Tạo bảng mạch vi điều khiển [đóng]

Tôi không biết liệu đây có phải là diễn đàn chính xác để đặt câu hỏi này không. Và khi biết Stackexchange tôi biết rằng câu hỏi này có thể bị bỏ qua và đóng lại vì quá rộng. Tôi chỉ muốn chắc chắn rằng tôi đã thử mọi thứ và đôi khi ai đó trong nhóm này đã làm điều gì đó tương tự và có thể giúp đỡ.

Nền tảng của tôi : Tôi là một nhà phát triển và trong thời gian rảnh tôi thường học về điện tử. Tôi đã tạo ra nhiều mạch với Arduino và Raspberry. Gần đây tôi đã tạo ra một thiết lập IoT với khoảng 9 cảm biến, tất cả chúng đều gửi dữ liệu đến một máy chủ nơi có nhiều hình ảnh và phân tích được thực hiện trên dữ liệu.

Sau dự án IoT, chủ nhân của tôi đã yêu cầu tôi thay thế Arduino mà tôi đã sử dụng bằng một bảng được chế tạo tùy chỉnh (Bằng cách chế tạo tùy chỉnh, họ muốn một bảng mà tôi đã thiết kế và không thay thế arduino bằng xương beagle). Bảng mạch phải có vi điều khiển, pin, mô-đun Wifi và một số cảm biến.

Vì vi điều khiển là thành phần chính trong một mạch, tôi nghĩ rằng tôi sẽ bắt đầu với việc hoàn thiện vi điều khiển. Sau đây là các bước tôi đã làm theo:

1. Đọc trang wiki của ATM's ATMega328P Tôi không hiểu một từ nào về thông số kỹ thuật trong trang wiki
2. Đã thử đọc bảng dữ liệu của ATMega328P Tôi cũng không hiểu một từ nào của tài liệu này.
3. Kiểm tra sơ đồ của Arduino Uno Tôi có thể hiểu một số kết nối và liên kết nó với biểu dữ liệu. Nhưng tôi vẫn không thể hiểu tại sao sẽ có điện trở 1K thay vì điện trở 2K. Tôi nghĩ rằng kiến ​​thức là cần thiết để thiết kế một bảng.
4. Google làm thế nào để chọn một vi điều khiển. Điều này đã cho tôi một số ý tưởng. Nhưng tôi thậm chí không thể hoàn thành bước đầu tiên của liên kết này . Tôi không thể hoàn thành vì tôi không biết I2C hay SPI, v.v.

5. Tôi hỏi các đồng nghiệp của tôi . Họ không biết.

6. Cuối cùng tôi quyết định bắt đầu học điện tử từ những điều cơ bản và bắt gặp một gợi ý để đọc cuốn sách "Nghệ thuật điện tử" trong diễn đàn này

Đã hỏi bởi @Transistor trong các ý kiến

Bạn có thể chỉnh sửa bài viết của mình để giải thích lợi thế cho nhà tuyển dụng là gì không? Có phải, ví dụ, nguyên mẫu có vẻ hơi lộn xộn và nghiệp dư và một PCB sẽ dọn dẹp nó? Bạn sẽ bán nhiều thiết bị, vv Có phải là một vấn đề? Có cần một trường hợp? Ứng dụng trong nước / thương mại / công nghiệp?

Những lợi thế cho nhà tuyển dụng

• Thiết kế hiện tại rất lộn xộn (vì bảng mạch) và kết nối pin có thể bị tắt

• Không có pin tích hợp cho arduino. Vì vậy, cáp điện phải được cung cấp cho mỗi arduino. Vì vậy, thiết kế mới nên được xây dựng trong pin.

• Các bảng, bánh mì cùng nhau có một số không gian. Họ muốn một món đồ nhỏ gọn.

• Không có hỗ trợ chuyên nghiệp cho bảng arduino.

