บอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino: 13 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

คุณครองเทคโนโลยี Arduino หรือไม่? ถ้าคุณไม่ครอบงำ อาจเป็นเพราะมันครอบงำคุณ

การรู้จัก Arduino เป็นขั้นตอนแรกสำหรับคุณในการสร้างเทคโนโลยีประเภทต่างๆ ดังนั้นขั้นตอนแรกคือให้คุณเชี่ยวชาญการทำงานเต็มรูปแบบของบอร์ด Arduino

ในคำแนะนำนี้ คุณจะได้เรียนรู้ทีละขั้นตอนเพื่อควบคุมวงจรที่สมบูรณ์ของบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino

ดังนั้น เป้าหมายของเราคือสอนวิธีสร้าง Arduino Compatible Board ของคุณเองที่มีขนาดและขนาดเท่ากันของ Arduino UNO ผ่านโครงการด้วย JLCPCB Arduino Compatible Board มูลค่า $2

ต่อจากนี้เราจะนำเสนอรายการวัสดุทั้งหมดและอธิบายวิธีการทำงานของวงจรและสร้างบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino PCB โดยใช้ซอฟต์แวร์ EasyEDA

เสบียง

• 01 x คริสตัล 16 MHz
• 02 x 22pF ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก
• 01 x ATMEGA328P
• 02 x ตัวเก็บประจุแบบอิเล็คโทรไลต์ 0.1 ยูเอฟ
• 02 x ตัวเก็บประจุแบบอิเล็คโทรไลต์ 0.33 uF
• ขั้วต่อแจ็ค 01 x 2.1 มม.
• 01 x ตัวเก็บประจุเซรามิก 100nF
• 04 x ตัวต้านทาน 1kR
• 01 x ตัวต้านทาน 10kR
• 04 x LED 3 มม.
• 01 x หัวเข็ม 2x3 - 2.54 mm
• 01 x ไดโอด 1N4001
• 01 x ASM1117 3.3V
• 01 x ASM1117 5V
• 01 x หัวเข็ม 1x5 - 2.54 มม.
• 01 x ปุ่มสวิทช์ 6x6x5 mm

ขั้นตอนที่ 1: ครอบครอง Arduino UNO Electronic Schematic

ขั้นตอนแรกในการครอบครองเทคโนโลยี Arduino คือการรู้จัก Arduino Electronic Schematic จากวงจรอิเล็กทรอนิกส์นี้ เราจะเรียนรู้วิธีการทำงานของบอร์ด Arduino และวิธีสร้างบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino ของเราเองด้วย

ต่อจากนี้เราจะนำเสนอโครงการเต็มรูปแบบของ Arduino Compatible Board

ใน Arduino Electronic Circuit มีวงจรสำคัญหลายวงจรที่แสดงด้านล่าง:

• พาวเวอร์ซัพพลาย;
• รีเซ็ตวงจร;
• การเขียนโปรแกรมวงจร;
• วงจรออสซิลเลเตอร์;
• วงจรของไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGA328P;
• ตัวส่งสัญญาณวงจรไฟ LED;
• ตัวเชื่อมต่อสำหรับพิน Atmega328P

ตามวงจร เราจะสร้าง Arduino Compatible Board

ขั้นตอนที่ 2: แผนผังอิเล็กทรอนิกส์ของบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ของบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino แสดงไว้ด้านล่าง วงจรนี้มีส่วนต่าง ๆ ดังต่อไปนี้:

• พาวเวอร์ซัพพลาย;
• รีเซ็ตวงจร;
• การเขียนโปรแกรมวงจร;
• วงจรออสซิลเลเตอร์;
• วงจรของไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGA328P;
• ตัวส่งสัญญาณวงจรไฟ LED;
• ตัวเชื่อมต่อสำหรับพิน Atmega328P

ต่อจากนี้เราจะนำเสนอวิธีการทำงานแต่ละส่วนของวงจรนี้

ขั้นตอนที่ 3: วงจรของพาวเวอร์ซัพพลาย

วงจรไฟฟ้าใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับแผงวงจรที่เข้ากันได้กับ Arduino ทั้งหมด วงจรนี้มีแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน 3 แบบ ได้แก่ แรงดันไฟฟ้าขาเข้า 5V และ 3.3V ที่ขาขั้วต่อของการ์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino

