5$ ปฏิทิน PCB พร้อมนาฬิกาไบนารี: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

สวัสดี! ฉันสร้างปฏิทิน PCB และนาฬิกาไบนารีด้วย Eagle CAD ฉันใช้ ATMEGA328P MCU (จาก Arduino) และเมทริกซ์ LED 9x9 ขนาดสำหรับกระดานของฉันคือ 8 ซม. x 10 ซม. (3.14 นิ้ว x 3.34 นิ้ว) มันเล็กไปหน่อย แต่ก่อนอื่น: Eagle CAD เวอร์ชันฟรีอนุญาตให้ใช้ 80 ซม. ^ 2 และวินาที: ขนาดสูงสุดของ jlcpcb.com สำหรับ 2$ pcb คือ 10 ซม. x 10 ซม. ฉันจะทำงานในเวอร์ชันที่ดีกว่ามากของโปรเจ็กต์นี้ด้วย STM32L series MCU และ DCF77 แต่นี่ก็เป็นโครงการที่เจ๋งและเรียบง่าย ซึ่งคุณสามารถเรียนรู้กระบวนการทั้งหมดว่า PCB ถูกออกแบบและผลิตอย่างไร + วิธีใช้ Arduino เป็นโปรแกรมเมอร์

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการสร้างปฏิทิน PCB ของคุณเอง

ป.ล. มันเป็นภาพต้นแบบแรกของฉันในรูปภาพและวิดีโอ ดังนั้นฉันจึงทำผิดพลาดเล็กน้อย (โชคดีที่ควันวิเศษไม่ออกมา:D) ขนาดทางใหญ่เกินไปในโปรเจ็กต์แรกของฉันและหน้ากากประสานไม่สามารถผ่านการเจาะได้ ดังนั้นข้อความบางส่วน ยังเขียนไม่ครบ ปีที่แล้วคือปี 2021 แทนที่จะเป็นปี 2023 ฉันแก้ไขสิ่งนี้แล้วในไฟล์ที่คุณสามารถดาวน์โหลดได้;)

ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบแผนผัง

ก่อนอื่น คุณควรเลือกตัวควบคุมสำหรับโครงการของคุณ และวิธีที่คุณจะควบคุม LED ฉันเลือก ATMEGA328P เนื่องจากใช้ใน Arduino และสามารถตั้งโปรแกรมใน Arduino IDE ได้ แต่นี่ไม่ใช่ตัวควบคุมที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานต่ำ ฉันขอแนะนำไมโครคอนโทรลเลอร์ซีรีส์ STM32 L สำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ

สำหรับการควบคุม LED ฉันเลือกเมทริกซ์ LED ขนาด 9x9 เนื่องจากเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการควบคุม LED จำนวนมาก (81 ในนั้น) ด้วยพิน GPIO เพียง 18 พิน

ฉันเพิ่ม MOSFET P-channel พิเศษเพื่อควบคุมพลังงานสำหรับ LED ทั้งหมด MOSFET นี้สามารถขับเคลื่อนด้วยสัญญาณ PWM เพื่อควบคุมความสว่างของ LED

สำหรับแบตเตอรี่ฉันเลือก CR2032 (150mAh) แม้ว่าการออกแบบนี้จะค่อนข้างประหยัดพลังงานเพราะมีไฟ LED เพียงดวงเดียวเปิดอยู่ตลอดเวลาและตัวควบคุมสามารถทิ้งไว้ในโหมดสลีปได้ แต่แบตเตอรี่ CR จะอยู่ได้ไม่นานเกินไป สำหรับโครงการต่อไปของฉัน ฉันจะใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้พร้อมพอร์ต USB 5V

ฉันเลือกใช้ออสซิลเลเตอร์ภายใน ATMEGA328P เพราะสามารถลดลงเหลือ 1Mhz หรือน้อยกว่านั้นเพื่อการใช้พลังงานที่ดีขึ้น แต่มีปัญหากับความเสถียรของความถี่สัญญาณนาฬิกาภายใน (จะมีข้อผิดพลาดบางวินาทีใน 24 ชั่วโมง)

ขั้นตอนที่ 2: ออกแบบ PCB

ฉันแนะนำวิดีโอนี้ให้เริ่มต้นด้วย Eagle และค้นหาใน forums.autodesk.com หากคุณมีปัญหา คุณสามารถดาวน์โหลดและใช้ไฟล์ gerber ของฉันได้ หากคุณไม่ต้องการสร้างการออกแบบของคุณเอง ใน Eagle เพียงนำเข้าไฟล์ gerber File->Import->Gerber

ในเลเยอร์ Eagle CAD 21 และ 22 คุณสามารถเปลี่ยนข้อความและเพิ่มกราฟิกลงใน PCB ได้ Eagle Layers

บทช่วยสอนที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับวิธีการเพิ่มกราฟิกให้กับ Eagle PCB: การเพิ่มกราฟิกที่กำหนดเองให้กับเลย์เอาต์ EAGLE PCB

ขั้นตอนที่ 3: สร้าง PCB. ของคุณ

แก้ไข: คำแนะนำที่ดีในการทำ PCB: DIY Professional Double Sided PCB

แน่นอน คุณสามารถทำเองได้ แต่ทุกวันนี้ การผลิต PCB ในประเทศจีนนั้นถูกกว่าและมีคุณภาพดีกว่ามาก จาก JLCpcb.com คุณจะได้รับ 10x10cm 10 ชิ้น ในราคาเพียง 2USD ปัญหาของ JLCpcb.com คือเมื่อคุณเลือกสีอื่นเป็นสีเขียวมาตรฐาน (สีดำคือ 17USD:() ฉันยังแนะนำ elecrow.com เพราะทุกสีมีราคา 4.90$ (ยกเว้นสีดำด้านและสีม่วง)

