【ワレコの電子工作】ATmega328P用の自作汎用I/OボードでLEDチカチカ成功【PCBWay発注基板】

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ワレコ

皆様

2022年

明けましておめでとうございます。

今日は1月3日だ。

本年初の半田付けをやった。

ArduinoやAVRマイコンを学習中のワテであるが、昨年末にPCBWayさんから届いたATmega328P用の汎用基板(ワテ独自設計)にパーツを半田付けした。

その基板を使ってLEDチカチカに無事に成功したので、それらの作業過程を紹介したい。

前回記事はこちら↴。

では本題に入ろう。

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ワテ設計のATmega328P汎用I/O基板にパーツ半田付け

半田付け作業を紹介する前に、ワテの半田付けテクニックを紹介しよう。

半田付け便利グッズの紹介

半田付けをする時にスポンジを水で湿らせておく必要がある。

いつもならスポンジを持って洗面所まで行っていたのだが、水で濡らすだけなのに毎回洗面所まで行くのも億劫に感じていた。特に冬場の寒い時には。

そんなワテが最近使っているのが下写真の液体調味料入れだ。

写真 調味料容器(液体用)に精製水を入れて作業机の上に置いている

本来はこの調味料入れは、醤油、オリーブオイルなど液体調味料を保管する容器だ。

ワテはこの調味料入れに精製水を入れて半田ごての横に置いている。

ワテのお勧めは蓋付きが良いと思う。蓋無しでも精製水は直ぐには蒸発はしないと思うが、蓋付きのほうが安心だ。

水晶振動子(クリスタル)はソケット式にしてみた

今回作成するのは、下写真左下のやつだ。

この二種類の基板は昨年末にPCBWayさんに発注して、僅か六日で自宅に届いた。

写真 上:USBシリアル変換モジュール(秋月AE-UM232R)搭載基板、下:ATmega328P汎用基板(ゼロプレッシャーソケット版とDIP28Pソケット版)

つまり28Pゼロプレッシャーソケットを取り付けて、ATmega328Pの脱着が簡単に出来るようにする。

この基板を何かの機器に組み込む場合には、上写真右のようにATmega328Pを直接あるいは28Pソケットに取り付ける。

下写真のように水晶振動子は半田付けせずにソケット式にしてみた。

写真 水晶振動子は半田付けせずにソケット式にしてみた

水晶振動子はArduino UNOなら16MHzが付いているので、16MHzに固定しても良かったのだが、別の周波数で動かす実験もやる可能性もあるのでソケット式にしてみたのだ。

下写真のマックエイトのPD-10と言う型番のソケットがワテのジャンク箱の中にあったのでそれを使ってみた。

写真 マックエイト PD-10ソケットを使ってクリスタルを交換可能にした

上写真で22pの2個のコンデンサは積層セラミックで良いのだが、手持ちに無かったのでジャンク箱で発見した茶色のディップマイカコンデンサ22pFを使った。

マックエイトのPD-10ソケットの拡大写真を下に示す。

写真 マックエイトのPD-10ソケット

PD-10は丸ピンタイプのICソケット単品のような形状だ。

このマックエイトPD-10ソケットはどこで入手したのかすっかり忘れた。

ジャンク屋かヤフオク辺りで買ったのかな?忘れた。

本来はPD-10は先端のピンの部分を基板に挿して半田付けするのだが、KiCadで設計した基板ではクリスタル取り付け部分の二個の半田付けランドのスルーホール穴径を1.5mmにしていたので、PD-10の胴体部分までスッポリと差し込めた。

なので、先端部分はニッパでカットした。

アマゾンにも似たようなマックエイト製品は沢山売っている。

リード線形抵抗器やコンデンサの値を計測する

電子工作で使う抵抗やコンデンサは使う前に必ずテスターで値を計測するようにしている。

もし値を間違えて半田付けしてしまうと交換作業が面倒なので。

写真 リード線型抵抗やコンデンサの計測をやり易くするツール

上写真の二枚の電極はネオジュウム磁石の上にアルミテープを貼っている。

このツールを使うとリード線が磁石に吸い付くのでテスター計測作業がやり易いのだ。

今回使ったKOA製の抵抗はリード線は非磁性体なので磁石には吸い付かない。そう言う場合には指先で軽く押し付けると、抵抗値を計測出来る。

写真 KOA製MF1/4 塗装絶縁形金属皮膜固定抵抗器(±1%)の計測結果

やっぱり抵抗は安心のKOA製を使いたい。

完成したATmega328P汎用I/O基板でLEDチカチカ実験する

さて、数個のパーツを半田付けするだけなので、20分くらいで完成した。

オレンジ色のモーメンタリプッシュボタンスイッチはリセット用。

写真 ワテ設計のATmega328P汎用I/OボードでLチカ実験配線

先ほどの10KΩ抵抗はRESETスイッチのプルアップ用に付けた。

でもネット情報を見ると、AVRマイコンにはプルアップ抵抗が内蔵されているようなので外付け抵抗は無くても良かったのかな?まあ外付けで付けておくと安心なので付けておいた。

