Етапи створення материнської плати Project PM CS Open CourseWare
Варіант Atmel AVR ATmega16
УВАГА! Кроки, представлені в цьому посібнику, проведуть вас до виготовлення дошки та НЕ ПРЕДСТАВЛЮЮТЬ ВСІ КРОКИ, яких слід виконати, до найдрібніших деталей, щоб зробити функціональну дошку ВСІ ПІДКЛЮЧЕННЯ, присутні в електронній схемі, ПОВИННІ БУТИ ВИКОНАНІ (включаючи GND до GND).
Деталі купуються (деякі речі можуть відрізнятися, наприклад, штепсель для джерела напруги, який ви маєте, колір деталей, розмір універсальної пластини з вибраними отворами). На малюнку нижче представлені всі деталі, необхідні для складання збірки для проекту.
Інструменти, якими ви будете користуватися, такі: letcon, мультиметр, зачищаюча паста (саказ) та флюдор, плоскогубці для різання дроту
Перед тим, як почати клеїти, враховуйте наступні правила:
Якщо ви (поки) не знаєте, як користуватися мультиметром, дотримуйтесь інструкцій нижче:
Виготовлення плити (Розташування деталей та склеювання)
Letcon є активним елементом у процесі склеювання. Він забезпечує тепло, необхідне для плавлення олова. Він повинен бути низької потужності (20-30 Вт), щоб не перегрівати деталі і не бути занадто великим.
Фтор виглядає як дріт, але насправді це олов’яна трубка (олово + свинець), наповнена пастою для видалення. Під впливом повітря мідь окислюється (змінює колір з глянцевої міді на матово-коричневий). Цей оксид запобігає злипанню мідного олова. Для видалення використовуйте зачистну пасту (мішок).
Щоб дізнатися, як правильно зробити припої, дотримуйтесь підручника нижче:
Як пояснювалось у підручнику вище, склейте шматочки лайконом згідно з наступною процедурою:
На послідовних роз'ємах нумерація написана на пластиковій стороні.
Інтерфейс програмування
Інтерфейс програмування - це перший крок у оснащенні вашої дошки проектів. Його схема підключення наведена нижче:
Вставте роз'єм материнської плати DB9 на край тестової плати з штифтами 6,7,8,9 на чистій стороні (без міді), а решту збоку з мідними накладками, дбаючи про те, щоб штифти знаходились біля отворів, як на малюнку.
Підключіть штирі 6 і 7 від розетки та резистор R7 4.7k на стороні без припою (див. Малюнок нижче). Потім приклейте інший резистор 4.7K (R6) до клеми 4 штекера. Далі приклейте стабілітрони (D1 і D2) до інших кінців резисторів. Зверніть увагу на полярність, катод діодів позначений чорною лінією.
Припаяйте аноди діодів разом із штифтом 5 із послідовного штекера, як на малюнку нижче. Ця точка становить монтажний стіл.
Продовжуйте припаювати резистор R3 (15K), одним кінцем до землі (діодні аноди), а іншим кінцем до основи транзистора BC547. Також до основи транзистора приклейте контакт резистора R2 (10K), як на малюнку нижче. Випромінювач транзистора також повинен бути підключений до землі і залишити колектор вільним на даний момент.
Інший контакт R2 повинен доходити до клем 3 послідовного штекера. Для цього вам потрібно зробити ремінець із шматком ізольованого дроту, взятого з кабелю UTP, як показано нижче:
Модуль живлення
Існує два способи активувати збірку. Перший (і найпростіший) - використовувати 5 стабілізованих вольт від порту USB. Для цього вам знадобиться лише штекер типу USB A та подовжувач. Розпірка для штекера USB така:
Якщо ви виберете потужність USB, у вас є недолік, що ваше кріплення не зможе споживати більше 500 мА, це значення, навколо якого порт обмежений. Якщо ви хочете використовувати у своєму проекті компоненти з високим струмом споживання (лампи, двигуни, нагрівальні елементи, реле), ви можете вдатися до крайніх заходів або скористатися зовнішнім джерелом живлення від адаптера. Для цього джерела живлення вам потрібен стабілізатор напруги (LM7805). Його роль полягає в тому, щоб приймати напругу з адаптера (мінімум 6,5-7 вольт) і забезпечувати стабілізовану вихідну напругу, в нашому випадку 5 вольт. Розпірка для LM7805 така:
Приклейте LM7805 разом із конденсатором C11 (100 нФ) у нижньому лівому куті плати, як на малюнку. Штифт 3 7805 подаватиме напругу 5 вольт, зазначену на діаграмі Vcc.
Продовжуйте з світлодіодом живлення та опору R4 (1K). Зверніть увагу на полярність світлодіода, довший штифт є анодом, і ви приклеїте його до Vcc. Ви збираєтеся зробити довший ремінець для підключення столу від джерела живлення до столу з інтерфейсу програмування. Було б добре, якщо б ви використовували однаковий кольоровий кабель для сигналу, наприклад синій для столу та помаранчевий для Vcc. Нарешті це повинно виглядати на малюнках нижче:
Потім підключіть адаптер і вперше підключіть плату. Адаптер, який ви використовуєте, повинен мати вихідну напругу не менше 7 вольт. Для підключення вам знадобиться роз’єм, що відповідає типу штекера в адаптері. Найпростішим рішенням було б відрізати штепсельну вилку від адаптера та зв’язати дроти безпосередньо. Я не рекомендую цього, особливо якщо це зарядний пристрій для вашого мобільного телефону:)
Виміряйте полярність мультиметром і підключіть вилку до решти двопровідного вузла, як на малюнку нижче:
Щоб перевірити те, що ви зробили до цього часу, увімкніть кріплення на адаптері та перевірте за допомогою мультиметра вихідну напругу, яка повинна бути близько 5 В. Якщо світлодіод загоряється, все гаразд, і ви можете продовжувати. В іншому випадку (стабілізатор дуже сильно нагрівається, виходить дим або щось вибухне), перевірте, чи правильно ви встановили полярність джерела живлення, безперервність з'єднань з мультиметром чи правильно встановили світлодіод або 7805.