Chi phí không phải là vấn đề. Thiết kế sẽ không được bán hầu hết, nhưng sẽ được sử dụng trong tổ chức. Các thiết kế nên có một trường hợp. Và nó sẽ được sử dụng cho mục đích công nghiệp.

tl; dr -> Có cách nào một hình nộm trong thiết bị điện tử có thể tạo ra một bảng mạch vi điều khiển không? Mọi góp ý đều được chào đón.

Vì vậy, giả sử dự án của bạn bao gồm Arduino, nguồn cung cấp năng lượng, một vài cảm biến và mã mà bạn đã đốt. Ngay bây giờ chúng được nối dây bằng cáp nhảy và bạn muốn đặt chúng lên PCB.

Bắt đầu với việc hiểu mạch của Arduino UNO và sau đó là mạch PCB sẽ cung cấp cho bạn chức năng tương tự như bảng Arduino UNO. Trang này sẽ giúp bạn điều đó: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadboard

Đừng bận tâm về việc chuyển sang một bộ điều khiển vi mô mới ngay bây giờ. Có đủ các mặt hàng trên đĩa của bạn. Theo dõi bài viết đó. Bạn nên thực hiện với hai chủ đề phụ đầu tiên: (1) Ghi bộ tải khởi động và (2) Tải lên bằng bảng arduino. Bạn có thể đi xa hơn nếu bạn có thể hiểu những gì bạn đang đọc / làm, nếu không thì dừng lại ở đó.

Khi bạn đã khởi động bộ tải khởi động và bạn có thể tải lên mã, đã đến lúc tìm ra ánh xạ pin giữa arduino và atmega328p, giống như sau:

Bây giờ, bạn có thể đi trước và thử phác thảo mờ. Bạn cần thêm một đèn LED vào D13 tức là chân 19 của atmega328 với điện trở giới hạn dòng điện (470 ohms sẽ đủ). Nếu bản phác thảo của bạn đang tải lên và hoạt động, thì bạn có thể tiếp tục với việc kết nối các cảm biến và mô-đun wifi và chương trình tương ứng. Khi bạn có mọi thứ hoạt động trên Breadboard, bạn có thể chuyển đổi nó thành PCB ngay bây giờ. bạn chỉ cần chuyển đổi dây thành dấu vết. Tại thời điểm này, bạn sẽ nhận thấy rằng mạch của bạn nhỏ hơn so với mạch UNO arduino. Lý do là Arduino UNO có rất nhiều mạch bổ sung mà bạn không cần cho tất cả các dự án.

Khi mạch của bạn hoạt động, bạn cần tìm ra cách để cấp nguồn cho nó. Bạn có thể muốn xem xét các mạch ổn áp vì bạn sẽ không tìm thấy pin 5V mà bạn có thể kết nối trực tiếp với dự án của mình.

Để chuyển đổi nó thành PCB, bạn cần chọn bất kỳ phần mềm thiết kế PCB nào. Tôi đã làm việc với đại bàng và tôi nghĩ rằng nó dễ dàng cho người mới bắt đầu. Có rất nhiều hướng dẫn có sẵn trực tuyến mà bạn có thể tham khảo. Đây là hai cái hay của sparkfun:

https://learn.sparkfun.com/tutorials/USE-eagle-schIAL

https://learn.sparkfun.com/tutorials/USE-eagle-board-layout

"Có cách nào một hình nộm trong thiết bị điện tử có thể tạo ra một bảng mạch vi điều khiển không?"

• Không nhanh thôi.

Tôi thực sự yêu thích sự quan tâm và mong muốn của bạn để thực hiện điều này. Tôi thực sự hoan nghênh sự quan tâm của bạn và mong muốn của bạn, cũng như sự sẵn lòng của bạn để đặt nó ra và chỉ cần hỏi.

