Programador AVR com alta tensão: 17 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Este é meu primeiro Instructable. A placa que projetei é um programador AVR. A placa combina as funções de 4 placas de protótipo separadas que construí nos últimos anos:

- Um programador de AVR de alta tensão, usado principalmente em dispositivos ATtiny para definir fusíveis quando a linha de reset é usada para E / S.

- Arduino como ISP, 5V e 3v3 (conta como duas das funções)

- Programador NOR Flash EEPROM (copia rapidamente de um cartão SD para NOR Flash)

A placa usa reguladores de tensão AMS1117 LDO comuns para obter 5V e 3v3. A função de alta tensão requer 12V. Para isso, usei um conversor elevador DC-DC MT3608. O MCU funciona a 16MHz, 5V. A mudança de nível para qualquer coisa que exija 3v3 é realizada usando um LVC125A. O LVC125A é o que você encontra em muitos módulos de cartão SD. O mcu é um ATmega328pb. O ATMega328pb é quase o mesmo que o ATMega328p mais comum, exceto que ele tem mais 4 pinos de I / O no mesmo tamanho de pacote.

Esta placa é a versão 1.5. Novos recursos nesta última versão: - uma interface serial usb.- fusíveis polifuncionais reconfiguráveis.- Indicadores de função LED abaixo dos botões de seleção de função.- um interruptor para controlar o reset serial desconectando o DTR do chip serial USB. - um MOSFET para remover completamente a energia do DC-DC 12V quando não estiver em uso.

A placa tem a opção de adicionar um EEPROM serial AT24Cxxx I2C e há um conector I2C JST-XH-05 de 5 pinos (GND / 5V / SCL / SDA / INT1) para conexão de dispositivos I2C.

Um dos aspectos mais complicados deste projeto foi como carregar todas as funções / esboços no quadro. O método mais fácil teria sido simplesmente fazer o download de um esboço sempre que eu precisasse alterar as funções. Outro método teria sido combinar todos os esboços. Decidi contra ambos os métodos. O método de combinação teria dificultado a integração de quaisquer alterações feitas aos esboços originais. O método de combinação também tem o problema de que a quantidade de SRAM disponível não era suficiente sem reescrever e cavar nas bibliotecas e esboços usados, novamente um problema de manutenção.

O método que escolhi foi escrever um aplicativo denominado AVRMultiSketch que funciona com o IDE do Arduino para carregar os esboços no flash, mudando seus locais de memória. As fontes de esboço não são modificadas de forma alguma. Eles correm no quadro como se fossem o único esboço. Como isso funciona é descrito em detalhes no leiame de código aberto do GitHub para AVRMultiSketch. Consulte https://github.com/JonMackey/AVRMultiSketch para obter mais detalhes. Este repositório também contém os esboços que usei / escrevi / modifiquei, que podem ser usados individualmente.

Para alternar entre os esboços, a placa tem quatro botões: Reiniciar e os botões rotulados 0, 1, 2. Na inicialização ou reinicialização, se você não fizer nada, a última função selecionada será executada. Se você segurar um dos botões numerados, estará selecionando um esboço / função. O esboço torna-se o esboço selecionado. LEDs brancos abaixo de cada um dos botões de função são iluminados para refletir a seleção atual.

Atualmente a placa hospeda apenas 3 esboços, mas poderia hospedar mais alguns. Nesse caso, assumindo apenas 3 bits / botões numerados, ele poderia hospedar até 7 mantendo pressionado mais de um botão.

O esquema é incluído na próxima etapa

Um suporte mínimo está disponível no thingiverse. Veja

A placa para a versão 1.5 é compartilhada no PCBWay. Consulte

Entre em contato comigo se desejar uma placa montada e testada.

Etapa 1: instruções para montar a placa

Seguem as instruções para montar a placa (ou quase qualquer pequena placa).

Se você já sabe como construir uma placa SMD, pule para a etapa 13.

Etapa 2: Reúna as peças

Começo colando um pedaço de papel na mesa de trabalho com etiquetas para todas as partes muito pequenas (resistores, capacitores, LEDs). Evite colocar capacitores e LEDs próximos um do outro. Se eles se misturarem, pode ser difícil distingui-los.

