Scheda microcontrollore All in One: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

In questo progetto di scheda microcontrollore all-in-one lo scopo è quello di essere più funzionale di Arduino, dopo circa 100 ore di progettazione ho deciso di condividerlo con la community, spero che apprezziate lo sforzo e lo sosteniate (Qualsiasi domanda o informazioni saranno ben accette).

Passaggio 1: obiettivi

qualsiasi progetto ci sono esigenze diverse: sensori, attuatori e calcolo, il modo più economico è con un microcontrollore come un qualsiasi Arduino, in questo caso io uso uno dei microcontrollori della gamma PIC16F poiché ho più familiarità.

Le informazioni del PIC16F1829:

Economico;)

Interna 32 MHz

Interfaccia UART o USB (ch340)

SPI o I2C x2

Timer (8/16 bit) x4 x1

ADC a 10 bit x12

I/O x18

e tante altre cose (info nel datasheet)

Ci sono diversi pacchetti ma quando si realizza una produzione PCB non fatta a mano il più piccolo è anche il più economico

Passaggio 2: aggiornamenti per MCU

il microcontrollore necessita di un condensatore e di una configurazione Hardware per il pin di reset, ma non basta

- Circuito di alimentazione

- Aggiornamenti hardware

- Boot loader

- Interfaccia umana

- Configurazione pin

Passaggio 3: circuito di alimentazione

- protezione antipolarità dell'alimentatore (MOSFET-P)

Sfrutto il diodo interno del mosfet per pilotare e quando ciò accade è sufficiente Gate Voltage per avere un RDson molto basso link_info

- regolatore di tensione (VCO) tipico regolatore io uso LD1117AG e pakaging TO-252-2 (DPAK) uguale a lm7805 ma più economico e LDO

- filtri capacitivi tipici (100n)

- Fusibile per alimentazione USB

per prevenire più di 1A

- Filtro in ferrite per alimentazione USB

sotto esame

Passaggio 4: aggiornamenti hardware

per scopi generali decido di aggiungere:

- Soft-Start Reset se altre cose sono controllate, Con un ritardo nel reset iniziale non avvia il microcontrollore, dopo l'alimentazione e la stabilità la tensione è sicura per controllare altre cose

il pin di reset è negato, questo resetta l'MCU quando è 0V, il circuito RC (resistenza del condensatore) allunga l'impulso e il diodo scarica il condensatore quando VCC è 0V

- Mosfet a canale N AO3400A

poiché un microcontrollore standard non può fornire più di 20 mA o 3 mA per pin più la potenza limita il consumo totale a 800 mA e i mosfet possono utilizzare la comunicazione di conversione da 5 V a 3,3 V.

- OP-AMP LMV358A

per amplificare segnali molto deboli, uscite con bassa resistenza e strumentazione per rilevare la corrente, ecc…

Passaggio 5: Bootloader

il bootloader dà di scrivere un istruibile, ma in sintesi la sua funzione è caricare il programma.nell'Arduino One ad esempio c'è un altro microcontrollore con supporto USB nativo, nel caso di tutti i PIC il bootloader è il PICKIT3 anche se abbiamo il CH340C (non sarà bootloader, sarà un microcontrollore da USB a seriale chiamato UART).

PICKIT3 -> bootloader tramite ICSP (In-Circuit Serial Programming)

CH340C -> Comunicazione seriale USB

tutto è in fase di sviluppo, ma il bootloader funziona.

Passaggio 6: interfaccia umana

- Supporto USB

il CH340C è un convertitore da USB a seriale integrato

Configurazione standard della seriale a 9600baud, 8bit, 1 bit di stop, nessuna parità, bit meno significativo inviato per primo e non invertito

- Tasto reset

implementato nel circuito Soft-Start Reset per ripristinare il microcontrollore, ma prevale l'ICSP RST

-Pulsante utente

tipico 10k per abbassare i pin di uscita

- led blu 3mm x8 5V - 2.7 Vled = 2.3 Vres

2,3 Vres / 1500 Rres = 1,5 mA (puoi ottenere più luminosità)

2,3 Vres * 1,5 mA => 4 mW (meno di 1/8W)

Passaggio 7: configurazione dei pin

La soluzione con poco spazio, è quella di indicare lo strato di pin e saldarli parallelamente alla scheda, pin a doppia fila e il corrispondente spessore della scheda, simile a un connettore pci express

ma il tipico pin centrale da pin è 100mils = 2,55 mm

la distanza è di circa 2 mm = 2,55 - 0,6 (pin)

anche lo spessore tipico della tavola è 1.6 va bene

questo è un esempio con 2 tavole da 1mm

Passaggio 8: la fine

Ogni parte che ho integrato è stata testata separatamente con altri componenti (TH) e versione prototipo, l'ho progettata con la piattaforma easyEDA e ordinata in JLC e LCSC (in modo che l'ordine arrivi prima devi ordinare in JLC e una volta ordinato con la stessa sessione fai l'acquisto in LCSC e aggiunto)

È un peccato che non ho alcuna fotografia e non sono stato in grado di provarlo insieme, per il tempo necessario per l'ordine in Cina e fare tutta la documentazione, ma è per le seguenti istruzioni poiché copre il design generale qui, qualsiasi domanda puoi lasciarla nei commenti.

E questo è tutto, quando arriverà l'ordine lo salderò, lo proverò insieme, segnalerò i problemi, aggiornerò, documentazione, programma e probabilmente realizzerò un video.

grazie, arrivederci e supporto!

link: easyEDA, YouTube, ovviamente Instructables