Arduino Bluetooth bingo ekran za osobe oštećenog sluha: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Supruga i ja se sastajemo s prijateljima i porodicom jednom sedmično kako bismo igrali lokalni bingo u lokalnom restoranu/baru. Sjedimo za dugim stolom. Suočava se sa mnom čovjek oštećenog sluha i vida. Soba je veoma bučna i muškarac često mora da zamoli svoju ženu da ponovi mnoge pozive. Zato sam odlučio napraviti dvokomponentni sistem povezan sa Bluetooth-om na gornjoj slici. Na svojoj jedinici unosim pozvani broj i on to vidi na svojoj jedinici.

Oddajna jedinica ima tastaturu sa 12 tastera telefonskog tipa. Pet tastera (1, 4, 7, *, 0) programirano je za unos abecednog znaka BINGO svakog novog pozvanog broja. Ova jedinica također ima zaslon od 4 znaka, sa 14-segmentnim LED alfanumeričkim znakovima koji prikazuju cijeli broj (npr. B-15).

Prijemna jedinica ima isti ekran, čija je veličina i svjetlina više nego primjerena predviđenom gledatelju. Dok odašiljačka jedinica sjedi ravno na stolu, prijemna jedinica se također može prevrnuti radi boljeg pregleda.

Svaka jedinica ima prekidač za prebacivanje između rada pri uključivanju i punjenja isključenog napajanja interne Li-ion 9V baterije, putem prikazane utičnice. Plava LED dioda na svakoj jedinici prikazuje kada je Bluetooth povezan.

Napomena: U nastavku ću označiti odašiljačku jedinicu kao glavnu, a prijemnu jedinicu kao podređenu.

Korak 1: Nabavite dijelove, materijale i alate

Delovi za naručivanje poštom

Tastatura (1) Adafruit 7,50 USD ea

Četvoro alfanumerički ekran (2) Adafruit 10 USD ea

Lemljiva ploča tipa PCB za lemljenje (2) Adafruit 3 pakovanja 13 USD, Amazon 4 pakovanja 13 USD

Arduino Nano (2) Amazon 3 pakovanja 13 USD

HC-06 Bluetooth modul (2) Amazon 8,50 USD ea

Utikač za cijev od 5 mm (2) Amazon 5 kom 8 USD

DPDT prekidač Amazon 10-pack 6 USD

9V Li-ion punjiva baterija (2) i dvostruki punjač Amazon (EBL) 17 USD

Kabel za punjenje, s utičnicom za bateriju od 9 V i utikačem za cijev (2) Amazon 5-paket 6 USD

Lokalni dijelovi

Mala kutija za čuvanje (2), visoka približno 4,75 x 4,75 x 2,5 inča, JoAnn (lokalno i na mreži) 5,50 USD

#4 Mašinski vijci i matice za ugradnju zaslona (8)

Odstojnici za strojne vijke (8)

Mali vijci (u mesinganom paketu šarki) za ugradnju tipkovnice (1 paket) Michaels

Dijelovi vjerovatno pri ruci

Plava LED dioda (2)

LED držač (2), opcionalno

Trakaste kratkospojnice, žensko-ženska

Trakaste kratkospojnice, muško-žensko

Otpornik 1K ohma (4)

2K ohmski otpornik (2)

Muška zaglavlja

#22 puna bakrena žica za spajanje: crvena, crna, bijela

Materijali

Zaptivač za drvo

Boja u spreju ili četkom

Ljepljiva traka, po mogućnosti obične i plave boje

Škotska trajna montažna traka (dvostrana pjenasta traka)

Alati

Čeljust (preporučeno)

Motorna pila sa ručnim pogonom ili ručna testera

Datoteka (ili brusni papir)

Svrdla i nastavci

Vodilica svrdla (ima dimenzionirane rupe za sve nastavke)

Trzalica za led

Komplet odvijača za draguljare

Uobičajeni Phillips odvijači i kliješta

Rezač žice

Skidač žice

Oprema za lemljenje

Kist za farbanje

Korak 2: Pripremite kutije

(Napomena: Vidjet ćete na fotografijama koje sam napravio Master kutiju prije nego što sam pronašao zglobnu kutiju za Slave na JoAnnu. Toplo preporučujem ovu kutiju. Gotovo je iste veličine, dobro napravljena, povoljne cijene i poklopac sa šarkama Odličan je, u usporedbi sa uklanjanjem i zamjenom vijaka, kada mi je potreban pristup iznutra. Zapravo sam platio više za majstorovu JoAnn šperploču od ¼ inča, koju sam već imao pri ruci, i potrošio sam vrijeme i energiju na to. Stoga ću pretpostaviti da upotrijebit ćete dvije JoAnn kutije.)

