магазинах наценка составляет 100-500%. При этом очень часто под видом оригинальной платы могут продавать китайские, да еще и очень низкого качества.
• На алиэкспрессе вы легко можете найти надежных продавцов с хорошими отзывами.
• Вы можете воспользоваться скидочными купонами и кэшбэк сервисами.

Не забудьте купить и

Характеристики

• Микроконтроллер: ATmega168 или ATmega328
• Предельное напряжение питания: 3,3-12 В и 5-12 В
• Цифровых вводов/выводов: 14
• ШИМ: 6 цифровых пинов могут быть использованы как выводы ШИМ
• Аналоговые выводы: 8
• Максимальная сила тока: 40 mAh с одного вывода и 400 mAh со всех выводов.
• Flash память: 16 кб
• SRAM: 1 кб
• EEPROM: 512 байт
• Тактовая частота: 8 МГц и 16 МГц

Подключение питания к Arduino Pro Mini

Этот микроконтроллер можно питать тремя способами:

• Переходником FTDI, подключенному к 6 соответствующим пинам.
• Подавая стабилизированное напряжение на вывод Vcc. 3,3 В или 5 В в зависимости от версии
• Подавая напряжение на вывод RAW. 3,3-12 В или 5-12 В в зависимости от версии

Распиновка Arduino Pro Mini

Распиновка Arduino Pro Mini

Как уже было написано выше, плата имеет 14 цифровых пинов. На плате они помечены порядковым номером. Они могут быть как входом так и выходом. Рабочее напряжение этих пинов составляет 3,3 В или 5 В.

Аналоговые пины на плате помечены ведущей «A». Эти пины являются входами и не имеют подтягивающих резисторов. Они измеряют поступающее на них напряжение и возвращают значение от 0 до 1024 при использовании функции analogRead(). Эти пины измеряют напряжение с точностью до 0,005 В.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) Arduino Pro Mini

ШИМ выходы у этой платы ни