PCB de mão com Arduino (com uma opção de rede sem fio!): 3 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Atualização de 28.1.2019 No momento, estou trabalhando na próxima versão deste dispositivo portátil. Você pode acompanhar o projeto no meu canal no YouTube ou no Twitter.

Aviso! Encontrei um erro no layout do PCB. Os botões esquerdo e superior são conectados apenas a pinos analógicos. Consertei isso adicionando dois resistores pullup às duas entradas. Essa não é a solução perfeita, mas funciona.

Projetei um PCB para um handheld baseado no microcontrolador ATmega328P-AU (o mesmo do Arduino Nano), display OLED SSD1306 e alguns botões. Também adicionei a opção de adicionar o módulo de rádio NRF24L01 + para jogos multijogador. Você também pode usar este dispositivo portátil como um controlador sem fio. Já fiz controladores sem fio antes e até tenho um Instructables sobre eles. Tudo que você precisa é um Arduino Leonardo ou Pro Micro.

O dispositivo portátil é totalmente de código aberto. Todo o código-fonte é gratuito, assim como o design do PCB. Também comecei a programar um mecanismo de jogo baseado em blocos de código aberto para o console. No momento, tudo funciona, exceto o motor de física tem alguns problemas com altas acelerações. Isso ocorre porque o mecanismo de física está funcionando quadro a quadro na mesma velocidade da função de desenho. O mecanismo de física deveria ter o chamado microstepping (movendo um pixel por vez, verificando se há uma colisão), mas ainda preciso trabalhar nisso.

Como você pode ver na foto, ainda não recebi as peças SMD. Atualmente estou desenvolvendo o código com um protótipo.

Não quero um PCB profissional. Ainda posso construir isso?

Claro. Já fiz um tutorial sobre como construir este console para um PCB de prototipagem com cobre pontilhado. Você pode encontrar o projeto aqui:

Etapa 1: obtendo todas as peças

Primeiro você precisa de todas as peças. Você pode solicitar os PCBs do JLCPCB ou de algum outro site que use arquivos Gerber. Arquivos Gerber são usados para descrever o PCB para o fabricante. Eles são apenas arquivos. ZIP que contêm todos os detalhes do PCB projetado.

Aqui está o link para os PCBs:

Aqui está uma lista dos componentes que você terá que comprar para fazê-lo funcionar:

• ATmega328P (TQFP-32)
• 8 pcs botões 6 x 6 x 6 mm
• Oscilador de cristal de 16 MHz
• 2 pcs de capacitor de tamanho 22 pF 0603
• Display SSD1306 com interface SPI. (128 x 64, monocromático)
• Dois resistores 0603 10 kΩ

Aqui está uma lista dos componentes opcionais:

• NRF24L01 +
• AMSD1117-3.3 (regulador 3, 3 V para o NRF24L01 +)
• Capacitor 1206 680 nF (NRF24L01 + precisa de uma tensão constante para operar corretamente.)
• 2 pcs 1206 led (se você quiser piscar algumas luzes)
• 2 pcs de resistores 0603 para os leds

Etapa 2: montar a placa

Isso será um pouco difícil de descrever, já que ainda não construí nenhum PCB. Não tenho ideia de para onde foram as peças, mas espero que cheguem em breve.

Como normalmente acontece com a soldagem, use algum tipo de extrator de fumaça e lave as mãos após tocar no fluxo ou na solda. E tome cuidado com o ferro de solda. Ele fará queimaduras graves se você tocá-lo enquanto ele estiver em torno de 350 graus Celsius. No entanto, se você se ferir com o ferro de solda, use água fria para esfriar o local queimado

Se você nunca soldou peças SMD, recomendo fortemente assistir alguns tutoriais do YouTube. A regra básica é aplicar a solda em uma almofada, colocar o chip no lugar e soldar o pino. Depois é só fazer o lado oposto e se houver mais alfinetes faça-os. Você também pode usar o fluxo para ajudar no processo de soldagem.

Você também precisará de um pavio de solda para soldar o microcontrolador. Apenas flua os pinos com solda e use um pavio de solda para retirar o excesso.

Certifique-se de soldar as peças da maneira certa. Normalmente, os microcontroladores têm um ponto para indicar o primeiro pino. Normalmente, os PCBs também têm um ponto para orientar.

Para peças SMD, geralmente você deseja soldar as peças pequenas primeiro. Se você soldar os cabeçotes primeiro, provavelmente irá atingi-los com o ferro de solda e liberar alguns gases desagradáveis. Posso recomendar essa sequência por experiência própria. Você não precisa seguir esta lista, mas é feita com bom senso:

1. Capacitores
2. LEDs e resistores para os leds (opcional) [primeiro você deve soldar os resistores]
3. Regulador e microcontrolador (certifique-se de colocar o MCU da maneira certa! O ponto deve ficar na mesma direção que a marca [ponto branco] no PCB.)
4. Cristal
5. Botões
6. Cabeçalhos (o cabeçalho do NRF24L01 + é exatamente onde seu dedo descansaria, então eu recomendo usar alguns fios para permitir alguma flexibilidade).
7. Alguns fios para a bateria. A alimentação principal é marcada com VCC e GND. O VCC deve estar em torno de 3, 6-6 volts. Essa tensão vai diretamente para o microcontrolador, portanto, certifique-se de não colocar muita tensão nele.

Etapa 3: o software

Fiz alguns jogos para esse tipo de plataforma ao longo dos anos. Você pode encontrar o código antigo de vários jogos aqui (é o que se chama mushroom_mcp_continued_v10_converted):

github.com/Teneppa/handheld_open_source

O mecanismo de código aberto pode ser encontrado aqui (usei o Visual Studio para codificá-lo, então há vários arquivos estranhos):