Uklonite šarke i šarke. Šarke i vijke stavite u siguran spremnik kako ih ne biste izgubili.

Ekrani i tastatura se montiraju ispod vrhova kutije sa očiglednim dijelovima koji proviruju. Pažljivo izmjerite te dijelove kako biste odredili dimenzije potrebnih pravokutnih rupa na vrhovima, s ciljem da se dobro prilegnu. Za ovu svrhu najbolja je čeljust.

Postavite ove obrise na vrhove kutija olovkom i ravnalom, centrirajte ih vodoravno i razmaknite okomito po želji. Takođe, ne zaboravite da LED diodu pronađete na vrhu Slavea. Stavio sam (plavu) maskirnu traku na olovčene linije kako bih napravio vrlo dobar vodič za rezanje.

Izbušite rupu za list pile i nastavite s rezanjem što je moguće bliže traci, a da ne prevrnete liniju. Završite rupe turpijanjem ili brušenjem do trake/linije. Zatim provjerite pristajanje pomoću zaslona. Ako je preusko, možda ćete moći prisiliti uklapanje u relativno meko basswood.

Sada postavite središnje rupe za prekidač, utičnicu i LED diodu, označivši ih štapom za led (ili središnjim udarcem). Odredite promjer rupe tako što ćete ispitnim dijelovima u vodiču svrdla ugraditi dijelove. Zatim izbušite rupe.

Sada je dobro vrijeme za zaptivanje i bojanje vanjske strane kutije. Basswood upija boju, pa prije bojenja zabrtvite četkom. Nakon sušenja poprskao sam dno i vrhove kutije rustoleum sjajno plavom bojom, samo izvana. Odlučio sam da sve rupe zamaskiram maskirnom trakom iznutra.

Kad se osuše, vratite šarke na gornju stranu kutije.

Zasun je potreban za gornji dio sa šarkama i mora biti unutrašnji kako bi Slave mogao sjediti uspravno. Napravio sam jednostavan zasun koji dobro funkcionira. Izrežite plastičnu posjetnicu željenog oblika i zalijepite je na unutrašnjost gornje strane kutije, centrirano kao što je prikazano na fotografijama iz otvorenog okvira iz 6. koraka. Izbušite probnu rupu i otvor za upuštanje u donjem dijelu kutije za mali vijak koji će pričvrstiti plastiku. Izmjerite središnju udaljenost vijka od gornje ivice dna kutije, prenesite je na plastiku i pomoću štapa za led probušite rupu, centriranu na plastici, koja će proći vijak. Uvrnite zavrtanj i kutija će biti zaključana. Za otvaranje, tankom oštricom noža odgurnite plastiku s vijka. Za zatvaranje možete koristiti prst ili ponovo nož.

Korak 3: Sastavite dva ekrana

Napomena: Kada sam pokušao naručiti komplet ekrana na popisu dijelova, Adafruit nije bio na zalihama u svim bojama. Pa sam morao naručiti drugu verziju: Featherlight Quad Display koji se razlikovao samo po ruksaku. Pogledajte https://www.adafruit.com/product/3130. Međutim, ovo nije imalo načina za montažu u vrhove kutija, pa sam morao osmisliti vlastiti nosač. Jednostavno sam lemio četiri aktivna pina na zaglavljima na lemljivu perf ploču koju vidite na fotografijama s otvorenim koracima iz 6. koraka. Izbušio sam četiri montažne rupe u ploči. Čak sam duplirao muški konektor zaglavlja za Master, ali sam odlučio da ne idem tako daleko u Slaveu.

Nadajmo se da ćete moći dobiti ljepši prikaz koji sam preporučio na popisu dijelova.

