Отладочная плата под Atmega 8
Привет всем! Рад видеть вас, дорогие читатели на моем блоге, посвященном радиолюбительскому творчеству. Меня зовут Владимир Васильев и у меня для вас сегодня новая интересная статья, по крайней мере я надеюсь что она вам будет интересна.
На днях я задумался: «Почему бы мне не заняться изучением нового для себя языка программирования, опыт с ассемблером уже есть, хочется чего-нибудь новенького «. И этот новый для меня язык является язык СИ. Язык Си привлек меня, наверное, более читаемым кодом нежели ассемблер. Ведь на ассемблере чем больший объем кода пишешь, тем проще в нем запутаться.
Для изучения Си мне понадобится некий полигон для экспериментов и опытов. Ведь если под каждую программу собирать отдельную плату, травить текстолит и т.д. и т.п. потребуется слишком много времени. Поэтому я решил создать некую универсальную плату напичканную светодиодами, кнопками, и другими штуками, чего мне на первое время хватит за глаза.
Конечно я давно в курсе , что существуют готовые интересные решения в виде отладочных плат разных производителей, причем по вполне доступной цене.
Мне кажется это излишество, ведь намного дешевле и приятнее использовать в работе изделие разработанное и собранное своими руками. Ну а о том что из этого всего вышло вы сейчас и узнаете. Кстати хочу вам поведать об одной интересной разработке, о ней я расскажу в одной из следующих статей, так что [urlspan]не пропустите[/urlspan].
Содержание:
а) Разъем программирования IDC-10
в) Порт USB
г) Светодиоды
д) Пьезокерамический излучатель
е) Колодка для беспаечного монтажа
КОНСТРУКТИВ
В конструкции платы я не старался объять необъятное, а ограничился что называется самым «ходовым функционалом». Так я не применял дорогостоящие комплектующие, обошелся ровно тем, что было в шаговой доступности.
На изображении ниже, вы можете видеть что из себя представляет отладочная плата.
По задумке плата должна была быть не большой и иметь разнообразные способы подачи питания. Это задумано для того,чтобы я мог эксплуатировать плату в любом месте, где будет такая возможность и наличие питания 5В.
СПОСОБЫ ПОДАЧИ ПИТАНИЯ
Питание может подаваться четырьмя различными способами:
1. Через разъем программирования IDC-10 . Здесь питание подается прямо с программатора, что на мой взгляд удобно запитывать и программатор и прошиваемое устройство от одного источника питания. О наличии питания будет сигнализировать цветной светодиод.
2. Клеммная колодка установленная на плате позволяет запитывать устройство от батарейного отсека или от своего блока питания. Так взяв с собой блок питания можно эксплуатировать плату в любых полевых условиях, лишь бы была по близости розетка 220В.
3. Есть возможность запитать плату напрямую от порта USB компьютера. Компьютеры сейчас на каждом шагу, а ведь это еще и замечательные источники пятивольтового питания. Этим нельзя не воспользоваться.
4. Имеется еще один, правда несколько «извращенский» способ (буквально недавно его обнаружил ), На плате есть отдельная колодочка для беспаечного монтажа и в ней заключена таинственная возможность. Крайние гнезда этой колодки имеют потенциалы земли и напряжения питания. И если другие способы не подходят (по конструкции токоподводящих элементов) то это еще один вариант.
В каждом из четырех вариантов будет работать светодиодная индикация наличия питания.
Весь функционал платы зависит от наличия «фишек» и «плюшек». Всегда хочется нафаршировать плату до безумия, но не всегда такое возможно, и порой попытки впихнуть невпихуемое, оборачиваются суровыми граблями в спину.
В своем «творении» я старался следовать принципам надежности, функциональности, практичности и конечно же экономической целесообразности. В результате получилось то что и должно было получиться. Вот как-то так.
Краеугольным камнем на плате стоит камень микроконтроллера Atmaga 8. Подключение контроллера к функциональным узлам (тобишь, кнопки,светики и т.д.) я реализовал посредством спец. разъемов PLS и BLS. PLS это такие штырьки, устанавливаемые на плату. Ответной частью являются гнездовые разъемы BLS на провод. Так же без использования проводов наиболее очевидные узлы можно подключить перемычками — джамперами. По умолчанию ни один пин контроллера ни с чем жестко не завязан.
Для большего удобства на плате присутствуют дополнительные штырьки с землей и питанием. Они сгруппированы и установлены в верхней части платы, над цифровым семисегментным индикатором.
