Hackovatelná vánoční přání a ozdoba: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Prázdninové karty, které blikají a pípají, nás vždy fascinovaly. Toto je naše hackovatelná verze pro kutily vyrobená s ATtiny13A a několika LED diodami - stisknutím tlačítka spustíte krátkou světelnou show na stromě. Letos je posíláme přátelům a rodině. Je to ručně vyrobený, hacknutelný dárek a jeho stavění bylo zábavné. Tento instruktáž vysvětluje náš návrh, pak můžete chytit open source soubory a vytvořit si vlastní.

Karta je také poctou Vellemanově blikající sadě ozdob na vánoční stromeček a kit-biz odkazu na Adafruit Promise. (Věděli jste, že Velleman má sadu hodinek s nixie elektronkou? Opravdu!)

Kopii naší karty si můžete koupit v Seeed Studio. Sestavené karty jsou (15 $) a sada pro dobrodružné pájky je 12 $. Tento článek s původním formátováním si také můžete prohlédnout na DangerousPrototypes.com.

Krok 1: Hardware - ATtiny13A

Schéma a PCB byly vytvořeny pomocí freeware verze Cadsoft Eagle. Stáhněte si nejnovější designové soubory a firmware na stránku projektu Google Code.

AVR ATTINY-13A

Mozkem obvodu je malý mikrokontrolér ATMEL ATtiny13A (IC1). Jeden pin (PWM) bliká kontrolky, většina ostatních pinů slouží k programování a napájení. Podobné efekty můžete získat s časovačem 555 nebo s diskrétními součástkami, ale naším cílem je seznámit se s novou rodinou mikrokontrolérů a udělat něco, co lze snadno hacknout.

ATtiny potřebuje 10K pull-up odpor (R1), aby udržel resetovací pin vysoko, mini dotykový spínač (S1) resetuje ATtiny dočasným připojením resetovacího pinu k zemi. Kondenzátor 0,1 uF (C1) odděluje čip od napájecího zdroje.

Krok 2: Hardware - programování a baterie

Mikrokontroléry ATtiny se programují pomocí šestipinového připojení ISP (System Programming). Záhlaví ISP je orientováno na zadní stranu karty. Vyrobili jsme programovací sondu, abychom se vyhnuli pájení pinové hlavičky na desce.

Napájení je zajištěno 3voltovým, 20 mm lithiovým knoflíkovým článkem (BAT1) na zadní straně desky plošných spojů. Držák by měl fungovat s mincovými buňkami 2025 nebo 2032. ATtiny bude pracovat v rozsahu napětí až do 1,8 voltů.

Krok 3: Hardware - stromové LED diody

LED diody na stromě

Naše malé, třpytivé vánoční stromky jsou LED 0805 pro povrchovou montáž (LED1-10). Každá LED má odpor omezující proud (R3-12). Při vývoji jsme použili odpory 390 ohmů, asi 3 mA při 3 voltech a 8 mA při 5 voltech. Všech 10 LED diod dohromady využívá přibližně 30 mA při napájení z baterie.

30 mA je příliš velký proud na to, aby se mohl napájet nebo klesat na piny ATtiny. Místo toho NPN tranzistor (T1) přepíná uzemnění LED. Tranzistory také vyžadují základní odpor (R2), který omezuje, kolik proudu je odebíráno z kolíku mikrokontroléru. LED diody musí být připojeny ve správném směru, jinak se nerozsvítí. Průchozí otvory LED diody mají obvykle jeden delší vývod, který indikuje kladnou stranu napájení (anodu). LED diody SMD mají zelenou hranu a někdy i šipku na zadní straně, která indikuje uzemnění (katodu). Tento graf ukazuje správnou orientaci pro každou LED, uzemnění by mělo směřovat stejným směrem jako šipka.

Krok 4: Hardware - PCB a seznam dílů

Schéma a PCB byly vytvořeny pomocí freeware verze Cadsoft Eagle. Stáhněte si nejnovější designové soubory a firmware na stránku projektu Google Code. PCB jsme vyrobili pomocí služby Propaganda společnosti Seeed Studio, další desky z naší objednávky jsou v obchodě Seeed. Očekávali jsme zelené PCB, ale dostali jsme černé - konečné PCB budou červené.