AVRでLEDちかちか回路。RESETピンの抵抗の意味がわかりません。 - 【マイコン編1回】零からの電子工作第36回:前編回路... - Yahoo!知恵袋
AVRでLEDちかちか回路。RESETピンの抵抗の意味がわかりません。 【マイコン編1回】零からの電子工作第36回:前編回路の準備をみてAVRの勉強を始めました。ATmega88Pで、LED点灯する回路です。(添付の画像ファイル参照。)乾電池2個を電源にしています。黒い四角で囲った抵抗は数キロから数十キロにすると言った...

上写真のオレンジ色押しボタンスイッチは四本足なのだが、それらの足は正方形位置に配置されているのではなくて、長方形配置になっている。KiCadの基板設計ではそれを考慮して設計したつもりだったのだが、何故か足位置を90度間違えてしまった。

その結果、基板に足が挿し込めない。あかんがな。

仕方が無いのでラジオペンチで無理やり足を曲げて挿し込んだ。

5Vdc電源は基板上に7805三端子レギュレーターなどを取り付ければ生成出来るが、今回はACアダプターで5Vdcを与えた。

写真 ATmega328P汎用I/OボードでLチカ成功

ゼロプレッシャーソケットの周囲に四つのピンヘッダーソケットを取り付けている。

上部のソケットは5Vdc電源で、下部はGNDだ。

左右のソケットは各14Pあり、28PのATmega328Pの端子を取り出している。

あとはICSP用6ピン(2×3)も取り付けて、そこにATMEL-ICEをデバッグワイヤーで接続した。

 

緑LEDは28番ピン(PC5)に接続して電流制限抵抗経由でGNDに接続している。これらの配線は写真ではジャンパーワイヤーで空中配線しているので少々見た目が悪い。

なので、基板上にあるユニバーサル基板化している場所にピンヘッダ―用のメスソケットを取り付ければ、もう少しスッキリと配線をする事が出来る。そこまで入念に工夫して基板を設計したのだ!

今後はその辺りの使い勝手も考慮して、実験をやって行きたいと思っている。

 

そにれしても、基板も緑、ゼロプレッシャーソケットも緑、LEDも緑、オール緑だ!

「緑」関連商品

MicrochipStudioを起動してLチカプログラムを書き込む

AVRマイコンを単体で使ったLED点滅実験は、昨年成功している。その紹介記事はこちら↴

【ワレコの電子工作】Microchip StudioとATMEL-ICEでATmega328PをLEDチカチカしてDebugする【成功】
ワレコ 実は最近、AVRプログラミングに挑戦中だ。 取り敢えずLEDチカチカに成功した。 AVRマイコンはArduinoに搭載されているマイコンチップだ。 Arduino UNOを使ったLEDチカチカの実...

その時に使ったC言語プログラムを今回もそのまま流用した。

C言語コード AVRマイコンでLEDチカチカするプログラム

その結果、無事にLEDチカチカに成功した。

ATMEL-ICEをdebugWire経由でATmega328Pと接続しているが、たったこれだけでAVRマイコンにプログラムを書き込んだり、デバッグ実行出来るのでとっても便利だ。

まとめ

ワレコ

2022年早々、電子工作に成功したので気分爽快だ!

当記事では、ワテが独自に設計したATmega328Pマイコンを単体で使える汎用のI/O基板(KiCad設計してPCBWay発注)に電子部品を半田付けしてLEDチカチカ実験に成功するまでの作業を紹介した。

AVRマイコンは外付けのクリスタルとコンデンサを付けて5V電源を与えるだけで動作する。あるいは内蔵クロックを使えば外付けクロックすら無くても動かせる。

あとはATMEL-ICEなどのライター兼デバッグツールをAVRマイコンにdebugWireで接続すれば良いのだ。

この6ピンのdebugWireは所謂ICSP(In Circuit Serial Programming)用のケーブルで、このケーブルでATMEL-ICEとAVRマイコンを接続しておけば、Microchip Studioなどの開発環境から自由自在にプログラミングやデバッグが可能になる。

とっても便利だ。

今後の予定としては、今回作成していない以下の部分を作る予定だ。

  • 7805三端子レギュレーターの電源回路作成
  • AE-UM232R接続基板(USBシリアル変換)

今回一気に作ってしまいたかったのだが、L型のピンヘッダ(オス・メス)などが手持ちに無かったので、秋月電子さんで購入予定だ。

(続く)

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