«ФИШКИ И ПЛЮШКИ»
На этом я немного задержусь и постараюсь осветить этот вопрос более подробно:
1. Матричная клавиатура. На плате клавиатура представлена небольшим массивом кнопочек в количестве 9 штук. Собирая кнопки в матрицу можно значительно сэкономить ножки контроллера, и чем больше кнопок используется тем более это оправданно.
На рисунке видно пример традиционно рекомендуемой схемы включения матричной клавиатуры, что я благополучно применил у себя на плате. Слева показан огрызок разведенной платы, именно то место с кнопочками. Возможно , что можно было развести более рационально, но меня устроил этот вариант. Главное, что обошелся без перемычек. Кнопочки применял первые попавшиеся в радиомагазине, очень похожа на TS-A1PS-130. 
Вот кстати вырезка из даташита не нее. В принципе подойдет любая кнопка без фиксации, это дело вкуса.
Резисторы подтяжки даже покупать не пришлось, нашлись в моем загашнике, номиналом примерно 1кОм. Диоды можно выбрать практически любые. Дорожки от кнопочек подводятся к штыркам, расположенным по периметру контроллера.
Подключать их к атмеге можно установкой джамперов к близлежащим пинам, либо проводками. Так клавиатуру можно подключать к абсолютно произвольным пинам. На печатной плате все это безобразие выглядит следующим образом.
2. Отдельные кнопочки. Помимо матричной клавиатуры я решил добавить еще и одиноко стоящих кнопочек, дабы ограниченные возможности платы стали менее ограниченными. А так как один в поле не воин, то две кнопки встали как влитые.
Их схемотехника и разводка по месту в принципе не блещут фантазией, но показать это стоит.
На схеме видно, что кнопки одним концом подтянуты резисторами порядка 1кОм к питанию, другой стороной посажены на землю. К пинам контроллера кнопки подключаются проводом. До момента нажатия на кнопку пин контроллера подключен к питанию через резистор. Этот прием исключает различные помехи, порождающие глюки и ложны срабатывания.
Ну и как все это выглядит на реальной плате. Прошу прощения за качество, снимал с телефона, моего старенького телефона Nokia 5230.
3. Семисегментный индикатор, выпаянный из платы старого компьютера. Раньше на таких индикаторах выводилась частота работы процессора, была даже некая кнопочка «ТУРБО» увеличивающая частоту «многократно»,
А мне как раз этот индикатор пригодился и обрел так сказать вторую жизнь. Даташит и технические характеристики на него мне нагуглить не удалось. Так что извиняйте, однако методом тщательной прозвонки удалось определить тайную сущность сего твердого тела.
Все многообразие светодиодов сгруппированы в две группы — «восьмерки». Каждая «восьмерка» имеет всего один анод и множество катодов. Катодами сегменты коммутируются к пинам контроллера через реизисторы соответственно. Резисторы подбираем под нагрузочные способности контроллера, у меня они около 500Ом.
На плате семисегментный индикатор я расположил слева от контроллера и вывел все катоды на PLS -штырьки. Аноды на моей плате можно подключать к питанию джамперами, а впрочем можно проводом запитывать с контроллера. Для удобства нарисовал справа от индикатора памятку, дабы не забыть какая ножка к какому сегменту подстыкована.
На реальной плате изначально хотел вывести лутом все надписи и памятки псевдошелкографией, но в последний момент передумал. Впрочем если очень понадобится распечатаю потом как документированное методическое указание.
4. Светодиоды. На своей отладочной плате я предусмотрел два ряда светодиодов, расположенных друг под другом. По схеме они подключены через резисторы, как тот же самый семисегментный индикатор. Светодиоды ни под что жестко не завязаны. Вся коммутация производится манипуляцией джамперами и спец. проводков. Каждый анод светодиода можно подключать к питанию установкой джамперов. Здесь включать/выключать придется установкой нуля на соответствующий пин контроллера, просто берем и тащим проводом нулевой сигнал с контроллера до катода нужного светодиода.
Можно пойти и другим путем. Подключаем катод светодиода джампером к земле (штырьковая панелька расположенная справа) а к аноду подаем сигнал с контроллера, проводом (штырьковая линейка слева).
Перестыковочная панелька, расположенная посередине дана в дополнение, если вдруг захочется использовать другой резистор или применить другой схемотехнический прием. Также как и семисегментный индикатор, светики можно подключать помимо контроллера, устанавливая соответствующие джамперы.
