การบัดกรีแผงวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์

วิกินี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา 01204223

แผงวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์

ผังวงจร (schematic) สำหรับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์

ตัวอย่างบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่บัดกรีแล้ว

อุปกรณ์ที่ใช้

หมายเหตุ: รายการอุปกรณ์ในตารางที่ต้องการการบัดกรีได้ถูกเรียงลำดับไว้ตามความสูงแล้ว

ชื่ออุปกรณ์	สัญลักษณ์ในผังวงจร	สัญลักษณ์บนแผ่นวงจรพิมพ์	ภาพอุปกรณ์
แผ่นวงจรพิมพ์ที่ยังไม่ได้บัดกรี	-	-
ซีเนอร์ไดโอด 3.6V 1/2W (1N5227B) 2 ตัว วางขั้วให้ถูกต้อง
ตัวต้านทาน 68 โอห์ม 2 ตัว แถบสี: น้ำเงิน เทา ดำ ทอง (ตัวถังสีครีม ความคลาดเคลื่อน 5%) หรือ น้ำเงิน เทา ดำ ทอง น้ำตาล (ตัวถังสีฟ้า ความคลาดเคลื่อน 1%)
ตัวต้านทาน 330 โอห์ม 2 ตัว แถบสี: ส้ม ส้ม น้ำตาล ทอง (ตัวถังสีครีม ความคลาดเคลื่อน 5%) หรือ ส้ม ส้ม ดำ ดำ น้ำตาล (ตัวถังสีฟ้า ความคลาดเคลื่อน 1%)
ตัวต้านทาน 1.5K โอห์ม 1 ตัว แถบสี: น้ำตาล เขียว แดง ทอง (ตัวถังสีครีม ความคลาดเคลื่อน 5%) หรือ น้ำตาล เขียว ดำ น้ำตาล น้ำตาล (ตัวถังสีฟ้า ความคลาดเคลื่อน 1%)
ตัวต้านทาน 1M โอห์ม 1 ตัว แถบสี: น้ำตาล ดำ เขียว ทอง (ตัวถังสีครีม ความคลาดเคลื่อน 5%) หรือ น้ำตาล ดำ ดำ เหลือง น้ำตาล (ตัวถังสีฟ้า ความคลาดเคลื่อน 1%)
Crystal 16 MHz 1 ตัว
USB connector 1 ตัว วางให้เป็นแนวขนานกับบอร์ด ไม่เช่นนั้นบอร์ดจะกระดกขึ้นหรือลงขณะที่เสียบกับพอร์ท USB แนะนำให้บัดกรีพร้อมกับคริสตัล เนื่องจากมีความสูงเท่ากัน บัดกรีจุดเล็กด้านนอก 4 จุด และจุดใหญ่ 2 จุดให้แน่น เพื่อไม่ให้อุปกรณ์โยกไปมาขณะใช้งาน ตัวอย่างการบัดกรีหัว USB
ซ็อกเก็ตไอซี 28 ขา 1 ตัว วางตำแหน่งขาให้ถูกต้อง	-
ไดโอดเปล่งแสง (Light-Emitting Diode -- LED) สีแดงและสีเขียว วางขั้วให้ถูกต้อง D3 ใช้สีเขียว D4 ใช้สีแดง
ตัวเก็บประจุ 22 พิโคฟารัด 2 ตัว
ตัวเก็บประจุ 100 นาโนฟารัด 1 ตัว
ตัวเก็บประจุ 10 ไมโครฟารัด 1 ตัว วางขั้วให้ถูกต้อง พับให้เป็นแนวนอนขนานกับบอร์ดเพื่อลดความสูง ดังตัวอย่าง ตัวอย่างการบัดกรีตัวเก็บประจุ 10uF
แท็คสวิตช์ 6x6mm 1 ตัว วางตำแหน่งขาให้ถูกต้อง
คอนเน็กเตอร์ 5x2 ขา 3 ตัว เสียบด้านสั้นลงบนบอร์ด หันด้านยาวขึ้น บัดกรีให้ครบทั้ง 3 ชิ้น
จั๊มเปอร์ 2 ขาพร้อมหัวเสียบ 1 ตัว
ไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMega328P แบบ DIP 28 ขา ไม่ควรบัดกรีโดยตรงเพราะอุปกรณ์อาจเสียหายจากความร้อนของหัวแร้ง บัดกรีซ็อกเก็ตแล้วจึงค่อยเสียบ วางตำแหน่งขาให้ถูกต้อง โดยหันรอยบากไปในทางเดียวกันกับสัญลักษณ์บนแผ่นวงจรพิมพ์

