DIY: Płytka testowa AVR ATmega by miszczo997

Autor: miszczo997
Redakcja i uwagi: Dondu

W ramach testowania i nabywania praktyki postanowiłem wykonać we własnym zakresie płytkę prototypową dla mikrokontrolerów AVR Atmela. W niniejszym artykule przedstawiam projekt z niewielkim opisem.


Założenia

Moim głównym celem było zaprojektowanie płytki pod mikrokontroler atmega32, a założenia były następujące:

• mikrokontroler w obudowie 40 pin-owej,
• format płytki 100x80 mm (ograniczenie darmowej wersji programu  Eagle),
• jak największa liczba modułów ułożonych na tej powierzchni, 
• laminat jednostronny, 
• wykonana metodą termotransferu,
• elementy w technologii THT (przewlekane).

Zasoby


Na tak małej płytce udało mi się zmieścić całkiem sporo:

• mikrokontroler w obudowie DIP 40pin wraz z filtracją zasilania,
• wyświetlacz LCD (ciekłokrystaliczny)  zgody ze sterownikiem HD44780, z wyprowadzeniami w jednym rzędzie, pracujący w trybie 4 bitowym oraz wyprowadzonym złączem R/W (możliwość ustawienia zworką połączenia do GND),
• poczwórny wyświetlacz LED (7seg) ze wspólna anodą, sterowany tranzystorami PNP (czyli całość załączana stanem niskim),
• osiem diod elektroluminescencyjnych LED dla odzwierciedlenia pełnego portu mikrokontrolera (anody podłączone na stałe do VCC),
• pięć przycisków (tact switch) podłączonych do GND,
• dwa potencjometry, jeden tworzy dzielnik napięcia pomiędzy GND, a VCC (pełna regulacja między 0V-5V, do drugiego natomiast podłączany rezystor, co pozwala utworzyć dowolny zakres napięć z przedział GND-VCC,
• DS18B20 - termometr na 1Wire,
• dioda trójkolorowa LED (RGB),
• magistrala RS485 na układzie MAX485 (może być SN75176) z wyprowadzeniem poprzez złącze ark 2,5 i terminatorem,
• odbiornik podczerwieni TSOP1736 (bądź inny podobny),
• dioda IR,
• zewnętrzna pamięć EEPROM 24C16 I2C (bądź podobna),
• zegar czasu rzeczywistego DS1307,
• buzer z generatorem sterowany przez tranzystor PNP,
• zasilanie poprzez złącze DC i regulator napięcia 78S05(może być zwykły 7805), z zabezpieczeniem przeciw odwrotnemu podłączeniu zasilania oraz przeciw zbyt dużemu napięciu (dioda zenera 5V1),
• kwarc z możliwością wymiany, 
• złącza na kilka pinów zasilania, 
• złącze do pinu AREF, by móc kombinować z przetwornikiem ADC, 
• złącze programatora ISP (możliwość zasilania z programatora),
• dioda LED sygnalizująca zasilanie, 
• przycisk RESET.

Schemat i PCB

Projekt powstawał jak już wspomniałem w programie Eagle. Tworzyłem go około 12h, wraz z projektowaniem warstwy opisowej w programie Inkscape.

Schemat wykonałem w sposób czytelny i ułatwiający zorientowanie się w poszczególnych modułach:

Całość oczywiście podłączona zgodnie z: Minimalnymi podłączeniami pinów

Pliki Eagle (zarówno schemat jak i PCB) możesz pobrać na forum Elektroda.pl w temacie: Płytka prototypowa Miszczo test board



Wykonanie i montaż

Płytka została wykonana metodą termotransferu i pokryta kalafonią rozpuszczoną w izopropanolu. Rozmieszczenie elementów zostało wydrukowane na kartce i przyklejone do górnej warstwy płytki, na a dopiero później wlutowałem elementy. Po przyklejeniu kartki z opisami, by oznaczenia wytrzymały znacznie dłużej warto kartkę pokryć lakierem bezbarwnym (np. w spray'u).

W bazowej wersji wygląda tak:

a po podłączeniu wyświetlacza LCD tak:

Pliki PDF gotowe do wydrukowania i wykonania płytki możesz pobrać na forum Elektroda.pl w temacie: Płytka prototypowa Miszczo test board

W płytkach do wydruku zastosowałem skrypt centdrill.

Oczywiście nie obyło się bez kilku błędów projektowych między innymi brak rezystorów podciągających szynę I2C, zbyt bliskiego umieszczenia MAX485 przy wyświetlaczu i kilku drobniejszych. Wszystkie zostały już poprawione.


Uruchomienie

Uruchomienie nie wymaga jakichś większych objaśnień, ponieważ układ jest bardzo prosty.

Najlepiej jednak na początku wlutować część zasilania i dopiero po stwierdzeniu poprawności działania montować resztę elementów.

Przed włączeniem zasilania sprawdź, czy nie ma zwarć zarówno po stronie wejściowej jak i wyjściowej regulatora napięcia 7805.

Rób to za każdym razem, gdy w czasie montażu sprawdzasz płytkę.

Uwagi dondu
Należy zwrócić uwagę na fakt, że napięcie zasilania płytki musi być odpowiednio większe w zależności jaki regulator napięcia zastosujesz. W przypadku 7805 musi to być co najmniej o 2,5V więcej od 5V, czyli:

Vzasilania >= 5V + 2,5V = 7,5V

A dlaczego tak jest dowiesz się z artykułu: LDO - Regulatory napięcia "z bonusem" 



Plany na przyszłość

Planuję wykonać do tego kilka kolejnych modułów:

• wyświetlacz graficzny, 
• wyjścia mocy, 
• sterownik silników, 
• matryca led, 
• konwerter rs232 TTL, 
• przekaźniki oraz triaki, 
• karta SD, 
• wyjścia audio, 
• złącze PS2, 
• i jak się uda to zmieścić to również na powierzchni 100x80 mm.

Opis trochę lakoniczny, ale mam nadzieję, że wystarczający. Wszelkie pytania proszę zadawać na forum Elektroda.pl w temacie: Płytka prototypowa Miszczo test board

Pozdrawiam,
miszczo997