Mensagem personalizada exibindo bugigangas: 16 etapas

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

Por volta do mês passado, recebemos nossos novos calouros no departamento. Meu amigo teve a ideia de que deveríamos ter algum tipo de presente para eles, e esta é minha opinião sobre isso. Levei um dia para experimentar como construir o primeiro, depois várias horas para construir o restante 4.

O trinket é controlado por ATTINY414. A mensagem é armazenada no MCU e, em seguida, exibida uma letra de cada vez no visor comum de 7 segmentos do ânodo. Você poderia ter uma mensagem muito longa, já que minha palavra de 10 letras usou apenas 400 bytes de espaço de programa no dispositivo de 4k. Os pinos do cátodo de exibição de 7 segmentos são conectados ao MCU por meio de resistores de 1k.

Tentei usar o máximo possível de peças que já tinha em mãos e descobri que só precisamos comprar porta-baterias e baterias. O trinket também é muito barato de construir, custando pouco mais de 2 $ cada, sem contar a bateria.

Esta peça é ideal para decoração ou para pendurar na mala.

Nota: Este é o meu primeiro Instructable e tirei muuuuito menos fotos do que deveria. Vou compensar isso desenhando alguns esboços para aquelas etapas que não tenho fotos. Também desculpe por escrever potencialmente confuso.

Nota 2: Você pode usar qualquer microcontrolador para este projeto, mas a colocação neste Instructable é para ATTINY414 e outros dispositivos compatíveis com pinos.

Suprimentos

(A lista é para 1 peça)

Peças

• 1x placa Breakout para chip SOP28 / TSSOP28
• 1x ATTINY414 (você pode usar outros microcontroladores e adaptá-los você mesmo)
• 7x resistores de 1k (THT, 1/4 ou 1/8 W)
• 1x capacitor 100nF (THT ou SMD)
• Display de ânodo comum de 7 segmentos 1x 0,56 pol.
• 1x interruptor deslizante
• 1x porta-bateria de célula tipo moeda (eu usei CR2032 aqui).
• Alguns fios AWG30 e pernas do resistor (para pular em áreas apertadas)
• Adesivo ou fita dupla-face (para cobrir a área e evitar curto)
• Tubo retrátil de 1 mm
• 1x chaveiro

Ferramentas

• Ferro de soldar e extrator de fumaça
• Mãos que ajudam ou suporte para PCB
• Solda de pequeno diâmetro (usei 0,025 pol.)
• RMA Flux
• Toalhetes com álcool ou álcool isopropílico + escova plana
• Lenco de papel
• Fita adesiva
• Programador de microcontrolador (com base em seu MCU)

Etapa 1: Projeto Geral

Esses esboços são o layout aproximado de como as coisas são colocadas no quadro de apoio no meu projeto.

Nota: A placa de breakout que uso tem um número de pino em cada orifício com base na numeração comum da perna do IC em cada lado. Quando eu resolver esses furos, usarei Txx para o lado superior (onde o MCU está colocado) e Bxx para o lado inferior. Se você não souber onde soldar as coisas, consulte essas fotos.

Etapa 2: teste seus componentes

Antes de começar, certifique-se de que suas peças estão em condições de funcionamento, especialmente o microcontrolador e o display. Já que as peças ficarão amontoadas em pequenos espaços, terminar e depois perceber que sua tela não funciona é a última coisa que você quer, então teste-as primeiro!

Etapa 3: programar o microcontrolador

O programa

O programa do microcontrolador é bastante simples e consiste nas seguintes etapas:

• Defina os pinos baixos para a primeira letra.
• Atrasar um pouco
• Defina todos os pinos altos para apagar a tela (opcional)
• Atrasar um pouco
• Defina os pinos baixos para a segunda letra.
• Enxague e repita

Anexei o código que usei. Você pode compilá-lo com um compilador XC8 no MPLAB X. No entanto, como usei o PA0 para o segmento A, você terá que desabilitar o UPDI via bit de fusível para que funcione (explicação abaixo).

Selecionando as portas certas

Agora você deve selecionar quais portas do microcontrolador usar. Normalmente, para o microcontrolador com 14 pinos, haverá uma porta de 8 bits e uma porta de 4 bits. Como o display de 7 segmentos tem 8 pinos catódicos (incluindo o ponto decimal), usar a porta de 8 bits é o mais conveniente porque você pode usar o acesso direto à porta para definir o valor da porta em um único comando.