5. Пьезокерамический излучатель. Долго думал насчет звуковой индикации. У меня был выбор поставить обычный динамик или же пьезокерамический излучатель. В итоге не стал заморачиваться и остановился на пьезе. С динамиком пришлось бы ставить усиливающий транзистор да и конструктивно что-то придумывать так как удобных выводов для платного монтажа на нем не было. (у меня был динамик от сотового телефона).
С пьезокерамическим излучателем все оказалось гораздо проще. Его достаточно подключить к контроллеру , а второй вывод посадить на землю. Мне даже резистор последовательно ставить не пришлось, так как сопротивление пьезика оказалось ну просто очень большим. Так что в предварительно заготовленные отверстия под резистор пришлось запаять перемычку.
Отдельно хочется сказать, что пьезокерамические излучатели бывают как со встроенным генератором так и без такового. У меня он оказался с внутренним генератором, так что если генератора нет, придется генерировать сигнал программно, впрочем это может быть даже интереснее.
6. Колодка для беспаечного монтажа. Как известно всего не предусмотришь, поэтому дабы творческий полет был менее ограничен, было решено установить на плату беспаечную колодку. Колодка представляет собой панельки типа PBD с двухрядным расположением гнезд, устанавливаемые на плату.
Так можно быстренько собрать какую-нибудь схему не используя паяльник. По краям колодки выведены питание и земля, а небольшой промежуток между панельками позволит впихнуть даже микросхему в DIP корпусе. По крайней мере это будет определенно не лишним дополнением.
На беспаечную колодку можно подать питение отличное от 5В, только остальными фичами платы придется поступиться. В любом случае напряжение не должно превышать допустимое напряжение для конденсаторов сидящих в цепи питания, и особенно стоит поберечь индикаторный светодиодик .
Плата в этом случае должна быть обесточена, все джамперы и провода сняты. Только в этом случае на крайние ряды гнезд колодки можно подавать питание и собирать схему какую вам угодно.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Плату я спроектировал в программе DipTrace, как оказалось программа очень удобная в применении и позволяет получить достойный результат достаточно быстро. Мне после SprintLayot и Eagle CAD программа показалась просто мега крутой.
За радиодеталями честно сказать особо бегать не пришлось, так как основная часть у меня уже была. Кстати у меня есть информация, о том как вообще не париться на счет комплектующих. 🙂 Закупал я в основном панельки, разъемы, кнопочки, пьезокерамический излучатель. В принципе и все.
Далее мне оставалось все это дело распечатать на фотобумагу и поместить под утюг. После промывания под струей воды и обработки платы ацетоном рисунок дорожек предстал во всей своей красе. Какой раз убеждаюсь , что правильный подход к лазерноутюжному методу дает очень качественный результат.
Далее дорожки были залужены. Для этой цели в этот раз я использовал некое новшество. Достал из шкафа паяльник 40Вт и намотал на жало специальную демонтажную оплетку из магазина радиодеталей и вуаля. Результатом я оказался очень доволен. При залуживании в качестве флюса я применял обычный аптечный глицерин. После напайки «секретным методом» комплектующих получилось то, что вы можете видеть на картинках выше.
Вот в общем и все о чем я хотел вам поведать в сегодняшней статье. Если есть какие вопросы или предложения то пишите в комментариях. Впрочем пишите любые мысли по поводу этого проекта, ведь изначальной целью этого сайта было получение полезной информации и конечно же общение.
Если информация вам показалась интересной и полезной то обязательно поделитесь с друзьями в социальных сетях, значки находятся с левого края на странице.
Я думаю, что подобные платы очень удобны в работе и в особенности для изучения программирования контроллеров. Применяя отладочную плату можно не заморачиваться над железом а полностью сосредоточить свое внимания на написание прошивки.
Все материалы проекта [urlspan]можно скачать одним архивом.[/urlspan]
Также дорогие друзья вы можете подписаться на обновления сайта и получать новые материалы и подарки прямо себе в почтовый ящик. Для этого достаточно заполнить форму ниже.
На этом у меня все, желаю всего доброго и до новых встреч,
С н/п Владимир Васильев.
Лучший способ сказать СПАСИБО автору это отправить донат!
Здравствуйте.
Очень полезная и интересная статья!
Спасибо Вам за эту информацию.