برد آردوینو خودتون رو بسازید! ورژن 2

style

حدودا چهار سال پیش اولین آموزش سایت رو با ساخت یک کپی ارزون قیمت از برد های آردوینو شروع کردم، یک برد ساده ی یک رو که به راحتی در منزل نیز قابل ساخت بود و برای تهیه اش نیازی به قطعات و یا زحمت چندانی نبود. الان بعد از چهار سال نسخه ی پیشرفته تری از برد رو در نظر گرفتم که از نظر امکانات و کارایی در حد برد های تجاری آردوینو هست و برد تکمیلی هست.

 


مرورکوتاهی داشته باشیم بر ویژگی های برد ورژن ۱ و برد ورژن ۲

ویژگی های مشترک بین ورژن ۱ و ورژن ۲ هستند:

هر دو برد به صورت یک رو و تک لایه هستند در نتیجه امکان ساخت آن ها در منزل وجود دارد.

هر دو برد مجهز به سوکت پروگرمینگ ICSP هستند. امکان ریختن بوت لودر از طریق این سوکت امکان پذیر است.

هر دو برد مجهز به سوکت پروگرمینگ UART هستند. امکان ریختن اکسچ ها از طریق این سوکت امکان پذیر است.

هر دو برد مجهز به رگولاتور نوع مثبت ۷۸۰۵ هستند و توانایی تحمل ورودی ۷-۲۵ ولت را از طریق جک آداپتوری دارند.

هر دو برد دارای LED های نشانگر Power و Status جهت نمایش وضعیت روشن بودن برد و وضعیت کار میکروکنترلر هستند.

هر دو برد دارای دکمه ی ریست، خازن تصویه ی AVCC، کریستال خارجی برای میکرو و خازن های تصویه برای کریستال هستند.

هر دو برد امکان تغذیه از طریق جک آداپتوری (توسط رگولاتور روی برد) و از طریق سوکت USB را دارند. (انتخاب از طریق جامپر سلکتور)

ویژگی هایی که تنها برای برد ورژن ۲ در نظر گرفته شده اند:

طراحی کاملا بومی، از صفر تا صد مدار (شماتیک، مدار چاپی PCB) داخل ایران انجام شده و کاملا ایرانی است.

جهت جلوگیری از آسیب به رگولاتور برد در زمان اتصال اشتباه قطب مثبت/منفی دیود محافظ در نظر گرفته شده است.

امکان تعذیه ی مدار از طریق سوکت ICSP امکان پذیر شده است. ( در این حالت جامپر سکلتور ولتاژ را از مدار خارج کنید.)

امکان تعذیه ی مدار از طریق سوکت UART امکان پذیر شده است. ( در این حالت جامپر سکلتور ولتاژ را از مدار خارج کنید.)

خازن های DTR در بخش سوکت پروگرمینگ UART و مبدل CH340G اضافه شده اند. (ریست اتوماتیک برد در زمان آپلود اسکچ)

امکان استفاده از جک آداپتوری یا ترمینال دو پین در بخش ولتاژ ورودی امکان پذیر شده است. (بسته به نیازتان از جک یا ترمینال استفاده کنید.)

امکان استفاده از هر دو نوع میکروکنترلر های پکیج DIP و استفاده از میکروکنترلر های SMD به همراه تبدیل TQFP32 به DIP28 وجود دارد.

امکان برنامه ریزی برد از طریق سوکت USB امکان پذیر شده است. (در این حالت نیازمند تکمیل بخش مبدل USB به Serial مدل CH340G هستید.)

به صورت عادی امکان استفاده از پین هدر های تکی و در صورت نیاز ترکیبی مادگی/مادگی، نری/نری و نری مادگی به صورت دوبل روی برد وجود دارد.

 

استفاده از میکروکنترلر DIP یا SMD

در برد ورژن ۲ این امکان وجود دارد که از میکرو های DIP یا SMD به همراه تبدیل TQFP32 به DIP28 طراحی شده برای سری میکروکنترلر های ATMEGA168/328 استفاده شود. در نظر داشته باشید استفاده از قطعات SMD نیازمند تجهیزات مونتاژ مناسب است و برای افرادی توصیه می شود که دارای تجربه در این زمینه هستند. در زیر تصویری از تبدیل TQFP32 به DIP مشاهده می کنید.

 

مونتاژ برد

مونتاژ برد نسبتا ساده است و نیازمند تجهیزات خاصی نیست و هر کسی که تاکنون چندین مدار مونتاژ کرده از پس اون بر میاد. به صورت عادی با توجه به فاصله ی کم بین قطعات اسم قطعات بر روی برد چاپ نشده است. در زیر راهنمای کاملی از کلیه ی قطعات برد به همراه توضیحات آن ذکر شده است. برد دارای قطعات DIP و SMD روی هر دو طرف برد است. توجه داشته باشید، قطعاتی مانند دیود دارای جهت هستند و باید در جهت صحیح نصب شوند.