Consideração 1: traços cruzados

No entanto, a escolha pode variar devido à pinagem do microcontrolador e ao roteamento do fio entre o MCU e o monitor. Para tornar o trabalho mais fácil, você deseja o mínimo de traços cruzados.

Por exemplo, em ATTINY414, a porta de 8 bits é PORTA. Se você atribuiu PA0 ao segmento A, PA1 ao segmento B e assim por diante, a quantidade de traço cruzado é 1 (segmento F e G), o que é aceitável para mim.

Protip: Um lado da placa pode abrigar com segurança cinco resistores de 1/4 w.

Consideração 2: funções alternativas dos pinos

Em alguns casos, se os pinos na porta que você deseja usar tiverem funções alternativas, como pinos de programação, esses pinos não funcionarão como pinos GPIO, portanto, você pode ter que evitá-los ou desabilitar completamente a programação, a escolha é sua.

Por exemplo, em ATTINY414, o pino de programação UPDI está no pino A0 em PORTA. Se você usar esta porta como saída, não funcionará porque a porta será usada como UPDI em vez de GPIO. Você tem 3 opções aqui com seus prós / contras:

• Desative o UPDI por meio de bits de fusível: você não poderá programar o dispositivo novamente, a menos que use 12v para reativar a função UPDI (infelizmente eu fiz isso, mas você não precisa).
• Use apenas PA7-PA1: Você não poderá usar um ponto decimal aqui a menos que também use PORTB para ajudar, mas você ainda terá a programação disponível (melhor opção).
• Use PORTB para ajudar: Código mais longo, mas também funciona se a pinagem estiver muito confusa.

Protip: Tente selecionar o microcontrolador com menos quantidade de pinos de programação, ATTINY414 usa UPDI que usa apenas 1 pino para se comunicar, portanto você tem mais pinos GPIO disponíveis.

Programando o dispositivo

Se você tiver um soquete de programação para o dispositivo SMD, você pode querer programá-lo antes de soldar o MCU à placa breakout. Mas se você não fizer isso, soldar primeiro pode ajudá-lo com a programação. A quilometragem pode variar. No meu caso, eu conecto o PICKIT4 a uma placa de breakout e uso meu dedo para empurrar a MCU contra a placa. Funciona, mas não muito bem (o soquete de programação está agora na minha lista de desejos).

Etapa 4: soldar o microcontrolador

Não há nada sofisticado nesta etapa. Você tem que soldar o microcontrolador à placa de breakout. Existem muitos tutoriais no Youtube sobre como soldar as peças SMD. Para resumir, o essencial é:

• Limpe a ponta do ferro de solda
• A quantidade certa de solda
• A temperatura certa
• Muito fluxo
• Muita paciência e prática

Importante: Certifique-se de soldar o pino 1 do MCU ao pino 1 da placa de breakout!

Agora que o MCU está soldado à placa, podemos continuar para a próxima etapa.

Etapa 5: Solde o Capacitor

Há uma regra na eletrônica que quando você tem um CI em seu circuito, adicione um capacitor 100nF próximo aos pinos de alimentação, e isso não é exceção aqui. Esse capacitor é chamado de capacitor de desacoplamento e tornará seu circuito mais estável. 100nF é um valor geral que funciona com a maioria dos circuitos.

Você deve soldar o capacitor o mais próximo possível entre os pinos Vcc e GND do MCU. Não há muito espaço aqui, então eu apenas corto suas pernas no tamanho e soldo diretamente nas pernas do MCU.

Etapa 6: Limpeza de fluxo 1

Enquanto o fluxo é essencial para a soldagem. Deixá-lo na placa após a soldagem não é bom para você porque pode corroer a placa. O fluxo residual pode ser dissolvido usando álcool isopropílico. No entanto, você também precisa limpar o fluxo da placa antes que o álcool evapore ou então o fluxo pegajoso cobrirá toda a placa.

Esta é a técnica que utilizo e que funciona muito bem: coloque o quadro de lado em um lenço de papel, embeba um pincel plano em álcool e "pinte" rapidamente o álcool do quadro de baixo para cima do papel de seda. Você verá um fluxo amarelo aparecendo no papel de seda. Para ter certeza de que a maior parte do fluxo foi removida, verifique se sua placa não é pegajosa e as poças de fluxo ao redor das juntas de solda quase desapareceram. Veja a foto acima para mais detalhes.