วงจรนี้สามารถจ่ายไฟได้ตั้งแต่ 7V ถึง 12V อย่างไรก็ตาม เราแนะนำให้จ่ายไฟสูงสุดที่ 9V

หลังจากจ่ายไฟให้กับวงจรด้วยขั้วต่อแจ็ค 2.1 มม. แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะผ่านวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า 2 วงจร

แรงดันไฟฟ้าถูกควบคุมโดย AMS1117 5V IC และ AMS1117 3.3V IC AMS1117 5V IC ใช้เพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้า 5V ที่ควบคุมเพื่อจ่ายพลังงานให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGA328P แม้ว่าชิพ AMS1117 จะใช้เพื่อให้แรงดันไฟฟ้า 3.3V บนขั้วต่อของบอร์ด แต่จะจ่ายไฟให้กับโมดูลและเซ็นเซอร์บางตัวที่ใช้ค่าแรงดันไฟฟ้านี้ในการทำงาน

ขั้นตอนที่ 4: รีเซ็ตและวงจรออสซิลเลเตอร์

วงจรรีเซ็ตประกอบด้วยปุ่มและตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับพิน 1 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGA328P เมื่อกดปุ่ม พินรีเซ็ตจะได้รับแรงดันไฟ 0V ด้วยวิธีนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์จะถูกรีเซ็ตด้วยตนเองโดยปุ่ม

ตอนนี้ วงจรออสซิลเลเตอร์ประกอบด้วยคริสตัลและตัวเก็บประจุเซรามิกสองตัวดังที่แสดงในแผนผังอิเล็กทรอนิกส์ที่นำเสนอ

ขั้นตอนที่ 5: ATMEGA328P แผนผังอิเล็กทรอนิกส์

วงจร ATMEGA328P แสดงในรูปด้านบน เพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGA32P ทำงานได้ จำเป็นต้องมีสามสิ่ง:

• รีเซ็ตวงจร
• วงจรคริสตัลออสซิลเลเตอร์ 16MHz;
• วงจรไฟฟ้า 5V

ก่อนหน้านี้มีการนำเสนอวงจรรีเซ็ตและออสซิลเลเตอร์ ในที่สุด การจ่ายไฟ 5V ได้มาจากเอาต์พุตแรงดันไฟของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า AMS1117 5V เขามีหน้าที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าและจ่ายไฟให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGA328P

ตอนนี้เราจะนำเสนอวงจรการเขียนโปรแกรม ATMEGA328P CHIP และไฟ LED ส่งสัญญาณบนวงจร

ขั้นตอนที่ 6: วงจรการเขียนโปรแกรม ATMEGA328P CHIP และ LED สัญญาณในวงจร

ในบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino นี้ไม่มีพอร์ต USB ด้วยวิธีนี้ เราจะใช้โมดูลตัวแปลง USB-TTL

โมดูลที่ใช้ในการตั้งโปรแกรม ATMEGA328P คือ FT232RL โมดูลนี้ใช้เนื่องจากมีพิน DTR ผ่านโมดูลนี้ เราจะเชื่อมต่อมันในพินตัวผู้ส่วนหัวและตั้งโปรแกรม ATMEGA328P ผ่าน 5 พิน

พินที่ใช้ในการตั้งโปรแกรมคือ VCC(+5V), GND, RX, TX และ DTR

นอกจากวงจรนี้แล้ว ยังมี LED In-Circuit Signaling LED อีกด้วย LED นี้ใช้เพื่อส่งสัญญาณเมื่อบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino เปิดอยู่

เมื่อแผงวงจรได้รับพลังงาน แรงดันไฟฟ้าของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า AMS1117 5V จะไปถึง LED นี้และจะได้รับพลังงาน

สุดท้าย เรามีขั้วต่อบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino

ขั้นตอนที่ 7: ตัวเชื่อมต่อและ Arduino UNO Shape

เพื่อสร้างประสบการณ์ผู้ใช้ที่ดีกับบอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino เราใช้รูปร่างที่คล้ายกับบอร์ด Arduino UNO

อย่างที่เห็น พินทั้งหมดของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่ออยู่ใน Arduino UNO Shape ด้วยวิธีนี้ แผงวงจรพิมพ์ของเราจะเป็นรูปทรงของ Arduino UNO ตามที่ระบุไว้ข้างต้น

