การ์ดคริสต์มาสและเครื่องประดับที่แฮ็กได้: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

การ์ดวันหยุดที่กะพริบและส่งเสียงบี๊บทำให้เราทึ่งเสมอ นี่คือเวอร์ชัน DIY ที่แฮ็กได้ของเราซึ่งสร้างด้วย ATtiny13A และไฟ LED สองสามดวง - กดปุ่มเพื่อเล่นการแสดงแสงสีสั้นๆ บนต้นไม้ เรากำลังส่งสิ่งเหล่านี้ให้กับเพื่อนและครอบครัวในปีนี้ มันเป็นของขวัญทำมือ แฮ็กได้ และการสร้างก็สนุกดี คำแนะนำนี้จะอธิบายการออกแบบของเรา จากนั้นคุณสามารถคว้าไฟล์โอเพนซอร์สและสร้างไฟล์ของคุณเองได้

การ์ดยังเป็นการแสดงความเคารพต่อชุดเครื่องประดับต้นคริสต์มาสที่กะพริบของ Velleman และชุดอุปกรณ์อ้างอิงถึง Adafruit Promise (คุณรู้หรือไม่ว่า Velleman มีชุดนาฬิกาหลอด nixie จริงๆ!)

คุณสามารถซื้อสำเนาบัตรของเราได้ที่ Seeed Studio การ์ดที่ประกอบเป็น ($ 15) และชุดสำหรับนักบัดกรีที่ชอบการผจญภัยคือ $ 12 คุณยังสามารถดูบทความนี้พร้อมการจัดรูปแบบดั้งเดิมได้ที่ DangerousPrototypes.com

ขั้นตอนที่ 1: ฮาร์ดแวร์ - ATtiny13A

แผนผังและ PCB ถูกสร้างขึ้นด้วย Cadsoft Eagle เวอร์ชันฟรีแวร์ ดาวน์โหลดไฟล์การออกแบบล่าสุดและเฟิร์มแวร์บนหน้า Google Code ของโครงการ

AVR ATTINY-13A

ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEL ATtiny13A (IC1) ขนาดเล็กเป็นสมองของวงจร หนึ่งพิน (PWM) จะกะพริบไฟ ส่วนพินอื่นๆ ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมและการจ่ายไฟ คุณอาจได้รับเอฟเฟกต์ที่คล้ายกันด้วยตัวจับเวลา 555 หรือส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง แต่เป้าหมายของเราคือการเรียนรู้เกี่ยวกับตระกูลไมโครคอนโทรลเลอร์ใหม่และทำอะไรที่แฮ็คได้ง่าย

ATtiny ต้องการตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10K (R1) เพื่อยึดพินรีเซ็ตให้สูง สวิตช์สัมผัสขนาดเล็ก (S1) จะรีเซ็ต ATtiny โดยเชื่อมต่อพินรีเซ็ตกับกราวด์ชั่วคราว ตัวเก็บประจุ 0.1uF (C1) แยกชิปออกจากแหล่งจ่ายไฟ

ขั้นตอนที่ 2: ฮาร์ดแวร์ - การเขียนโปรแกรมและแบตเตอรี่

ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATtiny ได้รับการตั้งโปรแกรมผ่านการเชื่อมต่อ In System Programming (ISP) แบบหกพิน ส่วนหัวของ ISP จะหันไปทางด้านหลังของการ์ด เราสร้างโพรบการเขียนโปรแกรมเพื่อหลีกเลี่ยงการบัดกรีส่วนหัวของพินบนบอร์ด

จ่ายไฟโดยเซลล์แบบเหรียญลิเธียมแบบเหรียญขนาด 20 มม. (BAT1) 3 โวลต์ที่ด้านหลังของ PCB ผู้ถือควรทำงานกับเซลล์เหรียญปี 2025 หรือ 2032 ATtiny จะทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้า จนถึง 1.8 โวลต์

ขั้นตอนที่ 3: ฮาร์ดแวร์ - ไฟ LED แบบต้นไม้

ไฟ LED ต้นไม้

ไฟต้นคริสต์มาสขนาดเล็กวิบวับของเราคือ 0805 LED ติดบนพื้นผิว (LED1-10) LED แต่ละตัวมีตัวต้านทานจำกัดกระแส (R3-12) เราใช้ตัวต้านทาน 390ohm ประมาณ 3mA ที่ 3 โวลต์ และ 8mA ที่ 5 โวลต์ระหว่างการพัฒนา ไฟ LED ทั้ง 10 ดวงใช้ร่วมกันประมาณ 30mA เมื่อใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

