Placa de microcontrolador tudo em um: 8 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Neste projeto de placa de microcontrolador tudo-em-um, o objetivo é ser mais funcional do que o Arduino, após cerca de 100 horas de projeto decidi compartilhá-lo com a comunidade, espero que você aprecie o esforço e apoie-o (qualquer dúvida ou informações serão bem-vindas).

Etapa 1: Objetivos

em qualquer projeto existem necessidades diferentes: sensores, atuadores e cálculo, a forma mais econômica é com um microcontrolador como qualquer Arduino, neste caso utilizo um Microcontrolador da linha PIC16F já que estou mais familiarizado.

As informações PIC16F1829:

Econômico;)

32 MHz interno

Interface UART ou USB (ch340)

SPI ou I2C x2

Temporizadores (8/16 bits) x4 x1

ADC x12 de 10 bits

I / O's x18

e muito mais (informações na folha de dados)

Existem diferentes embalagens, mas quando se faz uma produção de PCB não artesanal, a menor também é a mais barata

Etapa 2: atualizações para MCU

o microcontrolador precisa de um capacitor e uma configuração de hardware para o pino de reinicialização, mas não é suficiente

- Circuito de fonte de alimentação

- Atualizações de hardware

- Bootloader

- Interface Humana

- Configuração de pinos

Etapa 3: Circuito de fonte de alimentação

- proteção antipolaridade da fonte de alimentação (MOSFET-P)

Aproveito o diodo interno do mosfet para acionar e quando isso acontece Gate Voltage é suficiente para ter um RDSon link_info muito baixo

- regulador de tensão (VCO) regulador típico eu uso LD1117AG e pakaging TO-252-2 (DPAK) igual ao lm7805 mas mais barato e LDO

- filtros capacitivos típicos (100n)

- Fusível para alimentação USB

para prevenir mais de 1A

- Filtro de ferrite para alimentação USB

sob teste

Etapa 4: atualizações de hardware

para fins gerais, decido adicionar:

- Reinicialização do Soft-Start se outras coisas forem controladas, com um atraso na reinicialização inicial ele não liga o microcontrolador, após ligar e estabilizar a tensão está segura para controlar outras coisas

o pino de reinicialização é negado, isto reinicializa o MCU quando é 0V, o circuito RC (resistência do capacitor) torna o pulso mais longo e o diodo descarrega o capacitor quando VCC é 0V

- N-Channel Mosfet AO3400A

porque um microcontrolador padrão não pode fornecer mais do que 20mA ou 3mA por pino mais os limites de potência, o consumo total é de 800mA e os mosfets podem usar comunicação de conversão de 5V para 3,3V.

- OP-AMP LMV358A

para amplificar sinais muito fracos, saídas com baixa resistência e instrumentação para detectar corrente, etc …

Etapa 5: Bootloader

o bootloader dá para escrever um instrutível, mas em resumo sua função é carregar o programa. No Arduino One por exemplo existe outro microcontrolador com suporte nativo a USB, no caso de todos os PICs o bootloader é o PICKIT3 mesmo que tenhamos o CH340C (não será bootloader, será microcontrolador USB para serial chamado UART).

PICKIT3 -> bootloader via ICSP (In-Circuit Serial Programming)

CH340C -> comunicação USB serial

tudo está em desenvolvimento, mas o bootloader funciona.

Etapa 6: Interface Humana

- suporte USB

o CH340C é um conversor USB para serial embutido

Configuração padrão de serial em 9600bauds, 8 bits, 1 bit de parada, sem paridade, bit menos significativo enviado primeiro e não invertido

- Botão de reset

implementado no circuito Soft-Start Reset para reinicializar o microcontrolador, mas o ICSP RST prevalece

-Botão de usuário

10k típico para puxar para baixo no pino de saída

- leds azuis de 3 mm x 8 5 V - 2,7 Vled = 2,3 Vres

2,3 Vres / 1500 Rres = 1,5 mA (você pode obter mais brilho)

2,3 Vres * 1,5 mA => 4 mW (menos de 1 / 8W)

Etapa 7: configuração do pino

A solução com um pouco de espaço, é indicar a camada de pinos e soldá-los paralelamente à placa, pinos de duas carreiras e a espessura correspondente da placa, semelhante a um conector expresso pci

mas o pino central típico é 100mils = 2,55mm

a distância é de aproximadamente 2 mm = 2,55 - 0,6 (pino)

também a espessura típica da placa é 1,6, tudo bem

este é um exemplo com 2 placas de 1 mm

Etapa 8: Fim

Cada parte que integrei foi testada separadamente com outros componentes (TH) e versão de protótipo, eu a projetei com a plataforma easyEDA e solicitei em JLC e LCSC (para que o pedido venha junto primeiro você tem que solicitar em JLC e uma vez pedido com a mesma sessão que você faz a compra no LCSC e adicionado)

É uma pena que não tenho nenhuma fotografia e não tenho podido prová-la juntos, pelo tempo que leva a encomenda à porcelana e fazer toda a documentação, mas é pelos seguintes instructables pois cobre o desenho geral aqui, Qualquer dúvida pode deixar nos comentários.

E é isso, quando chegar o pedido vou soldar, experimentar juntos, relatar os problemas, atualizar, documentar, programar e provavelmente fazer um vídeo.

obrigado, adeus e suporte!

link: easyEDA, YouTube, obviamente Instructables