Carte de Crăciun și Ornament de hacking: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Cardurile de sărbătoare care clipesc și sună ne-au fascinat întotdeauna. Aceasta este versiunea noastră hackabilă DIY realizată cu un ATtiny13A și câteva LED-uri - apăsați butonul pentru a reda un scurt spectacol de lumini în copac. Le trimitem prietenilor și familiei anul acesta. Este un cadou realizat manual, care poate fi spart și a fost o mulțime de distracție de construit. Acest lucru explicabil explică proiectarea noastră, apoi puteți prelua fișierele open source și le puteți construi pe ale dvs.

Cartea este, de asemenea, un omagiu adus kitului de ornamente al pomului de Crăciun intermitent al lui Velleman și o referință kit-biz la Promisiunea Adafruit. (Știați că Velleman are un kit de ceas cu tub nixie? Într-adevăr!)

Puteți cumpăra o copie a cardului nostru de la Seeed Studio. Cardurile asamblate sunt (15 USD), iar un kit pentru lipitori aventuroși este de 12 USD. De asemenea, puteți vedea acest articol cu formatarea originală la DangerousPrototypes.com.

Pasul 1: Hardware - ATtiny13A

Schema și PCB au fost realizate cu versiunea freeware a Cadsoft Eagle. Descărcați cele mai recente fișiere de proiectare și firmware din pagina proiectului Google Code.

AVR ATTINY-13A

Un mic microcontroler ATMEL ATtiny13A (IC1) este creierul circuitului. Un pin (PWM) clipește luminile, majoritatea celorlalți pin sunt folosiți pentru programare și alimentare. Ați putea obține efecte similare cu un temporizator 555 sau cu componente discrete, dar scopul nostru este să aflăm despre o nouă familie de microcontrolere și să faceți ceva ușor de piratat.

ATtiny are nevoie de un rezistor de tracțiune de 10K (R1) pentru a menține pinul de resetare ridicat, un mini comutator tactil (S1) resetează ATtiny conectând temporar pinul de resetare la masă. Un condensator 0.1uF (C1) decuplează cipul de sursa de alimentare.

Pasul 2: Hardware - Programare și baterie

Microcontrolerele ATtiny sunt programate printr-o conexiune ISP (In System Programming) cu șase pini. Antetul ISP este orientat spre partea din spate a cardului. Am făcut o sondă de programare pentru a evita lipirea unui antet de pin pe placă.

Puterea este furnizată de o celulă de monede de litiu de 3 volți, 20 mm (BAT1) pe spatele PCB-ului. Deținătorul ar trebui să lucreze cu celule de monede 2025 sau 2032. ATtiny va funcționa pe o gamă de tensiuni, până la 1,8 volți.

Pasul 3: Hardware - LED-uri de copac

LED-uri de copac

Micile noastre lumini sclipitoare ale pomului de Crăciun sunt 0805 LED-uri de montare pe suprafață (LED1-10). Fiecare LED are un rezistor de limitare a curentului (R3-12). Am folosit rezistențe 390ohm, pentru aproximativ 3mA la 3 volți și 8mA la 5 volți în timpul dezvoltării. Toate cele 10 LED-uri împreună folosesc aproximativ 30mA când sunt alimentate de la baterie.

30mA este prea mult curent pentru a sursa sau a se scufunda pe pinii ATtiny. În schimb, un tranzistor NPN (T1) comută conexiunea la masă a LED-urilor. Tranzistoarele necesită, de asemenea, un rezistor de bază (R2) pentru a limita cantitatea de curent extrasă din pinul microcontrolerului. LED-urile trebuie conectate în direcția corectă sau nu se vor aprinde. LED-urile prin gaură au de obicei un cablu mai lung care indică partea pozitivă de alimentare (anod). LED-urile SMD au o margine verde și, uneori, o săgeată pe spate, pentru a indica conexiunea la masă (catod). Această diagramă arată orientarea corectă pentru fiecare LED, conexiunea la sol ar trebui să indice aceeași direcție ca săgeata.

Pasul 4: Hardware - PCB și lista de piese

Schema și PCB au fost realizate cu versiunea freeware a Cadsoft Eagle. Descărcați cele mai recente fișiere de proiectare și firmware din pagina proiectului Google Code. Am realizat PCB-urile cu serviciul de propagandă al Seeed Studio, plăcile suplimentare din comanda noastră sunt în magazinul Seeed. Ne așteptam la PCB-uri verzi, dar am devenit negre - PCB-urile finale vor fi roșii.