Em seguida, preencho o papel com essas peças. Ao redor da borda, adiciono as outras partes fáceis de identificar.

(Observe que eu uso esse mesmo pedaço de papel para outras placas que projetei, portanto, apenas alguns dos locais na foto têm partes próximas / nas etiquetas)

Etapa 3: monte a placa

Usando um pequeno pedaço de madeira como bloco de montagem, eu prendo a placa PCB entre duas peças de placa protótipo de sucata. As placas de protótipo são presas ao bloco de montagem com fita adesiva dupla (sem fita no próprio PCB). Gosto de usar madeira para o bloco de montagem porque é naturalmente não condutivo / antiestático. Além disso, é fácil movê-lo conforme necessário ao colocar as peças.

Etapa 4: Aplicar pasta de solda

Aplique pasta de solda nas almofadas SMD, deixando as almofadas dos orifícios vazias. Sendo destro, geralmente trabalho da parte superior esquerda para a inferior direita para minimizar as chances de manchar a pasta de solda que já apliquei. Se você manchar a pasta, use um pano sem fiapos, como os usados para remover a maquiagem. Evite usar um lenço de papel / lenço de papel. Controlar a quantidade de pasta aplicada em cada pad é algo que você pega no jeito por meio de tentativa e erro. Você só quer um pouquinho em cada pad. O tamanho do salpico é relativo ao tamanho e formato da almofada (cerca de 50-80% de cobertura). Em caso de dúvida, use menos. Para pinos que estão próximos uns dos outros, como o pacote LVC125A TSSOP que mencionei anteriormente, você aplica uma tira muito fina em todas as almofadas em vez de tentar aplicar um salpico separado em cada uma dessas almofadas muito estreitas. Quando a solda é derretida, a máscara de solda fará com que a solda migre para a almofada, como se a água não grudasse em uma superfície oleosa. A solda irá formar gotas ou mover-se para uma área com uma almofada exposta.

Eu uso uma pasta de solda de baixo ponto de fusão (137C Melting Point). A segunda foto é a placa v1.3 e o tipo de pasta de solda que eu uso.

Etapa 5: Coloque as peças SMD

Coloque as peças SMD. Eu faço isso do canto superior esquerdo para o inferior direito, embora não faça muita diferença, exceto pelo fato de você ter menos probabilidade de perder uma parte. As peças são colocadas com pinças eletrônicas. Prefiro a pinça com ponta curva. Pegue uma peça, gire o bloco de montagem se necessário e coloque a peça. Dê um leve toque em cada parte para garantir que esteja bem assentada na placa. Ao colocar uma peça, eu uso as duas mãos para ajudar no posicionamento preciso. Ao colocar um mcu quadrado, pegue-o diagonalmente nos cantos opostos.

Inspecione a placa para ter certeza de que os capacitores polarizados estão na posição correta e todos os chips estão orientados corretamente.

Etapa 6: Hora do Pistola de Ar Quente

Eu uso uma pasta de solda de baixa temperatura. Para o meu modelo de arma, tenho a temperatura definida para 275 ° C, fluxo de ar definido para 7. Segure a arma perpendicularmente ao quadro a cerca de 4 cm acima do quadro. A solda em torno das primeiras peças demora um pouco para começar a derreter. Não fique tentado a acelerar as coisas movendo a arma perto do tabuleiro. Isso geralmente resulta em soprar as peças ao redor. Assim que a solda derreter, vá para a próxima seção sobreposta da placa. Trabalhe do seu jeito em todo o tabuleiro.

Eu uso uma pistola de ar quente SMD YAOGONG 858D. (Na Amazon por menos de $ 40.) O pacote inclui 3 bicos. Eu uso o bico maior (8 mm). Este modelo / estilo é feito ou vendido por vários fornecedores. Eu vi avaliações em todo o lugar. Esta arma funcionou perfeitamente para mim.