ผ่านรูปร่างผู้ใช้จะมีประสบการณ์ที่ดีคล้ายกับ Arduino UNO

ดังนั้นด้วยแผนผังอิเล็กทรอนิกส์นี้ เราจึงสร้างโครงการของแผงวงจรพิมพ์

ขั้นตอนที่ 8: โครงการแผงวงจรพิมพ์

ในการสร้าง Arduino Compatible Board โปรเจ็กต์นี้ได้รับการพัฒนาผ่านสภาพแวดล้อมโครงการ EasyEDA PCB

ด้วยวิธีนี้ ส่วนประกอบทั้งหมดจะถูกจัดระเบียบและด้านหลัง ร่องรอยจะถูกสร้างขึ้น ดังนั้น PCB ที่นำเสนอข้างต้นจึงถูกสร้างขึ้นด้วยรูปทรงที่คล้ายกับ Arduino UNO ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้

ในรูปด้านบน แผงวงจรแสดงในรูปแบบแผนผัง 2D และ 3D

ในที่สุด หลังจากทำแผงวงจรแล้ว ไฟล์ Gerber ก็ถูกสร้างขึ้นและจัดส่งสำหรับการผลิตที่บริษัท JLCPCB Electronic Circuit Board

ขั้นตอนที่ 9: แผงวงจรพิมพ์ที่รองรับ Arduino

ด้านบนจะนำเสนอผลลัพธ์ของแผงวงจรพิมพ์ที่เข้ากันได้กับ Arduino เท่าที่เห็นแผงวงจรพิมพ์มีคุณภาพดีและต้นแบบทำงานได้โดยไม่มีปัญหา

หลังจากประเมินวงจรทั้งหมดของแผงวงจรพิมพ์แล้ว เราประกอบส่วนประกอบแผงวงจรพิมพ์ใน PCB

ขั้นตอนที่ 10: ประกอบแผงวงจรพิมพ์

Arduino Compatible Board นั้นง่ายต่อการประกอบส่วนประกอบต่างๆ เท่าที่เห็นในโครงสร้าง มันมี 29 ส่วนประกอบที่จะประสานในโครงสร้างของคุณ ด้วยวิธีนี้ มีส่วนประกอบเพียง 27 ชิ้นเท่านั้นที่ประกอบเข้าด้วยกันผ่านรูเจาะทะลุ ดังนั้น 93.1% ของส่วนประกอบที่ใช้ในบอร์ดนี้สามารถบัดกรีให้ผู้ใช้ทุกคนได้

ส่วนประกอบ SMD อีก 2 ชิ้นนั้นง่ายต่อการบัดกรีในพื้นผิว PCB

ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถใช้ PCB นี้เพื่อสอนนักเรียนเกี่ยวกับวิธีสร้าง Arduino Compatible Board ของคุณเองและผลิตกิจกรรมอื่นๆ

สุดท้าย เราจะสร้างกล่องของเราด้วยการตัดด้วยเลเซอร์เพื่อปิดบอร์ด Arduino Compatible ของเรา

ขั้นตอนที่ 11: กล่องใส่ของสำหรับบอร์ดที่รองรับ Arduino

กล่องตัดด้วยเลเซอร์ออกแบบมาเพื่อจัดเก็บวงจร Arduino และป้องกัน กล่องนี้สามารถทำด้วยแผ่นใยไม้อัดความหนาแน่นปานกลางหรือวัสดุอะคริลิคและต้องสร้างด้วยวัสดุเดียว

สำหรับการผลิตกล่องหุ้ม เราใช้ซอฟต์แวร์ Maker Case ออนไลน์ ดังนั้น ด้วยซอฟต์แวร์นี้จึงสามารถแทรกพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความกว้าง ความสูง และความลึกได้

ในที่สุดเราก็มีแผงวงจรพิมพ์ของเราอยู่ในกล่องหุ้ม

ขั้นตอนที่ 12: ดาวน์โหลดไฟล์ของ Arduino Compatible Board

กรณีที่คุณต้องการดาวน์โหลดไฟล์ PCB เพื่อผลิต PCB ของคุณ คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ในลิงค์ต่อไปนี้:

ดาวน์โหลดไฟล์ PCB โครงการ

ขั้นตอนที่ 13: การรับทราบ

ขอบคุณ JLCPCB ที่เสนอโครงการโอเพ่นซอร์สบอร์ดที่เข้ากันได้กับ PCB Arduino เพื่อจัดทำบทความนี้