Programador AVR con alto voltaje: 17 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Este es mi primer Instructable. La placa que diseñé es un programador AVR. La placa combina las funciones de 4 placas prototipo independientes que he construido en los últimos años:

- Un programador AVR de alto voltaje, usado principalmente en dispositivos ATtiny para configurar fusibles cuando la línea de reinicio se usa para E / S.

- Arduino como ISP, 5V y 3v3 (cuenta como dos de las funciones)

- Programador NOR Flash EEPROM (copia rápidamente desde una tarjeta SD a NOR Flash)

La placa utiliza reguladores de voltaje LDO AMS1117 comunes para obtener 5V y 3v3. La función de alto voltaje requiere 12V. Para esto utilicé un convertidor elevador DC-DC MT3608. El mcu funciona a 16MHz, 5V. El cambio de nivel para cualquier cosa que requiera 3v3 se logra utilizando un LVC125A. El LVC125A es lo que se encuentra en muchos de los módulos de tarjetas SD. El mcu es un ATmega328pb. El ATMega328pb es casi el mismo que el ATMega328p más común, excepto que tiene 4 pines de E / S más en el mismo paquete de tamaño.

Esta placa es la versión 1.5. Nuevas características en esta última versión: - una interfaz de serie USB.- Fusibles de polietileno reiniciables.- Indicadores de función LED debajo de los botones de selección de función.- Un interruptor para controlar el reinicio en serie mediante la desconexión del DTR del chip serie USB. - un MOSFET para quitar completamente la energía del DC-DC 12V cuando no está en uso.

La placa tiene la opción de agregar una EEPROM serial AT24Cxxx I2C y hay un conector I2C JST-XH-05 de 5 pines (GND / 5V / SCL / SDA / INT1) para conectar dispositivos I2C.

Uno de los aspectos más complicados de este proyecto fue cómo cargar todas las funciones / bocetos en el tablero. El método más fácil hubiera sido simplemente descargar un boceto cada vez que necesitaba cambiar funciones. Otro método habría sido combinar todos los bocetos. Me decidí en contra de ambos métodos. El método de combinación habría dificultado la integración de los cambios realizados en los bocetos originales. El método de combinación también tiene el problema de que la cantidad de SRAM disponible no era suficiente sin reescribir y profundizar en las bibliotecas y bocetos utilizados, nuevamente un problema de mantenimiento.

El método que elegí fue escribir una aplicación llamada AVRMultiSketch que funciona con el IDE de Arduino para cargar los bocetos en flash cambiando sus ubicaciones de memoria. Las fuentes de los bocetos no se modifican de ninguna manera. Corren sobre la pizarra como si fueran el único boceto. Cómo funciona esto se describe en detalle en el archivo Léame de GitHub de código abierto para AVRMultiSketch. Consulte https://github.com/JonMackey/AVRMultiSketch para obtener más detalles. Este repositorio también contiene los bocetos que usé / escribí / modifiqué, que se pueden usar individualmente.

Para cambiar entre bocetos, la placa tiene cuatro botones: Reset y botones etiquetados como 0, 1, 2. Al encender o reiniciar, si no hace nada, se ejecuta la última función seleccionada. Si mantiene presionado uno de los botones numerados, está seleccionando un boceto / función. El boceto se convierte en el boceto seleccionado. Los LED blancos debajo de cada uno de los botones de función se iluminan para reflejar la selección actual.

Actualmente, el tablero solo alberga 3 bocetos, pero podría albergar algunos más. En ese caso, asumiendo solo 3 bits / botones numerados, podría albergar hasta 7 manteniendo presionado más de un botón.

El esquema se adjunta en el siguiente paso

Un soporte de soporte mínimo está disponible en thingiverse. Ver

La placa para la versión 1.5 se comparte en PCBWay. Ver

Contácteme si desea una placa ensamblada y probada.

Paso 1: Instrucciones para ensamblar la placa

A continuación se indican las instrucciones para ensamblar la placa (o casi cualquier placa pequeña).

Si ya sabe cómo construir una placa SMD, vaya al paso 13.

Paso 2: reúna las piezas

Empiezo pegando una hoja de papel a la mesa de trabajo con etiquetas para todas las partes muy pequeñas (resistencias, condensadores, LED). Evite colocar condensadores y LED uno al lado del otro. Si se mezclan, puede ser difícil diferenciarlos.