قطعه جزئیات
U1 میکروکنترلر اصلی برد ATMEGA8/168/328 پکیج DIP یا SMD با تبدیل
U2 رگولاتور مثبت ۷۸۰۵ پکیج TO-220 (یا TO92 با مسئولیت خودتون!)
X1 کریستال خارجی میکرو مقدار ۸ یا ۱۶ مگاهرتز بسته به بوت لودر – فاصله پایه ها ۵ میلی متر
X2 کریستال خارجی مبدل USB به UART چیپ CH340G مقدار ۱۲ مگاهرتز – فاصله پایه ها ۵ میلی متر
D1 LED پاوراز نوع سه میلی متری یا پنج میلی متری ترجیحا رنگ قرمز
D2 LED متصل به پایه ی D13 از نوع سه میلی متری یا پنج میلی متری ترجیحا رنگ زرد یا سبز
R1 مقاومت ریست، مقدار ۱۰ کیلو اهم ۱/۴ وات ۵ درصد یا ۱/۸ وات ۵ درصد
R2 مقاومت LED ها، مقدار ۱۵۰ اهم تا ۱ کیلو اهم ۱/۴ وات ۵ درصد یا ۱/۸ وات ۵ درصد
C1 خازن تصفیه ی خروجی رگولاتور ۷۸۰۵، مقدار ۱۰ میکروفاراد حداقل ۶٫۳ ولت
C2 خازن تصفیه ی ورودی رگولاتور ۷۸۰۵، مقدار ۱۰۰ میکروفاراد حداقل ۱۶ ولت
C3 خازن تصفیه ی آنالوگ میکروکنترلر مقدار ۱۰۰ نانوفاراد از نوع عدسی
C4 خازن تصفیه ی کریستال میکروکنترلر مقدار ۱۸ تا ۲۲ پیکوفاراد از نوع عدسی
C5 خازن تصفیه ی کریستال میکروکنترلر مقدار ۱۸ تا ۲۲ پیکوفاراد از نوع عدسی
C6 خازن ریست اتوماتیک پروگرمینگ از طریق پورت UART مقدار ۱۰۰ نانوفاراد از نوع عدسی
J1 خروجی های دیجیتال میکروکنترلر پین D0 تا D7 – مونتاژ تک یا دوبل
J2 خروجی های دیجیتال میکروکنترلر پین D8 تا D13 به همراه رفرنس آنالوگ و GND – مونتاژ تک یا دوبل
J3 خروجی های آنالوگ میکروکنترلر پین A0 تا A5 – مونتاژ تک یا دوبل
J4 خروجی های پاور و ریست میکروکنترلر – مونتاژ تک یا دوبل
J5 کانکتور USB از نوع مادگی Type B یا پرینتری – Female USB Type B
J6 جک پاور DC یا ترمینالی بسته به نوع نیاز و استفاده از برد
J7 سلکتور ولتاژ ورودی، پین وسط برای USB با سمت راستی و برای جک پاور با سمت چپی اتصال داده شود
J8 کانکتور پروگرمینگ ICSP
J9 کانکتور پروگرمینگ UART
SW1 کلید ریست برد از نوع ۶در۶

 

قطعه توضیحات
U3 چیپ مبدل USB به UART مدل CH340G از نوع SMD باریک یا پهن
D3 دیود SMD شماره ۱N4007 یا M7
C7 خازن راه انداز چیپ CH340G مقدار ۱۰۰ نانوفاراد پکیج ۱۲۰۶
C8 خازن ریست اتوماتیک چیپ CH340G مقدار ۱۰۰ نانوفاراد پکیج ۱۲۰۶
JU1-8 جامپر های ۱ تا ۸ که با خط در تصویر بالا نشان داده شده اند باید توسط جامپر از روی برد در جای خود قرار گیرند. از وایر رپ یا پایه ی قطعاتی یا حتی سیم نازک هم می توانید برای برقراری ارتباط استفاده کنید.

 

نمونه های اولیه (Prototypes)

برد های نمونه اولیه در دو هفته ی ابتدایی اسفند ماه تولید و مونتاژ شده اند. مشکلاتی که در نمونه های اولیه مشاهده شده حذف و برد کامل بدون نقص نهایی طراحی شده است. در زیر تصاویری از برد های نمونه مشاهده می کنید. توجه کنید این برد ها شامل لایه های محافظ و راهنما نمی باشد. این برد ها صرفا جهت عیب یابی هایی نهایی تولید شده اند.

