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Les shields ou cartes d’interface Arduino sont des cartes qui s’emboitent sur une carte Arduino de sorte que les connexions soient réalisées sans effort comme un Plug & Play. Ceci va étendre les capacités de la carte Arduino. Au lieu de souder ou de câbler des appareils externes ou des capteurs, vous pouvez simplement accrocher votre carte avec un shield. Cela accélère le temps de développement, même pour les débutants absolus.

Il y a des centaines de shields. Que vous souhaitiez connecter votre carte à Internet, contrôler des moteurs, commuter des appareils à haute tension ou des communications sans fil comme le Wi-Fi ou le Bluetooth, il existe un shield pour cela.

Ceci est un tutoriel pratique, nous allons construire un shield écran LCD, nous allons expliquer toutes les étapes du début à la fin.

Nous allons commencer à partir de zéro en simulant le schéma de circuit avec Proteus, puis nous allons créer une carte de circuit imprimé avec Eagle mais tout logiciel de conception de PCB peut également être utilisé, et puis on va générer les fichiers de fabrication pour fabriquer le PCB avec PCBWay notre entreprise préférée de fabrication de PCB à faible coût et et enfin, on va tester le fonctionnement du shield avec un simple sketch arduino. Les mêmes procédures peuvent être utilisées pour créer un Shield Arduino de votre choix.

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles vous devriez créer vos propres shields Arduino au lieu d’en acheter un comme nous l’avons expliqué dans le tutoriel Fabriquer un Shield Arduino Relais du Début à la Fin, principalement parce qu’ils sont faciles à fabriquer ces jours-ci avec du matériel open source et des bibliothèques auxquelles vous pouvez vous référer,  vous pouvez personnaliser votre propre shield pour répondre à vos propres exigences, et surtout c’est devenus  moins cher d’obtenir des circuits imprimés de qualité. Il y a tellement d’options disponibles maintenant qu’il vous suffit de vous associer à une bonne entreprise de fabrication de circuits imprimés.

Fabriquer votre carte de circuit imprimé moins cher avec PCBWay

Fabriquer vos propres shields pourrait être moins cher que d’en acheter un. Le prix des composants électroniques standards est relativement bon marché, le seul prix cossiderable pourrait être pour votre carte de circuit imprimé ou assemblage des composants SMD.

Heureusement, vous n’avez pas à payer une fortune ces jours-ci pour un circuit imprimé professionnel de qualité ou pour l’assemblage de composants SMD.

Il existe de nombreuses sociétés de fabrication de PCB dans le monde qui peuvent vous fabriquer des PCB de bonne qualité, mais nous en avons besoin d’une qui puisse produire des circuits imprimés de haute qualité et bon marché pour les petites commandes, car le premier lot d’un projet est probablement de petite quantité. Une de ces entreprises que nous pouvons recommander c’est PCBWay.

PCBWay est un fabricant de circuits imprimés basé en Chine, spécialisé dans le prototypage de circuits imprimés, la production en petit volume et le service d’assemblage de circuits imprimés, le tout sous un même toit et possédant plus de dix ans d’expérience. Vous pouvez obtenir 10 PCB de haute qualité (taille: 100mm x 100mm ou moins) pour seulement 5 USD. Vous pouvez choisir entre ces couleurs de masque de soudure sans frais supplémentaires: vert, rouge, jaune, bleu, blanc et noir.

Vous pouvez également obtenir le prix instantanément avec le devis en ligne instantané illustré à la figure 1 ci-dessous.

PCBWay Home pageFigure 1: PCBWay Instant Quote

Pour en savoir plus sur leurs services et passer une commande en ligne, veuillez cliquer sur le logo ci-dessous.:

Site Web PCBWay

Conception Schématique à l’aide du Logiciel EAGLE

Arduino LCD Keypad Shield Eagle Schematic

Figure 2: Schéma de StudentCompanion Shield écran LCD

N’importe quel logiciel de conception de schéma de circuit imprimé peut être utilisé. Dans ce projet, nous avons utilisé EAGLE pour sa simplicité et sa gratuité (la version gratuite a ses limites, mais pour les cartes simples à 2 couches comme celle-ci, ces limitations ne nous concernent pas). 

La conception de PCB dans EAGLE est un processus en deux étapes. Nous allons d’abord concevoir le schéma, puis créér le circuit imprimé.

Sur la gauche se trouve notre diviseur de tension. Un diviseur de tension est un circuit simple capable de transformer une tension élevée en une tension inférieure. Pour sauvegarder les broches numériques sur la carte Arduino, vous pouvez connecter plusieurs boutons à une seule broche analogique.
La façon dont cela fonctionne est très simple: utilisez un réseau de résistances comme diviseurs de tension, puis laissez chaque bouton alimenter une tension différente vers la broche analogique. Ainsi, en détectant la tension, nous pouvons savoir quel bouton a été enfoncé. Tous nos boutons seront connectés à la broche Arduino Analog 0 dans ce shield.
Nous avons étiqueté ces boutons Select (Sélectionner), Down (Bas), Right (Droite), Up (Haut) and Left (Gauche).