ตัวอย่างง่ายๆ วิธีการสั่งซื้อ PCB จาก JLCpcb:1) กด "QUOTE NOW"

2) กด "เพิ่มไฟล์เกอร์เบอร์ของคุณ"

3) อัพโหลด zip หรือ rar

4) คุณสมบัติทั้งหมดสามารถปล่อยให้เป็นค่าเริ่มต้นได้

*สิ่งเดียวที่คุณควรเปลี่ยนจากคุณสมบัติคือ PCB Color (แพงกว่านิดหน่อย) ในกรณีนี้มันถูกกว่าที่จะสั่งซื้อพวกเขาใน www.elecrow.com

ขั้นตอนที่ 4: การบัดกรี

ถ้าคุณทำซ้ำโครงการของฉัน นี่เป็นขั้นตอนที่ยากที่สุดเพราะฉันใช้ 0603 SMD LEDs และ 0402 ตัวต้านทาน แต่จริงๆ แล้วการบัดกรีชิ้นส่วนเล็กๆ นั้นไม่ยากหากคุณมีเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับงานนี้ สำหรับฉันใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงในการประสานส่วนประกอบทั้งหมด ฉันเรียนรู้วิธีการบัดกรีจากตัวต้นแบบเอง: EEVblog #997 วิธีการบัดกรีส่วนประกอบ Surface Mount

ฉันใช้แหนบที่แหลมคมและปลายหัวแร้งบัดกรีขนาดเล็ก Amazon link

ใช้เป็นลวดบัดกรีที่บางที่สุดเท่าที่คุณจะทำได้!

ขั้นตอนที่ 5: การเขียนโปรแกรม

คำเตือน: ถอดแบตเตอรี่ออกก่อนที่คุณจะเชื่อมต่อกับ Arduino Ardunino ใช้งานได้กับ 5V แต่แบตเตอรี่เป็น 3V ฉันไม่ได้เพิ่มไดโอดแบบอนุกรมด้วยแบตเตอรี่เพราะ 3V-Vdiode_drop น่าจะเป็น 2.7V อย่างดีที่สุด

ขั้นแรกให้ทำตามบทช่วยสอนนี้เกี่ยวกับวิธีตั้งค่า Arduino เป็น ISP เพื่อให้คุณเย็นโปรแกรม ATMEGA328P ด้วย Arduino IDE ในคำแนะนำ ให้ทำตามตัวอย่างวงจรขั้นต่ำ (การกำจัดนาฬิกาภายนอก) หากคุณมี Arduino พร้อม SMD MCU คุณสามารถทำตามคำแนะนำนี้: Arduino-Leonardo-as-Isp

คุณสามารถดาวน์โหลดสเก็ตช์ Calendar.ino ของฉันและตรวจดูว่ามันทำงานอย่างไร ยังมีคุณสมบัติบางอย่างที่ขาดหายไป (ตั้งเวลาด้วยปุ่ม โหมดสลีป และการคำนวณปีอธิกสุรทิน) คำสั่ง IF สามารถแทนที่ด้วยคำสั่ง SWITCH หรือแม้กระทั่งกับอาร์เรย์

ขั้นตอนที่ 6: นาฬิกาไบนารี

นาฬิกาไบนารีแสดงเวลาในรูปแบบไบนารี นาฬิกาไบนารี วิกิพีเดีย

หากคุณไม่ใช่โปรแกรมเมอร์ในตอนแรกอาจดูแปลก แต่นี่เป็นวิธีที่ดีในการทำความคุ้นเคยกับเลขฐานสอง;)

ขั้นตอนที่ 7: โครงการ BOM และไฟล์ Gerber

ไฟล์ calendar_main_sch.txt มีทุกส่วนสำหรับโปรเจ็กต์นี้ (เปิดด้วย notepad หรือ notepad++ เพื่อการจัดรูปแบบที่ถูกต้อง)

ตัวต้านทาน R1 ถึง R77 เป็นตัวต้านทานจำกัดกระแสไฟ LED และสามารถมีได้ตั้งแต่ 100 ถึง 400 โอห์ม แต่ฉันแนะนำให้ใช้ตัวต้านทาน 220 โอห์ม คุณสามารถอ่านบทช่วยสอนนี้สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม: วิธีคำนวณตัวต้านทานแบบอนุกรมสำหรับ LED

Q10 ถึง Q18 เป็น N-channel MOSFETS ในกรณี SOT-23 คุณสามารถใช้ MOSFET โหมด N-channel Enhancement ใดก็ได้ แต่ให้ตรวจสอบในพารามิเตอร์แผ่นข้อมูล: "Gate Threshold Voltage" ค่าสูงสุดต้องต่ำกว่า 3V

caledar_main_sch.zip มีไฟล์ gerber ทั้งหมด (ไฟล์เหล่านี้ได้รับการแก้ไขแล้วด้วยขนาดที่เล็กกว่าเพื่อให้หน้ากากประสานสามารถครอบคลุมได้อย่างเต็มที่และ Vias จะไม่ปรากฏให้เห็นและปีที่แล้วคือปี 2023) คุณสามารถนำเข้าได้ใน Eagle หรืออัปโหลดไปที่ JLCpcb และ "QUOUTE NOW"

Calendar.rar คือโครงการ Eagle CAD ทั้งหมดของฉัน คุณควรไปที่ตัวจัดการห้องสมุดและเพิ่มตำแหน่งห้องสมุด ใน Eagle: Library->open library manager->Avalable->Browse->add Libraries location->คลิกที่ library->use