Etapa 7: Reforce se necessário

Se a placa tiver um conector de cartão SD montado na superfície ou uma tomada de áudio montada na superfície, etc., aplique solda de fio extra nas almofadas usadas para prender seu invólucro à placa. Eu descobri que a pasta de solda sozinha geralmente não é forte o suficiente para proteger essas peças de forma confiável.

Etapa 8: Limpeza / remoção do fluxo SMD

A pasta de solda que uso é anunciada como “não limpa”. Você precisa limpar a placa, ela parece muito melhor e removerá quaisquer pequenos grânulos de solda na placa. Usando luvas de látex, nitrila ou borracha em um espaço bem ventilado, despeje uma pequena quantidade de removedor de fluxo em um pequeno prato de cerâmica ou aço inoxidável. Volte a selar o frasco do removedor de fluxo. Usando uma escova dura, passe a escova no removedor de fluxo e esfregue uma área da placa. Repita até ter esfregado totalmente a superfície da placa. Eu uso uma escova de limpeza de armas para essa finalidade. As cerdas são mais rígidas do que a maioria das escovas de dente.

Etapa 9: Coloque e solde todas as peças do orifício da calha

Depois que o removedor de fluxo evaporar da placa, coloque e solde todas as partes do orifício da calha, da menor para a mais alta, uma de cada vez.

Etapa 10: Pinos do orifício de corte nivelado

Usando um alicate de corte nivelado, corte os pinos do orifício de passagem na parte inferior da placa. Isso facilita a remoção do resíduo de fluxo.

Etapa 11: reaquecimento através dos pinos do orifício após o corte

Para obter uma aparência bonita, reaqueça a solda nos pinos do orifício após o corte. Isso remove as marcas de cisalhamento deixadas pelo cortador nivelado.

Etapa 12: Remova o fluxo do orifício de passagem

Usando o mesmo método de limpeza anterior, limpe a parte de trás do quadro.

Etapa 13: Aplique energia à placa

Aplique energia à placa (6 a 12 V). Se nada fritar, meça 5V, 3v3 e 12V. 5V e 3v3 podem ser medidos a partir da aba grande nos dois chips reguladores. 12V pode ser medido a partir de R3, a extremidade do resistor mais próxima à parte inferior esquerda da placa (o conector de força está localizado na parte superior esquerda).

Etapa 14: carregar o bootloader

No menu Arduino IDE Tools, selecione a placa e outras opções para o mcu que está sendo direcionado.

Em meus designs de placa, quase sempre tenho um conector ICSP. Se você não tem um Arduino como ISP ou algum outro programador ICSP, você pode construir um em uma placa de ensaio com a finalidade de baixar o bootloader para a placa do programador. Selecione Arduino como ISP no item de menu do programador e, em seguida, selecione gravar bootloader. Além de baixar o bootloader, isso também configurará corretamente os fusíveis. Na foto, o tabuleiro da esquerda é o alvo. A placa à direita é o ISP.

Etapa 15: Carregar o Multi Sketch

Siga as instruções no meu repositório GitHub para AVRMultiSketch para carregar o multi sketch no flash através da porta serial na placa. O repositório GitHub AVRMultiSketch contém todos os esboços mostrados na foto. Mesmo se você não planeja construir a placa, você pode achar úteis os esboços NOR Flash Hex Copier e AVR High Voltage.

Etapa 16: Concluído

Também projetei algumas placas adaptadoras ao usar chips não montados, como no breadboarding.

- Adaptador ATtiny85 ICSP. Usado para programar um ATtiny85 autônomo.

- ATtiny84 a ATtiny85. Isso é usado para programação de alta tensão e conectado ao adaptador ATtiny85 ICSP.

- Adaptador de Flash NOR.

Para ver alguns dos meus outros designs, visite

Etapa 17: versão anterior 1.3

As fotos acima são da versão 1.3. A versão 1.3 não possui USB serial, fusíveis reinicializáveis e LEDs indicadores de função. Uma variante da versão 1.3 usa um ATmega644pa (ou 1284P)

Se você estiver interessado em construir a versão 1.3, envie-me uma mensagem (em vez de adicionar um comentário).