 

مقایسه ی برد آردوینو UNO با AKDUINO

برد AKDUINO از لحاظ اندازه و فرم فیزیکی کاملا مشابه برد های آردوینو UNO/Diecimila/Duemilanove است؛ جای پیچ ها دقیقا یکسان است و امکان استفاده از تمامی جعبه های UNO برای برد AKDUINO نیز وجود دارد. همچنین این برد با تمامی شیلد های برد UNO سازگاری دارد. علاوه بر امکانات پیشفرض برد UNO این برد از چند ویژگی مهم بهره مند است: امکان استفاده از میکروکنترلر های DIP یا استفاده از میکروکنترلر SMD به همراه تبدیل TQFP، امکان استفاده از پین هدرهای ترکیبی، دیود محافظت قطب معکوس، امکان استفاده از ترمینال به جای جک DC و …

همچنین برد AKDUINO با عملکرد کاملا مشابه و یکسان با برد UNO، به صورت کاملا مونتاژ شده قیمتی حداقل ۳۰ درصد پایین تر از برد های آماده در بازار دارد. با این برد لذت تجربه ی مونتاژ یک برد را نیز می توانید تجربه کنید. (درصد محاسبه شده با توجه به قیمت های تاریخ ۲۳ اسفند ۱۳۹۷ و از دو فروشگاه ECA و آفتاب رایانه در نظر گرفته شده است. همچنین قطعات مورد نیاز برای مونتاژ برد به صورت قیمت تک فروشی لحاظ شده اند، برای تعداد بالاتر با لحاظ تخفیفات تعداد قیمت برد پایین تر نیز خواهد آمد.)

 

سازگاری با برنامه ی Arduino

برد AKDUINO ورژن ۲ کاملا سازگار با نرم افزار آردوینو طراحی شده است و برای استفاده از آن نیازی به تغییرات در نرم افزار یا … نیست. کافیست از منوی Tools گزینه ی برد را روی "Arduino Duemilanove or Diecimila" قرار دهید و سپس با توجه به میکروکنترلری که استفاده کردید گزینه ی Processor را روی ATmega168 یا ATmega328 تنظیم کنید.

با این حال پکیجی در این رابطه در نظر گرفته شده است که با نصب آن می توانید به صورت مستقیم از برد AKDUINO روی نرم افزار Arduino استفاده کنید. برای دانلود این پکیج اینجا کلیک کنید. بعد از دانلود، فایل akh.exe را باز کنید و بعد از انتخاب آدرس صحیح پوشه ی برنامه ی Arduino روی Extract کلیک کنید. لازم به ذکر است که برنامه به صورت پیشفرض آدرس برنامه ی Arduino را با توجه به ۳۲ بیت یا ۶۴ بیت بودن ویندوز شما انتخاب می کند. تنها در صورتی که هنگام نصب برنامه ی Arduino از آدرس خاصی استفاده کردید، محل نصب پکیج را عوض کنید.

 

بعد از نصب پکیج، برنامه ی Arduino را باز کنید و از منوی Tools بخش Board با توجه به میکروکنترلی که روی برد نصب کردید گزینه ی مناسب را انتخاب کنید. پسوند های مختلف در انتخاب برد شما تاثیری نخواهند داشت. در صورتی که برد مورد نظر شما در لیست نیست از صفحه ی تماس با ما یا بخش نظرات اعلام کنید تا در صورت امکان اضافه شود.

 

بوت لودر

به صورت خلاصه برای برنامه ریزی میکروکنترلر های avr نیازمند ابزاری به نام پروگرمر هستید. پروگرمر هایی مانند AVRISP mkII یا STK500 از طریق پورت SPI و به صورت پروگرم داخل سیستمی (In System Programming به صورت خلاصه ISP) اقدام به پروگرم کردن برد می کنند. برای ساده تر کردن فرایند آپلود کد های مورد نظر روی میکروکنترلر امکانی در نظر گرفته شده است که بوت لودر نام دارد. بوت لودر کدی کوچک است که بخش کمی از انتهای حافظه ی میکروکنترلر را اشغال می کند و به میکروکنترلر این امکان را می دهد که بخش خالی باقی مانده از حافظه ی میکروکنترلر را از طریق پورت سریال UART برنامه ریزی کند. برای استفاده از این ویژگی باید حداقل یکبار بوت لودر را روی میکروکنترلر توسط پروگرمر های ISP پروگرم کنید. آموزش کاملی از چگونگی نصب بوت لودر روی میکروکنترلر روی سایت موجود است. برای مشاهده ی آموزش اینجا کلیک کنید.

 

برد نهایی

قیمت برد نهایی در جدول زیر ذکر شده است، هچنین مقایسه ای در زمینه ی قیمت انجام شده است. همانطور که مشخص است، قیمت مدار چاپی حرفه ای آماده شده بسیار به مراتب از قیمت فیبر خام و سایر موارد مورد نیاز برای ساخت مدارچاپی پایین تر است و از هر جهت در مقایسه با تولید مدارچاپی در منزل بهتر است. برای خرید نیز از طریق تلگرام یا واتزاپ در ارتباط باشید.

برد AKDUINO VERSION 2 قیمت برد کامل با چاپ دو رو حرفه ای فقط ۷۵۰۰ تومان
برد خام فایبرگلاس یک رو ۱۰ در ۱۰ (اندازه تولید یک برد AKDUINO) فروش در سایت ECA به قیمت ۸۴۰۰ تومان
مبدل TQFP32 به DIP28 قیمت برد کامل با چاپ کامل حرفه ای فقط ۲۰۰۰ تومان
کاهش قیمت برد در صورت استفاده از میکروکنترلر SMD برای Atmega328 حداقل مبلغ ۱۲۴۰۰ تومان

 

واتزاپ تلگرام