Luego lleno el papel con estas partes. Alrededor del borde agrego las otras partes, fáciles de identificar.

(Tenga en cuenta que utilizo esta misma hoja de papel para otras tablas que he diseñado, por lo que solo algunas de las ubicaciones en la foto tienen partes al lado / en las etiquetas)

Paso 3: monte la placa

Usando un pequeño trozo de madera como bloque de montaje, calzo la placa PCB entre dos piezas de prototipo de placa de desecho. Las placas prototipo se sujetan al bloque de montaje con cinta adhesiva doble (sin cinta en la PCB). Me gusta usar madera para el bloque de montaje porque es naturalmente no conductora / antiestática. Además, es fácil moverlo según sea necesario al colocar piezas.

Paso 4: aplique pasta de soldadura

Aplique pasta de soldadura a las almohadillas SMD, dejando desnudas las almohadillas de los orificios pasantes. Siendo diestro, generalmente trabajo de arriba a la izquierda a abajo a la derecha para minimizar las posibilidades de manchar la pasta de soldadura que ya apliqué. Si unta la pasta, use una toallita que no suelte pelusa, como las que se usan para quitar el maquillaje. Evite el uso de pañuelos de papel / pañuelos de papel. Controlar la cantidad de pasta aplicada a cada almohadilla es algo a lo que aprendes a través de prueba y error. Solo quieres un pequeño toque en cada almohadilla. El tamaño del toque es relativo al tamaño y la forma de la almohadilla (aproximadamente 50-80% de cobertura). En caso de duda, use menos. Para los pines que están muy juntos, como el paquete LVC125A TSSOP que mencioné anteriormente, aplica una tira muy delgada en todas las almohadillas en lugar de intentar aplicar un toque por separado a cada una de estas almohadillas muy estrechas. Cuando la soldadura se derrite, la máscara de soldadura hará que la soldadura migre a la almohadilla, como si el agua no se adhiera a una superficie aceitosa. La soldadura formará gotas o se moverá a un área con una almohadilla expuesta.

Utilizo una pasta de soldadura de bajo punto de fusión (137C Punto de fusión) La segunda foto es la placa v1.3 y el tipo de pasta de soldadura que utilizo.

Paso 5: coloque las piezas SMD

Coloque las piezas SMD. Hago esto de arriba a la izquierda a abajo a la derecha, aunque no importa mucho más que es menos probable que te pierdas una parte. Las piezas se colocan con pinzas para electrónica. Prefiero las pinzas con un extremo curvo. Tome una pieza, gire el bloque de montaje si es necesario y luego coloque la pieza. Dale a cada pieza un ligero toque para asegurarte de que quede plana sobre la tabla. Al colocar una pieza, utilizo las dos manos para ayudar en la colocación precisa. Al colocar un mcu cuadrado, recójalo en diagonal desde las esquinas opuestas.

Inspeccione la placa para asegurarse de que los condensadores polarizados estén en la posición correcta y que todos los chips estén orientados correctamente.

Paso 6: Hora de la pistola de aire caliente

Utilizo una soldadura en pasta de baja temperatura. Para mi modelo de pistola, tengo la temperatura ajustada a 275 ° C, el flujo de aire ajustado a 7. Sostenga la pistola perpendicular al tablero a unos 4 cm por encima del tablero. La soldadura alrededor de las primeras partes tarda un poco en comenzar a fundirse. No caigas en la tentación de acelerar las cosas moviendo el arma cerca del tablero. Esto generalmente resulta en soplar las piezas. Una vez que la soldadura se derrita, pase a la siguiente sección superpuesta de la placa. Trabaja a tu manera en todo el tablero.

Utilizo una pistola de aire caliente YAOGONG 858D SMD. (En Amazon por menos de $ 40). El paquete incluye 3 boquillas. Yo uso la boquilla más grande (8 mm). Este modelo / estilo es fabricado o vendido por varios proveedores. He visto valoraciones por todas partes. Esta pistola me ha funcionado perfectamente.