K vytvoření vánočního motivu jsme použili průchodky, komponenty a sítotisk. Toto je náš první pokus, možná se z toho stane prázdninová tradice, kterou budeme rok od roku vylepšovat. Konečná deska plošných spojů by měla mít na stromě viditelné stříbrné průchodky, na prototypu jsme je neudělali dostatečně velké. Odstranili jsme také rok, takže pokud nebude doručen včas na Vánoce, bude možné jej použít znovu později.

Jedná se o dvouvrstvou desku plošných spojů s díly na obou stranách. Začali jsme na přední straně, pájili jsme velké části jako mikrokontrolér (IC1) a přepínač (S1), poté jsme přidali menší pasivy jako odpory a kondenzátory. Držák baterie jde na zadní stranu desky plošných spojů, pájili jsme ji jako poslední, takže pracovní plocha zůstala rovná a stabilní, zatímco jsme pracovali na přední straně.

Pokud spájíte desku plošných spojů sami, ujistěte se, že máte pinzetu se špičatými konci pro umístění a držení součástí. Budete také potřebovat tavidlo, aby vše teklo, a měděný knot k vyčištění jakékoli další pájky. Blu-Tack používáme téměř ke všemu.

Seznam dílů

název	Množství	Hodnota (velikost)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	0,1uf kondenzátor (0805)
T1	1	NPN 200mA+ 100hfe+ tranzistor (SOT23)
R1	1	Rezistor 10 000 ohmů (10K) (0805)
R2-R12	10	Rezistor 390 ohmů (390R) (0805)
LED1-10	10	LED diody, různé barvy (0805)
S1	1	Mini hmatový spínač (SMD)
NETOPÝR	1	20mm držák baterie (SMD)
BUŇKA	1	20mm baterie (CR-2025)

Krok 5: Firmware

Firmware je napsán v jazyce C pomocí open source kompilátoru AVR-GCC s AVRStudio. Stáhněte si nejnovější designové soubory a firmware na stránku projektu Google Code. Programujte firmware pomocí 6pinového programovacího záhlaví ISP s něčím jako STK500 nebo USBtinyISP. Na druhou stranu, jsme opravdu nadšeni z použití open source kompilátoru pro tento projekt.

Když je obvod napájen, ATtiny spustí jednoduchý program, který pulzuje světla vánočního stromku. Když program skončí, čip usne, dokud není resetován stisknutím tlačítka nebo výměnou baterie.

Program stmívání používá softwarovou modulaci šířky impulzů ke ztlumení LED diod. ATtiny13A má hardwarový PWM, ale vystupuje na piny ISP, které jsou již obsazené. Je možné sdílet programovací piny s jinými funkcemi, pokud bychom na to nebyli připraveni.

Když se program dokončí, čip prostě navždy usne. To se liší od mnoha programů mikrokontroléru, které pokračují ze spánku na přerušení změny pinů. Stisknutím tlačítka se ATtiny resetuje a program se spustí znovu.

Krok 6: Posunutí dále

Máme spoustu nápadů na budoucí sváteční karty - více kanálů LED, LED diody měnící barvu, zvuk, ovládání akcelerometru, kapacitní dotykové snímání, LCD obrazovky, epaper, svátečně řezané desky plošných spojů a další. V tomto projektu jsme nepoužili bootloader, ale zde je diskuse o možných možnostech.

Co bys dělal? Máte nějaké hacky pro tuto kartu nebo nápady pro budoucí karty? Získejte ji

Seeed Studio má kartu sestavenou nebo jako sadu. Sada obsahuje součásti pro povrchovou montáž velikosti 0805, které nejsou pro každého. Toto je náš první projekt, který bude nabízen jako stavebnice. Jsme nadšeni, že vidíme, kolik lidí má o soupravu SMD zájem. Bude to velmi omezený běh, pravděpodobně 100-200 celkem, tak si ten svůj dejte brzy!

• Vytvořte si vlastní kartu z našich open source návrhových souborů a firmwaru.
• Sestavená karta stojí 15 $ v Seeed Studio. DPS bude červené. Naprogramovaný firmware a baterie v ceně.
• Sada stojí 12 dolarů v Seeed Studio. DPS bude červené. Naprogramovaný firmware a baterie v ceně.

Chtěli bychom, aby byly objednávky doručeny včas na Vánoce, ale existuje velká šance, že k tomu nedojde. Seeed Studio již pracuje na malém počtu karet, což by mělo pomoci urychlit doručování. Naštěstí dorazí včas na Vánoce, ale dodání bude opravdu těsné. Aktualizace výroby zveřejníme, jakmile je získáme.

Užijte si stříbrnou, vojenskou dovolenou!