ปัญหาที่พบบ่อย

• ลายทองแดงหลุดลอกและขาดออกจากกัน อันเกิดจากการแช่หัวแร้งไว้นานเกินไป และ/หรือการตัดขาอุปกรณ์หลังการบัดกรี รอยขาดเหล่านี้บางครั้งมองเห็นได้ยากมาก ต้องอาศัยโอห์มมิเตอร์ในการตรวจสอบ
• ต่ออุปกรณ์บางอย่างกลับขั้ว เช่นซีเนอร์ไดโอด ตัวเก็บประจุแบบน้ำยา และ LED
• วางอุปกรณ์ผิดค่า เช่นตัวต้านทานต่าง ๆ
• วางซ็อกเก็ตไอซีกลับด้าน แม้จะไม่ใช่ปัญหาใหญ่เนื่องจากไอซีสามารถถอดและใส่ได้ง่าย แต่อาจสร้างความสับสนในภายหลัง
• ใส่ตะกั่วที่จุดบัดกรีน้อยเกินไป ทำให้ขาอุปกรณ์ไม่เชื่อมติดกับลายทองแดง

วิธีทดสอบวงจรเบื้องต้น

ปฏิบัติตามขั้นตอนทีละขั้นดังนี้

1. ยังไม่ต้องเสียบไมโครคอนโทรลเลอร์ลงบนซ็อกเก็ต ใช้โอห์มมิเตอร์วัดความต้านทานระหว่างจุด VCC และ GND ต้องไม่ชอร์ตกัน
   • หากไม่มีโอห์มมิเตอร์ อาจลองเสียบบอร์ดเข้ากับอะแดปเตอร์ชาร์จโทรศัพท์แบบ USB และสังเกตว่า LED สีแดงที่แสดงสถานะไฟเลี้ยงติดสว่างหรือไม่ (อย่าเสียบบอร์ดเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ทันที เพื่อไม่ให้คอมพิวเตอร์เสียหายหากขั้วไฟเลี้ยงชอร์ตกัน)
   • หากชอร์ตกันให้ไล่ลายทองแดงของเน็ต VCC และ GND เพื่อหาว่าชอร์ตกันที่จุดใด และกำจัดจุดที่ชอร์ตออก
2. ถอดบอร์ดออกจากแหล่งจ่ายไฟ เสียบไมโครคอนโทรลเลอร์ลงในซ็อกเก็ต แล้วเสียบบอร์ดเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ หาก LED สีเขียวกระพริบวาบเป็นจังหวะคล้ายหิ่งห้อย (ประมาณวินาทีละครั้ง) แสดงว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รับไฟเลี้ยงและสัญญาณนาฬิกา และทำงานได้ถูกต้อง
   • หากไม่ทำงานให้ตรวจสอบไฟเลี้ยงที่เข้าสู่ไมโครคอนโทรลเลอร์ (ขา 7 และ 8) รวมถึงวงจรกำเนิดสัญญาณนาฬิกา (ขา 9 และ 10)
3. กดปุ่มรีเซ็ตเพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าสู่โหมดการโปรแกรมเฟิร์มแวร์ ไฟสีเขียวต้องกระพริบเป็นจังหวะสั้น ๆ และถี่ ๆ
   • หาก LED สีเขียวยังกระพริบเป็นจังหวะช้า ๆ แสดงว่าการรีเซ็ตไม่เกิดขึ้น ตรวจสอบการเชื่อมต่อระหว่างสวิตช์รีเซ็ต กราวนด์ และขารีเซ็ตของไอซี (ขา 1)
4. ในโหมดโปรแกรมเฟิร์มแวร์ไมโครคอนโทรลเลอร์จะจำลองตัวเองเป็นอุปกรณ์ USB ความเร็วต่ำ ลองใช้คำสั่ง lsusb บนเครื่องคอมพิวเตอร์ต้องเห็นรายการอุปกรณ์ USB ที่มี VID:PID เป็น 16c0:05dc ปรากฏอยู่ ดังตัวอย่าง

$ lsusb
:
Bus xxx Device xxx: ID 16c0:05dc Van Ooijen Technische Informatica shared ID for use with libusb
:

หากไม่ขึ้นให้ไล่วงจรส่วนเชื่อมต่อกับ USB ซึ่งไล่มาตั้งแต่ขา 4 และ 6 ของไอซี ตรวจสอบคู่ตัวต้านทาน 68 โอห์ม คู่ซีเนอร์ไดโอด ตัวต้านทาน 1.5K และ 1M ว่ามีการต่อสลับค่าหรือต่อซีเนอร์ไดโอดกลับขั้วบ้างหรือไม่

บทความที่เกี่ยวข้อง

• การพัฒนาเฟิร์มแวร์สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์
• แผงวงจรพ่วง (Peripheral Board)
• การวัดสัญญาณแอนะล็อกด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์