Motivo desta limpeza: Para limpar o microcontrolador. A parte será muito mais difícil de alcançar mais tarde.

Etapa 7: solde a tela de 7 segmentos

Agora vamos quebrar as regras sobre soldar os dispositivos de perfil mais baixo primeiro e começar a partir da tela de 7 segmentos. Dessa forma, pudemos apenas soldar os resistores nas pernas da tela de 7 segmentos.

Como agora temos orifícios livres muito limitados deixados na placa, cortaremos o pino anódico comum inferior da tela para abrir caminho para o pino negativo do suporte da bateria. Em seguida, solde normalmente. Apenas dobre as pernas da tela um pouco para fora, segure-a no lugar (fita adesiva pode ser útil aqui) e solde-a na parte superior da placa.

Etapa 8: Solde os resistores do lado inferior

O próximo passo seria soldar os resistores na parte inferior da placa. Antes de começar, coloque fita adesiva dupla-face ou adesivo sobre as almofadas TSSOP que não usamos para evitar curto-circuito.

Agora que as almofadas estão cobertas, pegue seus resistores e comece a dobrar suas pernas. Eles se conectarão entre as pernas do MCU (lado ESQUERDO da placa) e as pernas da tela (lado DIREITO da placa). Certifique-se de que não se tocam e de que haja espaço suficiente entre eles.

Protip: Sua placa de breakout pode vir com alguns orifícios perfurados na placa. Estes são locais convenientes para prender o chaveiro. Certifique-se de que um desses buracos não seja coberto pelas pernas dos resistores.

Etapa 9: Solde os resistores do lado superior

Se você não conseguir encaixar todos os resistores na parte inferior da placa, pode ser necessário colocar alguns na parte superior. Como o microcontrolador também está deste lado, você terá que encolher as pernas do resistor para evitar que toquem no microcontrolador. O resto dos procedimentos permanecem iguais à última etapa.

Etapa 10: Solde o interruptor

A próxima parte da solda é o interruptor deslizante para ligar e desligar. Eu uso um interruptor 1P2T aqui.

Novamente, devido aos orifícios limitados restantes, corte um pino lateral do interruptor

Em seguida, solde o pino lateral restante da chave. Deixe o pino central sem soldar.

Etapa 11: Solde os fios e jumpers

Com base em seu projeto, você pode ter mais ou menos quantidade de fios para soldar. No meu projeto, há 2 fios (fios de energia para o MCU) e 2 jumpers (energia para o display e ponte extra para o MCU).

Apenas solde-os corretamente e você está pronto para continuar.

Etapa 12: Limpeza de fluxo 2

Motivo da limpeza: Não teremos mais acesso ao lado inferior após soldar o porta-bateria, portanto, temos que limpar agora.

Etapa 13: Solde o suporte da bateria + quaisquer jumpers adicionais

Esta é a última e mais complicada parte de soldar. Não temos orifícios dedicados suficientes para o suporte da bateria, então vamos soldá-lo assim: O terminal positivo compartilhou o orifício com a perna da chave que deixamos sem solda (etapa 10) e o terminal negativo vai para o orifício que deixamos cortar a perna da tela (etapa 7).

Então, se você tiver quaisquer jumpers adicionais para soldar, solde-os agora. Para o meu projeto, ainda tenho um jumper porque ele precisa ser conectado ao pino negativo do suporte da bateria.

Veja a foto para mais detalhes.

Etapa 14: Limpeza de Fluxo 3

Motivo desta limpeza: A limpeza final.

Etapa 15: teste + retoque final

Antes de colocar a bateria, certifique-se de que nenhuma perna se toque, corte os fios em excesso e verifique a soldagem. Depois de fazer isso, você pode colocar uma bateria, ligá-la e ela deve funcionar corretamente.

Caso contrário, verifique todas as suas soldas novamente e talvez verifique se o programa do microcontrolador está correto.

Etapa 16: Produto Final

Parabéns! Você fez suas próprias bugigangas personalizadas! Certifique-se de compartilhar comigo aqui e divirta-se!