Tôi sẽ nói với bạn, đã suýt khiến bản sao của cuốn "Nghệ thuật điện tử" phiên bản thứ 2 của tôi bị vỡ thành từng mảnh (và nó cũng là một bản sao cứng bị ràng buộc tốt, ... hoặc là), cũng tốt như cuốn sách (và nó là tốt), nó KHÔNG dành cho bạn ở cấp độ của bạn ngay bây giờ. Bạn chỉ cần đập đầu xuống đất với nó. Điều đó nói rằng, tôi khuyên bạn nên nhận được một bản sao nào. Bạn sẽ muốn nó, một ngày nào đó. (Và các tác giả sẽ không sống để sản xuất phiên bản thứ 4, vì vậy mua phiên bản thứ 3 là an toàn.) Nếu bạn mua nó, hãy tìm Sổ tay Sinh viên cho phiên bản thứ 2 (và nếu có phiên bản thứ 3 - bạn có thể hy vọng), có được nó. Hướng dẫn sinh viên là một trợ giúp LỚN và tôi rất khuyến khích bạn, nếu bạn sẽ phải vật lộn với cuốn sách AofE tuyệt vời.

Don Lancaster đã từng viết một số hướng dẫn tuyệt vời về vi điều khiển và bộ nhớ, nhưng cặp sách (bộ hai tập) hiện có một chút ngày. Nhưng bạn có thể học hỏi từ nó, chắc chắn, ngay cả ngày hôm nay.

Nhưng hãy nhìn vào những gì trước mặt bạn:

1. Thiết kế cung cấp điện. Bạn có thể giảm giá rẻ bằng cách mua bộ nguồn, mụn cóc trên tường và những thứ tương tự. Nhưng không có gì có thể bảo vệ bạn khỏi việc cần phải hiểu ý nghĩa của điện áp và sự tuân thủ hiện tại và khả năng rút ngắn mọi thứ nếu bạn không hiểu các thuật ngữ khác nhau có nghĩa là gì và cách chúng được sử dụng. Và bạn sẽ không thể tận dụng một số mô-đun buck hoặc boost thực sự rẻ từ ebay, nếu bạn không thể hiểu ý nghĩa của thông số kỹ thuật. Bạn chỉ cần hiểu các ý tưởng về các vấn đề chung, điện áp, dòng điện, điện áp, gợn, liên quan đến việc kết nối một hệ thống bằng cách sử dụng một nguồn cung cấp cho hệ thống khác bằng cách sử dụng một nguồn cung cấp năng lượng khác, mất bao lâu để cung cấp điện hoạt động đầy đủ, và một vài thứ khác tôi quá lười để thêm ngay bây giờ. Và nó có thể rất chi tiết, nếu bạn thực sự cố gắng và tự thiết kế một cái đơn giản, cơ bản. Thật đáng ngạc nhiên khi một ý tưởng rất đơn giản có thể liên quan đến bao nhiêu, khi bạn nghiêm túc với nó.
2. Đặt lại bật nguồn. Một điều tôi đã đề cập ở trên là một nguồn cung cấp năng lượng có thể mất một thời gian để đi vào hoạt động đầy đủ. Một số bộ vi điều khiển có thể làm một số điều thực sự điên rồ nếu nguồn cung cấp năng lượng tăng quá chậm. Có những ý tưởng bạn có thể sử dụng để giải quyết nó, giữ vi điều khiển vào một số "chế độ thiết lập lại" ưa thích cho đến khi nguồn điện xuất hiện, đúng cách. Nhưng bạn có thể phải thiết kế một trong số này. Chúng không phức tạp và cũng có những IC chuyên dụng mà bạn có thể mua. Nhưng đó chỉ là một vấn đề khác cần biết. Bạn không thể luôn luôn cho rằng mọi thứ khởi động ổn vì bạn đã áp dụng một mạch điện cho nó.
3. Đồng hồ. Bạn đã có sức mạnh và bạn đã nắm giữ vi mô cho đến khi nguồn điện sẵn sàng. Còn gì nữa không Vâng, nó cần một chiếc đồng hồ. Một số micros có đồng hồ bên trong. Một số micros chỉ hỗ trợ những cái bên ngoài. Một số cái bên ngoài có thể được xử lý bằng cách sử dụng một mô-đun cho mục đích này. Những người khác, phải được chế tạo cẩn thận cho các tinh thể cắt song song hoặc cắt hàng loạt. Không biết đó là những gì? Bạn có thể cần phải. Và nếu nó có đồng hồ bên trong, nó có thể có vài cái. Một MSP430, một số trong số họ, sẽ có VLO, RC và đồng hồ bên trong DCO. Cộng với khả năng hỗ trợ một hoặc hai nguồn đồng hồ pha lê bên ngoài. Bạn có manh mối nào để quản lý tất cả không?
4. Chương trình. Được chứ. Vào thời điểm bạn có nguồn điện, thiết lập lại phù hợp và đồng hồ, bạn đang tiến gần hơn. Nếu chỉ có một chương trình trong vi mô, nó có thể chạy. Nhưng ... làm thế nào để bạn có được chương trình trong đó? Một thiết kế bảng có thể yêu cầu một phương pháp mà bạn có thể tải xuống các chương trình. Và một phương pháp, có lẽ vẫn khác, để cho phép bạn gỡ lỗi các chương trình đó. JTAG? Nghe nói về nó? Bạn có thể cần phải. Hoặc các phương pháp khác nhau để phát triển đủ điện áp bên trong (hoặc bên ngoài) để lập trình một? Có hàng tá cách điều này xảy ra. Một số trong số họ đòi hỏi một sự thoải mái công bằng với thiết bị điện tử. Một số thì không.