30mA เป็นกระแสไฟมากเกินไปที่จะจ่ายไฟหรือจมบนพิน ATtiny ทรานซิสเตอร์ NPN (T1) จะเปลี่ยนการเชื่อมต่อกราวด์ของ LED แทน ทรานซิสเตอร์ยังต้องการตัวต้านทานพื้นฐาน (R2) เพื่อจำกัดกระแสที่ดึงออกจากพินของไมโครคอนโทรลเลอร์ ไฟ LED จะต้องเชื่อมต่อในทิศทางที่ถูกต้อง มิฉะนั้น ไฟจะไม่สว่าง ไฟ LED แบบทะลุผ่านมักจะมีตะกั่วที่ยาวกว่าหนึ่งเส้นซึ่งระบุด้านอุปทานที่เป็นบวก (แอโนด) ไฟ LED SMD มีขอบสีเขียว และบางครั้งก็มีลูกศรอยู่ด้านหลังเพื่อระบุการเชื่อมต่อกราวด์ (แคโทด) แผนภูมินี้แสดงการวางแนวที่ถูกต้องสำหรับ LED แต่ละดวง การต่อสายดินควรชี้ไปในทิศทางเดียวกับลูกศร

ขั้นตอนที่ 4: ฮาร์ดแวร์ - PCB และรายการอะไหล่

แผนผังและ PCB ถูกสร้างขึ้นด้วย Cadsoft Eagle เวอร์ชันฟรีแวร์ ดาวน์โหลดไฟล์การออกแบบล่าสุดและเฟิร์มแวร์บนหน้า Google Code ของโครงการ เราทำ PCB ด้วยบริการโฆษณาชวนเชื่อของ Seeed Studio บอร์ดเพิ่มเติมจากคำสั่งซื้อของเราอยู่ในร้าน Seeed เราคาดว่า PCB สีเขียว แต่ได้สีดำ - PCB สุดท้ายจะเป็นสีแดง

เราใช้จุดแวะ ส่วนประกอบ และซิลค์สกรีนเพื่อสร้างธีมคริสต์มาส นี่เป็นการทดลองครั้งแรกของเรา บางทีมันอาจจะกลายเป็นประเพณีวันหยุดที่เราปรับปรุงทุกปี PCB สุดท้ายควรมีจุดแวะสีเงินที่มองเห็นได้บนต้นไม้ เราไม่ได้ทำให้มันใหญ่พอบนต้นแบบ นอกจากนี้เรายังนำปีออกด้วย ดังนั้นหากส่งไม่ทันช่วงคริสต์มาส สามารถใช้อีกครั้งได้ในภายหลัง

นี่คือ PCB สองชั้นที่มีชิ้นส่วนทั้งสองด้าน เราเริ่มที่ส่วนหน้า โดยบัดกรีชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ (IC1) และสวิตช์ (S1) จากนั้นจึงเพิ่มพาสซีฟขนาดเล็กกว่า เช่น ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ ที่ใส่แบตเตอรี่อยู่ที่ด้านหลังของ PCB เราบัดกรีมันจนสุดเพื่อให้พื้นผิวการทำงานเรียบและมั่นคงในขณะที่เราทำงานที่ด้านหน้า

หากคุณกำลังบัดกรี PCB ด้วยตัวเอง ต้องแน่ใจว่าคุณมีแหนบที่มีปลายแหลมเพื่อวางและยึดส่วนประกอบต่างๆ คุณจะต้องใช้ฟลักซ์เพื่อให้ทุกอย่างไหลลื่น และไส้ตะเกียงทองแดงเพื่อทำความสะอาดบัดกรีส่วนเกิน เราใช้ Blu-Tack สำหรับทุกสิ่งทุกอย่าง

ส่วนรายการ

ชื่อ	ปริมาณ	มูลค่า (ขนาด)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	ตัวเก็บประจุ 0.1uf (0805)
T1	1	ทรานซิสเตอร์ NPN 200ma+ 100hfe+ (SOT23)
R1	1	ตัวต้านทาน 10,000 โอห์ม (10K) (0805)
R2-R12	10	ตัวต้านทาน 390 โอห์ม (390R) (0805)
LED1-10	10	ไฟ LED หลากสี (0805)
S1	1	สวิตช์สัมผัสขนาดเล็ก (SMD)
ค้างคาว	1	ที่ใส่แบตเตอรี่ 20 มม. (SMD)
เซลล์	1	แบตเตอรี่ 20 มม. (CR-2025)