Un écran à cristaux liquides de 2 x 16 caractères est utilisé, la broche RS de l’écran est connectée à Arduino digital 12, l’autre RW à la terre et la broche Enable à numérique 11. Les broches de données de l’écran LCD sont connectées aux broches digital 2 à 5.
Un potentiomètre contrôlera le contraste de l’écran LCD.

Nous allons avoir un bouton de réinitialisation sur notre shield parce que le bouton de l’arduino sera masquéepar le shield .

Nous aurons 2 voyants sur le bouclier, l’un sera un indicateur de puissance et l’autre sera connecté à la broche 13 Arduino pour refléter la broche 13 intégrée, qui sera également masquée par le shield. Toutes les voyants ont des résistances limitant le courant, comme appris dans les tutoriels précédents.

Commencez avec un nouveau projet EAGLE. Dans le panneau de configuration, sous «Projets», cliquez avec le bouton droit sur le répertoire dans lequel vous voulez enregistrer votre projet, nous préférons utiliser le répertoire EAGLE par défaut. Sélectionnez «Nouveau projet». Nommer votre projet avec un nom significatif.

Pour ajouter un schéma à un dossier de projet, cliquez avec le bouton droit de la souris sur votre dossier de projet, passez la souris sur «Nouveau» et sélectionnez «Schéma». Ajoutez les composants à l’aide de l’outil ADD et créez un schéma similaire à celui de la figure 2 ci-dessus.

Nous avons utilisé les bibliothèques Sparkfun EAGLE, vous pouvez obtenir la carte Arduino sous Boards – SparkFun.

Créé le circuit imprimé à l’aide du logiciel EAGLE

Dans l’éditeur de schéma, cliquez sur le bouton Generate/Switch to Board dans la barre d’outils ou Passer à la carte dans le menu Fichier. Cela vous invitera à créer un nouveau tableau basé sur le schéma. Tous les composants que vous avez ajoutés depuis le schéma doivent être empilés les uns sur les autres, prêts à être placés et les router.

Placez tous les composants à l’aide de l’outil MOVE sur le plateau vide et router tous les liaisons équipotentielles. La carte est petite peut être facilement routée manuellement en utilisant l’outil ROUTE.

LCD Keypad Shield Board Layout

Figure 3: Circuit imprimé de StudentCompanion Arduino Shield écran LCD

Nous avons router les traces sur la couche supérieure (couleur rouge) et la couche inférieure (couleur bleue). We also added some Text on Top and Bottom Silk layers.

Generating The Gerber Files

Maintenant que nous avons atteint le stade final de la conception du PCB, il est temps de générer les fichiers Gerber que nous pouvons envoyer à notre usine de fabrication pour construire nos cartes.
Les fichiers Gerber contiennent les données sur le PCB, où les traces, les pads, les trous sont placés, leur largeur, etc.

Bien qu’il soit plus facile de générer des fichiers Gerber avec Eagle, il est livré avec quelques fichiers de modèle * .cam par défaut que vous pouvez utiliser. Il existe un autre moyen plus simple de générer des fichiers Gerber à partir de PCBWay, la société que nous utilisons pour fabriquer notre carte de circuit imprimé. Il vous suffit de télécharger votre fichier Eagle Board * .brd sur ce lien: https://www.pcbway.com/member/brdtogerber.aspx, leur convertisseur en ligne prend en charge les cartes Eagle de 1 à 10 couches. Vous pouvez également voir à quoi ressemblera votre circuit imprimé avec cet outil. La figure 4 ci-dessous montre la couche supérieure du shield écran LCD.

LCD Keypad Shield Eagle Top LayerFigure 4: StudentCompanion LCD Keypad Shield Couche supérieure

La dernière étape de la conception de circuits imprimés consiste à fabriquer le circuit imprimé lui-même. Même si vous pouvez le faire vous-même, il s’agit ici d’une carte simple, mais pour le prototypage rapide ou pour les produits commerciaux, il est toujours indispensable de faire appel à des fabricants de circuits imprimés réputés et réputés, au lieu de le faire vous-même.

Comme nous l’avons expliqué ci-dessus, Nous recommandons PCBWay, ils produisent des circuits imprimés bon marché de haute qualité pour les petites commandes. Vous pouvez compléter votre commande en ligne à ce lien:

PCBWay: https://www.pcbway.com/

La figure 5 ci-dessous présente StudentCompanion Arduino Shield écran LCD avec les composants.

Student Companion LCD Keypad Shield Complete

Figure 5: Student Companion Arduino Shield écran LCD

Test du Shield écran LCD

L’écran LCD affiche LcdKeypad Shield sur la premier ligne et StudentCompanion sur la deuxième ligne. En appuyant sur chaque bouton, il sera affiché sur l’écran LCD: Gauche, Bas, Droite, Haut et Sélection. Si le bouton de réinitialisation est enfoncé, la LED1 clignotera également.

Testing LCD Keypad ShieldFigure 6: Test du Shield écran LCD

Voici ci-dessous notre Sketch.