Bạn đã đề cập rằng bạn thậm chí không thể bắt đầu đọc một biểu dữ liệu. Vì vậy, điều này có nghĩa là bạn cần một số trợ giúp từ một người có thể giúp bạn vượt qua những điều này. Hoặc bạn cần dành thời gian để nghiên cứu và suy nghĩ và để ý tưởng giải quyết. Tốt nhất là tìm một nhóm người địa phương quan tâm đến việc giúp bạn bắt đầu cuộc hành trình của mình. Vì vậy, trước tiên tôi có thể đề nghị một cái gì đó như thế. Một xã hội robot, ví dụ, có thể là một cách. Có những nhóm đáp ứng ở nhiều khu vực địa phương, có thể mang những người tài năng đến gần bạn. Tôi nghĩ đó là cách tốt nhất để bắt đầu những ngày này. Có lẽ một nhóm tập trung vào việc tạo ra máy in 3D (liên quan đến micros) hoặc ... tốt, đại loại như thế.

Làm đi. Có thật không. Bạn có thể chọn công cụ này và thực sự giỏi về nó. Nhưng hãy cho phép bản thân một chút thời gian và thử và tạo một vài liên hệ, nếu có thể, tại địa phương. Bạn cần truy cập vào tâm trí của những người có thể tương tác với bạn và nghe những gì bạn đang thiếu và phản hồi lại điều đó bằng những mô tả giải quyết những quan niệm sai lầm của bạn khi bạn đi cùng.

Bất kể bất kỳ hoặc tất cả những điều đó, DEFINITELY hãy kiếm cho mình một cuốn sách hay về điện tử DC - Tôi khuyên bạn nên tìm một cuốn sách giáo khoa, vì chúng sẽ bao gồm phân tích DC, AC, lưới và nút, và một vài điều cơ bản khác mà bạn thực sự cần. Và có được một cái tốt trên các bóng bán dẫn lưỡng cực. (Mosfets gần như quá dễ dàng, vì vậy bạn có thể nhận nó từ những người bạn gặp.) Và vâng, hãy lấy AofE phiên bản thứ 3. Nhưng đừng mong đợi nó sẽ là một cuộc đi chơi. Đây là một ảnh ghép tuyệt vời của những ý tưởng thú vị, truyền cảm hứng cho bạn theo nhiều hướng khác nhau, đưa bạn đến những cách làm hấp dẫn, và mặt khác chỉ có ý nghĩa. Nhưng chỉ khi bạn có những điều cơ bản xuống.