Am folosit via, componente și ecranul de mătase pentru a crea o temă de Crăciun. Aceasta este prima noastră încercare, poate că va deveni o tradiție de sărbătoare pe care o îmbunătățim an de an. PCB final ar trebui să aibă vii de argint vizibile pe copac, nu le-am făcut suficient de mari pe prototip. Am eliminat și anul, deci dacă nu este livrat la timp pentru Crăciun, acesta poate fi folosit din nou mai târziu.

Acesta este un PCB cu două straturi, cu piese pe ambele părți. Am început pe partea din față, lipind piese mari, cum ar fi microcontrolerul (IC1) și comutatorul (S1), apoi am adăugat pasive mai mici, cum ar fi rezistențele și condensatoarele. Suportul bateriei se află pe partea din spate a PCB-ului, l-am lipit ultima dată, astfel încât suprafața de lucru să rămână stabilă și stabilă în timp ce lucram pe partea din față.

Dacă lipiți singur PCB-ul, asigurați-vă că aveți o pensetă cu capete ascuțite pentru a plasa și ține componentele. De asemenea, veți avea nevoie de flux pentru a face totul să curgă și de fitil de cupru pentru a curăța orice lipire suplimentară. Folosim Blu-Tack pentru orice altceva.

Lista de componente

Nume	Cantitate	Valoare (dimensiune)
IC1	1	AVR ATtiny13A (SOIC-8)
C1	1	Condensator 0.1uf (0805)
T1	1	NPN 200ma + 100hfe + tranzistor (SOT23)
R1	1	10.000 ohm (10K) rezistor (0805)
R2-R12	10	Rezistor 390 ohm (390R) (0805)
LED1-10	10	LED-uri, diverse culori (0805)
S1	1	Mini comutator tactil (SMD)
BĂŢ	1	Suport baterie 20mm (SMD)
CELULĂ	1	Baterie de 20 mm (CR-2025)

Pasul 5: Firmware

Firmware-ul este scris în C folosind compilatorul AVR-GCC open source cu AVRStudio. Descărcați cele mai recente fișiere de proiectare și firmware pe pagina Google Code a proiectului. Programați firmware-ul prin antetul de programare ISP cu 6 pini cu ceva de genul STK500 sau USBtinyISP. Pe de o parte, suntem foarte încântați de utilizarea unui compilator open source pentru acest proiect.

Când puterea este aplicată circuitului, ATtiny rulează un program simplu care pulsează luminile pomului de Crăciun. Când programul se termină, cipul se oprește până când este resetat prin apăsarea unui buton sau schimbarea bateriei.

Programul de decolorare folosește modularea software a lățimii impulsurilor pentru a estompa LED-urile. ATtiny13A are hardware PWM, dar iese pe pinii ISP care sunt deja ocupați. Este posibil să partajăm pinii de programare cu alte funcții, fie că nu am fost gata să facem acest lucru în acest proiect.

Când programul se finalizează, cipul doar se culcă pentru totdeauna. Acest lucru este diferit de multe programe de microcontroler care se reiau din repaus pe o întrerupere de schimbare a pinului. O apăsare pe buton resetează ATtiny și pornește din nou programul.

Pasul 6: Continuarea acestuia

Avem o mulțime de idei pentru viitoarele cărți de vacanță - canale LED multiple, LED-uri care schimbă culoarea, sunet, control accelerometru, senzor tactil capacitiv, ecrane LCD, epaper, PCB tăiate festiv și multe altele. Nu am folosit un bootloader în acest proiect, dar iată o discuție despre posibile opțiuni.

Ce ai face? Aveți hack-uri pentru acest card sau idei pentru carduri viitoare? Obțineți unul

Seeed Studio are cardul asamblat sau ca set. Kitul include piese de montare la suprafață de dimensiunea 0805, nu este pentru toată lumea. Acesta este primul nostru proiect care va fi oferit ca kit, suntem încântați să vedem câți oameni sunt interesați de un kit SMD. Aceasta va fi o alergare foarte limitată, probabil 100-200 în total, așa că primiți-o mai devreme!

• Construiți-vă propriul card din fișierele noastre de proiectare open source și firmware.
• Un card asamblat costă 15 USD la Seeed Studio. PCB-ul va fi roșu. Firmware programat și baterie inclusă.
• Un kit este de 12 USD la Seeed Studio. PCB-ul va fi roșu. Firmware programat și baterie inclusă.

Am dori ca comenzile să fie livrate la timp pentru Crăciun, dar există o șansă semnificativă care s-ar putea să nu se întâmple. Seeed Studio lucrează deja la un număr mic de cărți, care ar trebui să ajute la accelerarea livrării. Sperăm că vor ajunge la timp de Crăciun, dar livrarea va fi foarte strânsă. Vom posta actualizări de fabricație pe măsură ce le primim.

Să aveți o vacanță de argint, la solderie!