Paso 7: refuerce si es necesario

Si la placa tiene un conector de tarjeta SD montado en la superficie o un conector de audio montado en la superficie, etc., aplique soldadura de alambre adicional a las almohadillas utilizadas para conectar su carcasa a la placa. He descubierto que la soldadura en pasta por sí sola no suele ser lo suficientemente fuerte como para asegurar estas piezas de forma fiable.

Paso 8: limpieza / eliminación del SMD Flux

La pasta de soldadura que utilizo se anuncia como "no limpia". Necesita limpiar la placa, se ve mucho mejor y eliminará cualquier pequeña gota de soldadura en la placa. Usando guantes de látex, nitrilo o goma en un espacio bien ventilado, vierta una pequeña cantidad de Flux Remover en un plato pequeño de cerámica o acero inoxidable. Vuelva a sellar la botella de removedor de fundente. Con un cepillo rígido, aplique el cepillo en el removedor de fundente y frote un área de la tabla. Repita hasta que haya restregado por completo la superficie de la tabla. Utilizo un cepillo de limpieza de armas para este propósito. Las cerdas son más rígidas que la mayoría de los cepillos de dientes.

Paso 9: Coloque y suelde todas las piezas del orificio del canal

Después de que el removedor de fundente se haya evaporado de la placa, coloque y suelde todas las partes del orificio del canal, de la más corta a la más alta, una a la vez.

Paso 10: Pasadores de orificio pasante al ras

Con un alicate de corte al ras, recorte los pasadores del orificio pasante en la parte inferior de la tabla. Hacer esto facilita la eliminación de los residuos de fundente.

Paso 11: Recalentar las clavijas del orificio pasante después de cortarlas

Para una apariencia agradable, vuelva a calentar la soldadura en las clavijas del orificio pasante después de cortar. Esto elimina las marcas de cizallamiento dejadas por el cortador al ras.

Paso 12: Retire el fundente del orificio pasante

Usando el mismo método de limpieza que antes, limpie la parte posterior del tablero.

Paso 13: aplique energía a la placa

Aplique energía a la placa (6 a 12V). Si nada se fríe, mida 5V, 3v3 y 12V. 5V y 3v3 se pueden medir desde la pestaña grande en los dos chips reguladores. Se pueden medir 12 V desde R3, el extremo de la resistencia más cercano a la placa en la parte inferior izquierda (el conector de alimentación está en la parte superior izquierda).

Paso 14: Cargue el cargador de arranque

Desde el menú de herramientas de Arduino IDE, seleccione la placa y otras opciones para la mcu que se está apuntando.

En los diseños de mi placa, casi siempre tengo un conector ICSP. Si no tiene un Arduino como ISP o algún otro programador ICSP, puede construir uno en una placa con el propósito de descargar el cargador de arranque a la placa del programador. Seleccione Arduino como ISP en el elemento del menú del programador, luego seleccione grabar cargador de arranque. Además de descargar el gestor de arranque, esto también configurará correctamente los fusibles. En la foto, el tablero de la izquierda es el objetivo. El tablero de la derecha es el ISP.

Paso 15: Cargue el Multi Sketch

Siga las instrucciones en mi repositorio de GitHub para AVRMultiSketch para cargar el boceto múltiple en flash a través del puerto serie en la placa. El repositorio GitHub AVRMultiSketch contiene todos los bocetos que se muestran en la foto. Incluso si no planea construir la placa, puede encontrar útiles los bocetos de NOR Flash Hex Copier y AVR High Voltage.

Paso 16: Listo

También he diseñado algunas placas adaptadoras cuando utilizo chips desmontados, como al hacer una placa de pruebas.

- Adaptador ATtiny85 ICSP. Se utiliza para programar un ATtiny85 independiente.

- ATtiny84 a ATtiny85. Se utiliza tanto para la programación de alto voltaje como para conectarse al adaptador ATtiny85 ICSP.

- Adaptador de flash NOR.

Para ver algunos de mis otros diseños, visite

Paso 17: Versión anterior 1.3

Las anteriores son fotos de la versión 1.3. La versión 1.3 no tiene USB serial, fusibles reiniciables ni LED indicadores de función. Una variante de la versión 1.3 usa un ATmega644pa (o 1284P)

Si está interesado en crear la versión 1.3, envíeme un mensaje (en lugar de agregar un comentario).