Một điểm chưa được đề cập cho đến nay là ngoài kiến ​​thức điện tử cơ bản, bạn cũng cần biết cách sử dụng các chương trình CAD CAD và có được kiến ​​thức về quy trình thiết kế cho phần cứng. Nhiều người mới bắt đầu với Eagle và bạn sẽ tìm thấy rất nhiều hướng dẫn cho nó. Cá nhân tôi bắt đầu với KiCAD , không giống như Eagle, phần mềm miễn phí. Cả hai đều có sẵn cho các hệ điều hành lớn. Có một loạt hướng dẫn không áp đảo cho Eagle trên Sparkfun.

Nói chung, các chương trình PCB được chia thành ít nhất hai "phần": Sơ đồ, nơi bạn đặt các thành phần và kết nối chúng trên giấy và bố cục, nơi bạn thực sự chỉ định kích thước của PCB thực của mình, sau đó đặt các thành phần vào PCB thực, dấu vết tuyến đường, để các thành phần được kết nối và như vậy. Cả hai bên đi kèm với các vấn đề riêng của họ. Ví dụ: bạn thường sẽ cần tạo các phần không có trong thư viện của phần mềm. Vì vậy, bạn sẽ cần vẽ biểu diễn sơ đồ, sau đó bạn sẽ cần tạo dấu chân cho phần bố cục của phần mềm, v.v. Bạn sẽ cần tìm hiểu về kích thước mũi khoan cho các loại ghim khác nhau, về các loại pad và kích thước cho các loại khác nhau của các thành phần SMD và như vậy.

Bạn sẽ cần học cả cách làm cho sơ đồ rõ ràng và dễ đọc và sau đó làm thế nào để dịch sơ đồ đó từ giấy (hoặc tốt, màn hình máy tính) sang bố cục PCB thực cũng hoạt động tốt.

May mắn thay, nếu bạn chỉ làm việc với các bộ vi điều khiển AVR tương đối chậm, rất có thể bạn sẽ không gặp nhiều vấn đề tần số cao có thể gặp phải trong các mạch phức tạp hơn.

Sau đó là mặt cơ học. Bạn sẽ cần phải xem kích cỡ PCB bạn có thể dễ dàng sản xuất, bạn cần bao nhiêu không gian bảng, bao nhiêu lớp bảng. Sau đó, bạn sẽ cần tìm vỏ PCB phù hợp với kích thước PCB mà bạn có thể tìm thấy, sau đó đảm bảo rằng tất cả chúng có thể thực sự khớp với nhau đúng cách. Bạn cũng cần tìm ai đó sẵn sàng sản xuất bảng cho bạn (hoặc tự làm bảng, nếu bạn có đủ thời gian), sau đó, khi bạn có bảng, bạn sẽ cần phải lắp chúng vào các bộ phận hoặc tìm ai đó sẽ làm điều đó cho bạn. Bạn sẽ cần kiểm tra các bảng, để chắc chắn rằng chúng đang hoạt động và vì điều đó, bạn sẽ cần lập một kế hoạch kiểm tra.

Sau đó, ở một khía cạnh khác của câu chuyện là thiết bị hỗ trợ bạn sẽ cần để có tất cả hoạt động này. Các bộ vi điều khiển AVR mà bạn nhận được từ một nhà phân phối linh kiện bình thường sẽ không được cài đặt bộ tải khởi động Arduino, vì vậy bạn sẽ cần một lập trình viên để ghi bộ tải khởi động. Nếu bạn có bất kỳ vấn đề nào, bạn sẽ cần một máy hiện sóng hoặc máy phân tích logic để gỡ lỗi các vấn đề.

Nói chung, đừng đánh giá thấp vấn đề. Nó có thể dễ dàng mất nhiều tháng cho đến khi bạn thực sự sản xuất một thiết bị đơn giản tốt. Cũng đừng hy vọng mọi thứ sẽ hoạt động ở lần thử đầu tiên. Rất có thể bạn sẽ cần phải tạo ra một số PCB cho đến khi bạn khắc phục tất cả các vấn đề. Hãy chắc chắn để lên kế hoạch và mong đợi điều đó.

