Placa de microcontrolador todo en uno: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

En este diseño de placa microcontroladora todo en uno el propósito es que sea más funcional que Arduino, luego de aproximadamente 100 horas de diseño he decidido compartirlo con la comunidad, espero que aprecien el esfuerzo y lo apoyen (Cualquier duda o La información será bienvenida).

Paso 1: Objetivos

cualquier proyecto hay diferentes necesidades: sensores, actuadores y cálculo, la forma más económica es con un microcontrolador como cualquier Arduino, en este caso uso uno de los microcontroladores de la gama PIC16F ya que estoy mejor familiarizado.

La información de PIC16F1829:

Económico;)

Interna 32 MHz

Interfaz UART o USB (ch340)

SPI o I2C x2

Temporizadores (8/16 bits) x4 x1

ADC de 10 bits x12

E / S x18

y muchas más cosas (información en la hoja de datos)

Hay diferentes paquetes, pero cuando se hace una producción de PCB no artesanal, el más pequeño también es el más barato.

Paso 2: actualizaciones para MCU

el microcontrolador necesita un condensador y una configuración de hardware para el pin de reinicio, pero no es suficiente

- Circuito de suministro de energía

- Actualizaciones de hardware

- cargador de arranque

- Interfaz humana

- Configuración de pines

Paso 3: circuito de la fuente de alimentación

- protección antipolaridad de la fuente de alimentación (MOSFET-P)

Aprovecho el diodo interno del mosfet para conducir y cuando eso sucede Gate Voltage es suficiente para tener un RDSon link_info muy bajo

- regulador de voltaje (VCO) regulador típico uso LD1117AG y pakaging TO-252-2 (DPAK) igual que lm7805 pero más barato y LDO

- filtros capacitivos típicos (100n)

- Fusible para alimentación USB

para prevenir más de 1A

- Filtro de ferrita para alimentación USB

bajo prueba

Paso 4: actualizaciones de hardware

para fines generales, decido agregar:

- Reinicio de arranque suave si se controlan otras cosas, con un retraso en el reinicio inicial no inicia el microcontrolador, después de la alimentación y la estabilidad, el voltaje es seguro para controlar otras cosas

se niega el pin de reinicio, esto reinicia la MCU cuando es 0V, el circuito RC (resistencia del capacitor) hace que el pulso sea más largo y el diodo descarga el capacitor cuando VCC es 0V

- Mosfet de canal N AO3400A

porque un microcontrolador estándar no puede dar más de 20mA o 3mA por pin más la potencia limita el consumo total a 800mA y los mosfets pueden usar comunicación de conversión de 5V a 3.3V.

- OP-AMP LMV358A

para amplificar señales muy débiles, salidas con baja resistencia e instrumentación para detectar corriente, etc…

Paso 5: cargador de arranque

el bootloader da para escribir un instructable, pero en resumen su función es cargar el programa. en el Arduino One por ejemplo hay otro microcontrolador con soporte USB nativo, en el caso de todos los PICs el bootloader es el PICKIT3 aunque tengamos el CH340C (no será un cargador de arranque, será un microcontrolador de USB a serie llamado UART).

PICKIT3 -> gestor de arranque a través de ICSP (programación en serie en circuito)

CH340C -> Comunicación USB serial

todo está en desarrollo, pero el gestor de arranque funciona.

Paso 6: Interfaz humana

- Soporte USB

el CH340C es un convertidor USB a serie integrado

Configuración estándar de serie a 9600baudios, 8 bits, 1 bit de parada, sin paridad, el bit menos significativo enviado primero y no invertido

- Botón de reinicio

implementado en el circuito de reinicio de arranque suave para reiniciar el microcontrolador, pero prevalece el ICSP RST

-Botón de usuario

10k típicos para tirar hacia abajo en los pines de salida

- leds azules de 3mm x8 5V - 2.7 Vled = 2.3 Vres

2,3 Vres / 1500 Rres = 1,5 mA (puede obtener más brillo)

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

Paso 7: Configuración de pines

La solución con un poco de espacio, es indicar la capa de pines y soldarlos paralelos a la placa, pines de doble fila y el grosor correspondiente de la placa, similar a un conector pci express

pero el típico pin central a pin es de 100 milésimas de pulgada = 2,55 mm

la distancia es de aproximadamente 2 mm = 2,55 - 0,6 (pin)

también el grosor típico de la placa es de 1,6, está bien

este es un ejemplo con 2 tablas de 1 mm

Paso 8: el final

Cada pieza que he integrado ha sido probada por separado con otros componentes (TH) y versión prototipo, la diseñé con la plataforma easyEDA y la pedí en JLC y LCSC (para que el pedido se junte primero hay que pedir en JLC y una vez ordenado con la misma sesión haces la compra en LCSC y agregas)

Es una lástima que no tengo ninguna fotografía y no he podido probarlo juntos, por el tiempo que lleva el pedido a china y hacer toda la documentación, pero es para los siguientes instructables ya que cubre el diseño general. aquí, cualquier duda la puedes dejar en los comentarios.

Y esto es todo, cuando llegue el pedido lo soldaré, lo probaré juntos, reportaré los problemas, actualizaré, documentaré, programaré y probablemente haré un video.

gracias, adios y apoyo!

enlace: easyEDA, YouTube, obviamente Instructables