ขั้นตอนที่ 5: เฟิร์มแวร์

เฟิร์มแวร์เขียนด้วยภาษา C โดยใช้คอมไพเลอร์ AVR-GCC แบบโอเพ่นซอร์สพร้อม AVRStudio ดาวน์โหลดไฟล์การออกแบบล่าสุดและเฟิร์มแวร์บนหน้า Google Code ของโครงการ ตั้งโปรแกรมเฟิร์มแวร์ผ่านส่วนหัวการเขียนโปรแกรม 6pin ISP ด้วยบางอย่างเช่น STK500 หรือ USBtinyISP เรารู้สึกตื่นเต้นมากที่ได้ใช้คอมไพเลอร์แบบโอเพนซอร์สสำหรับโครงการนี้

เมื่อมีการจ่ายไฟให้กับวงจร ATtiny จะเรียกใช้โปรแกรมง่ายๆ ที่จะกระตุ้นไฟต้นคริสต์มาส เมื่อโปรแกรมเสร็จสิ้น ชิปจะเข้าสู่โหมดสลีปจนกว่าจะรีเซ็ตโดยการกดปุ่มหรือเปลี่ยนแบตเตอรี่

โปรแกรมเฟดดิ้งใช้ซอฟต์แวร์ปรับความกว้างพัลส์เพื่อหรี่ไฟ LED ATtiny13A มีฮาร์ดแวร์ PWM แต่มีเอาต์พุตบนพิน ISP ที่มีการใช้งานอยู่แล้ว เป็นไปได้ที่จะแบ่งปันหมุดการเขียนโปรแกรมกับฟังก์ชันอื่น ๆ เนื่องจากเรายังไม่พร้อมที่จะทำในโปรเจ็กต์นี้

เมื่อโปรแกรมเสร็จสิ้น ชิปก็จะเข้าสู่โหมดสลีปตลอดไป ซึ่งแตกต่างจากโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์หลายๆ โปรแกรมที่กลับมาทำงานต่อจากโหมดสลีปโดยมีการขัดจังหวะการเปลี่ยนพิน การกดปุ่มจะรีเซ็ต ATtiny และเริ่มโปรแกรมอีกครั้ง

ขั้นตอนที่ 6: ก้าวต่อไป

เรามีไอเดียมากมายสำหรับการ์ดวันหยุดในอนาคต - ช่อง LED หลายช่อง, ไฟ LED เปลี่ยนสี, เสียง, การควบคุมมาตรความเร่ง, การตรวจจับการสัมผัสแบบ capacitive, หน้าจอ LCD, epaper, PCB ที่ตัดตามเทศกาล และอีกมากมาย เราไม่ได้ใช้ bootloader ในโปรเจ็กต์นี้ แต่นี่คือการพูดคุยถึงตัวเลือกที่เป็นไปได้

คุณจะทำอย่างไร? คุณมีเคล็ดลับสำหรับการ์ดใบนี้หรือไอเดียสำหรับการ์ดในอนาคตไหม รับหนึ่งอัน

Seeed Studio มีการ์ดประกอบหรือเป็นชุด ชุดประกอบด้วยชิ้นส่วนยึดพื้นผิวขนาด 0805 ซึ่งไม่ใช่สำหรับทุกคน นี่เป็นโครงการแรกของเราที่จะนำเสนอเป็นชุด เรารู้สึกตื่นเต้นที่จะได้เห็นว่ามีผู้คนสนใจชุด SMD กี่คน นี่จะเป็นการวิ่งที่จำกัดมาก โดยรวมแล้วน่าจะ 100-200 ดังนั้น รีบคว้าไว้ก่อนเลย!

• สร้างการ์ดของคุณเองจากไฟล์การออกแบบโอเพนซอร์สและเฟิร์มแวร์ของเรา
• บัตรประกอบคือ $15 ที่ Seeed Studio PCB จะเป็นสีแดง เฟิร์มแวร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้และรวมแบตเตอรี่
• ชุดอุปกรณ์ราคา $12 ที่ Seeed Studio PCB จะเป็นสีแดง เฟิร์มแวร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้และรวมแบตเตอรี่

เราต้องการจัดส่งคำสั่งซื้อให้ทันช่วงคริสต์มาส แต่มีโอกาสสำคัญที่อาจไม่เกิดขึ้น Seeed Studio กำลังทำงานกับการ์ดจำนวนไม่มาก ซึ่งจะช่วยให้จัดส่งได้เร็วขึ้น หวังว่าพวกเขาจะมาทันช่วงคริสต์มาส แต่การจัดส่งจะแน่นมาก เราจะโพสต์การอัปเดตด้านการผลิตเมื่อเราได้รับ

มีสีเงิน วันหยุดบัดกรี!