Мікроконтролер
Наступний крок - приклеювання основи для мікроконтролера. Знайдіть для нього якомога центральнішу позицію і тимчасово приклейте лише дві шпильки по діагоналі, щоб вона залишалася нерухомою, але її можна було легко зняти, якщо ви хочете змінити своє положення на пластині.
Після приклеювання основи продовжуйте роботу з кварцом та двома конденсаторами 15pF (C1 та C2 на схемі). Ви приклеїте кварцові штифти безпосередньо до штифтів 12 і 13 основи, як на малюнку нижче:
Кінці С1 і С2 прив’яжіть до столу ремінцем.
Підключіть резистор R1 (10K) між контактами 9 (скидання) та 10 (постійного струму) від розетки. Візьміть сигнал скидання від колектора транзистора від інтерфейсу програмування до контакту 9, а Vcc від стабілізатора до контакту 10 через два ремінці.
Приклейте конденсатор С5 (100 нФ) між виводами 30 і 31 і С6 (100 нФ) між виводами 31 і 32. З'єднайте висновки 11 і 31 з одним ремінцем, а 10 і 30 з іншим.
Решта сигналів з інтерфейсу програмування підключіть до контактів розетки (PB5, PB6 і PB7) через деякі ремінці. Будьте обережні, щоб не переплутати сигнали між собою.
Підключіть світлодіод D7 до клеми 21 (PD7) контролера, а потім резистор R7 до землі за допомогою ремінця. Зверніть увагу на полярність світлодіода (найдовший штифт - анод). Пітер, кнопки, які знаходяться на одній стороні, ті, які не контактують. Приклейте ґудзик до столу. Все повинно виглядати як на малюнку нижче:
Послідовний інтерфейс
Інтерфейс використовує інтегральну схему MAX232 для перетворення рівнів напруги на послідовній лінії комп'ютера, які становлять + 12 В і –12 В, до логічних рівнів 0 - 5 В (TTL), з якими працює послідовний інтерфейс мікроконтролера.
Вставте іншу материнську вилку DB9 в край дошки і приклейте її, як показано.
Підключіть інтегральну схему MAX232 до контактів 2 і 3 (Rx і Tx) послідовного гнізда. Підключіть інтегровані висновки 11 і 12 до висновків 15 і 14 прикріпленого мікроконтролера відповідно. Виводи 15 і 16 MAX232 є висновками живлення і повинні бути підключені до заземлення та Vcc, як на малюнку нижче
Останній крок - приклеювання конденсаторів 10 мкФ до штифтів MAX232. Знову ж таки, ви повинні дотримуватися полярності на схемі, довший ніж конденсатора дорівнює "+".
Реалізація послідовного кабелю (програмування та передача даних)
Для того, щоб мати можливість запрограмувати мікроконтролер ATmega16, вам доведеться підключити плату до комп'ютера за допомогою послідовного кабелю. На одному кінці послідовного кабелю повинен бути роз'єм DB9 (який буде підключатися до послідовного порту комп'ютера), а на іншому - роз'єм DB9 (який підключатиметься до інтерфейсу програмування на платі - див. пункт 2.1). Для виготовлення кабелю вам потрібні материнський штекер DB9, штепсельний вилку DB9 і 1-2 метри UTP кабелю. З'єднання висновків між двома розетками буде здійснено 1 до 1 (тобто висновок 1 від материнської розетки до виводу 1 від батьківської розетки, вивід 2 до виводу 2 і т.д. до виводу 8. Висновок 9 залишиться без зв'язку). Кожен штифт на 2 штекерах має номер, написаний поруч. Ви будете використовувати один і той же кабель як для програмування мікроконтролера, так і для передачі даних на послідовному інтерфейсі, але коли ви використовуєте його для передачі даних, кабель з'єднає послідовний порт комп'ютера з послідовним інтерфейсом на платі (див. Пункт 2.4).
Для типової схеми підключення штифтів 2 штекерів ви маєте зображення нижче:
Інтерфейс USB
Додавання інтерфейсу USB допоможе вам запрограмувати карту за допомогою завантажувача. Цей інтерфейс також може використовуватися для живлення джерела живлення.
Рекомендується розташовувати USB-роз'єм біля порту D, точніше, біля штифтів PD2 та PD3. Щоб приєднати USB-роз'єм до плати, необхідно передбачити 2 більші отвори (або 2 існуючі отвори) для кріпильних штифтів (вони товщі). Потім приклейте роз’єм. На малюнку нижче вказані типові USB-з'єднання (Vcc, заземлення, D + і D-).
На малюнку нижче показано спосіб розміщення деталей:
Розташуйте резистори 100R так, щоб вони легко підключалися до PD2 та PD3, відповідно до D + та D-. На малюнку нижче показано пайку:
Нарешті, підключіть Vcc і землю до решти збірки. Наприклад, ви можете взяти Vcc на штифт 3 стабілізатора LM7805 і заземлити на штифт 2.