Thiết kế một bo mạch chính tùy chỉnh, thay vì thiết kế dựa trên bộ điều khiển vi mô.

Một sự thỏa hiệp hy vọng sẽ tìm thấy một nền tảng trung gian giữa những gì các quyền lực muốn và những gì bạn có thể thực sự đạt được trong khi cũng đáp ứng hầu hết các mục tiêu của bạn.

Có những lợi thế ở chỗ một thứ như Arduino là một đại lượng đã biết. Có sự hỗ trợ cộng đồng mạnh mẽ và thông tin có sẵn với một thiết kế nổi tiếng và có sẵn rộng rãi với nhiều sản phẩm tương thích ngoài kệ.

Với một bảng chính về bản chất, bạn đang chuyển những gì bạn đang làm với Breadboard lên PCB.

Đây là một ví dụ:

Đó có thể là một số PCB và hệ thống dây liên quan trên bảng mạch.

Nó có một Arduino Micro được cắm cho uC.

Cung cấp điện ở góc dưới cùng với thùng DC và khối đầu cuối với các thành phần khác nhau. Có 2 rơle và các thiết bị đầu cuối liên quan ở phía bên trái và một vài IC và các thành phần khác với khối đầu cuối ở bên phải.

Bạn có khả năng thiết kế cho bo mạch chủ tùy chỉnh theo ý muốn với chức năng tích hợp hoặc biến nó thành mô-đun và sử dụng các bảng lắp ráp cho hầu hết các chức năng.

Nếu bạn cắm các phần mô-đun thay thế hoặc nâng cấp dễ dàng hơn nhiều, thì đó cũng là cách khắc phục sự cố.

Trong hình ảnh, bạn cũng có thể thấy họ có các tiêu đề cả hai mặt của uC cho phép khắc phục sự cố và mở rộng hoặc sửa đổi mạch.

Đối với một cái gì đó như nguồn cung cấp năng lượng trong đó thiết kế như vậy có thể vượt quá khả năng hiện tại của bạn, bạn có thể nhận các bộ chuyển đổi DC-DC khác nhau trên một bảng nhỏ hoặc được đóng gói với nhu cầu không có hoặc có các thành phần bên ngoài tối thiểu, phần đó cũng có thể được tạo thành mô-đun cũng như và sử dụng các cụm lắp ráp có sẵn với quản lý pin.

Nhà ở khôn ngoan có nhiều lựa chọn khác nhau, điển hình là vỏ kim loại ép đùn có thể có các khe hoặc các kiểu vỏ khác có đế hoặc lỗ vít trong đế. Bạn có thể thiết kế bảng của mình để phù hợp với vỏ máy một cách hoàn hảo và gia công nó cho phù hợp nếu bạn đi với các đầu nối gắn bảng. Thích như vậy:

Phần khó nhất sẽ là bố trí PCB và đảm bảo mọi thứ phù hợp về mặt vật lý một cách chính xác, bố cục phần là chính xác và phù hợp với trường hợp của bạn.

Bố cục của bạn nên được thực hiện theo cách thực hành tốt nhất nhưng đối với hầu hết các phần chuyển mạch mạch bánh mì có dây không khí trước đây, chẳng hạn như những gì bạn không thể làm cho người mới bắt đầu đạt được trên PCB.

Một điểm tích cực cuối cùng là bản thân bảng nên khá rẻ, có rất nhiều loại fab khối lượng thấp được sử dụng để sản xuất PCB. Nếu được giữ thông qua lỗ và một số gói nhất định và kích thước lớn hơn của SM, nó cũng đủ dễ dàng để bạn hoặc người khác cư trú nếu cần.

Hi vọng điêu nay co ich.

Chỉnh sửa: Đã cố gắng cấu trúc lại câu trả lời của tôi vì vậy đã xóa một số thông tin và ý tưởng cho rõ ràng. Ngoài ra slebetman đã đưa ra ý tưởng tương tự trong các ý kiến.