Svaki zaslon dolazi kao četverodijelni komplet: dva dvostruka alfanumerička LED ekrana, ruksak (LED upravljački program) i 5-pinsko muško zaglavlje. LED diode i zaglavlje moraju biti lemljeni na rancu. Pogledajte odličan vodič na https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0…. Prilikom lemljenja LED pinova pored IC-a ruksaka trebat će vam vrh za lemljenje sa finim vrhom. U ovom projektu se koriste samo 4 veze sa zaglavljem: 5V napajanje (VCC. GND) i I2C podaci (SDA) i takt (SCL) linije.

Korak 4: Napravite pločicu

Volim koristiti PCB verziju uobičajene matične ploče polovice veličine, posebno ako sam već obavio preliminarno povezivanje sistema s matičnom pločom i pomoćnim uređajima. Ožičenje verzije lemljenog PCB-a mnogo je lakše od alternativne verzije lemljive perf ploče (point-to-point).

Tablica za preuzimanje u nastavku daje upute za ožičenje, uključujući muške zaglavlje za kabele i ženske zaglavlje za izradu Nano i HC-06 utičnica. Muški zaglavci se odvajaju od 40 pinova, ali ženski zaglavlji moraju biti odsječeni. Koristim Dremel s kotačem za rezanje.

Tabela je identična za Master i Slave, osim zaglavlja tastature potrebnih na glavnoj ploči.

Gornja fotografija prikazuje Slave golu i dovršenu ploču.

Korak 5: Instalirajte sve komponente u kutije

Prikaz

Postavite ekran u njegovu rupu i označite četiri tačke montaže. Izbušite rupe za zavrtnje mašine. Odaberite odstojnike za izbočinu s kojom ste zadovoljni. Zatim je pričvrstite.

Tastatura

Otvori za montažu su vrlo mali. Srećom, u pakiranju od mesinganih šarki dostupni su odgovarajući vijci. Postavite tastaturu u njenu rupu i označite četiri tačke pričvršćivanja. Upotrijebite najmanji bit u svom setu za bušenje rupa za pokretanje. Zatim ga zavijte. Vijci će malo stršiti iznad vrha. Po želji uklonite vijke i turpijom uklonite šiljke. Ponovo instalirajte.

Prekidač, utičnica i LED

Gurnite prekidač u njegov otvor i okrenite ga da biste uključili položaj za uključivanje. Učvrstite ga priloženom maticom.

Slično, instalirajte utičnicu okrećući je za najbolji pristup lemljenju.

Na kraju, stavite LED diodu u držač i gurnite je u otvor (sprijeda). Ovo bi trebalo dobro pristajati.

Ploča i baterija

Obično ostavim dovoljno mjesta u kutiji za pristup USB priključku mikrokontrolera (Nano) s USB kabelom, bez pomicanja ploče jer olakšava ispravljanje pogrešaka i izmjene. Ovdje to nisam učinio jer su kutije već bile veće nego što sam se nadao.

Vjerujem da je dvostrana pjenasta traka dobar način za ugradnju ploče i baterije. Ako koristite minimalnu traku, to omogućuje jednostavno uklanjanje, a istovremeno osigurava čvrstu instalaciju. Ostavite snimanje dok ne budete spremni za zakopčavanje.

Korak 6: Instalirajte ožičenje i kabele

Ožičenje

Prekidač je DPDT. Središnji polovi se spajaju s baterijom. Gornji stupovi spajaju se na utičnicu za punjenje. A donji polovi se spajaju sa Nano -ovim Vin/Gnd zaglavljem.

Lemite 9V bateriju koja se pričvršćuje na središnje polove prekidača. Crvena žica će definirati koji je pol pozitivan (+).

Spajanje žice za spajanje od gornjih polova prekidača do utičnice.

CAUTON! Uvjerite se da negativna strana ide na središnji pin utičnice. Zašto? Budući da je napon punjenja negativan na središnjem pinu cijevnog utikača. Za objašnjenje pogledajte korak 8.

Upotrijebite par M-F vrpčastih kratkospojnika za spajanje donjih polova prekidača na Nano-ov Vin/Gnd kabel. Lemite igle na donje stubove, pazeći da će pozitivna strana ići na Vin bez uvijanja kabela.

Također upotrijebite par M-F vrpčastih kratkospojnika za povezivanje LED diode sa zaglavljem na 1K otporniku za ograničavanje struje na izlazu HC-06 „STATE“. Lemite pinove na LED vodiče, pazeći da duža (anodna) žica ide do otpornika.

Kabliranje

Tastatura, ekran i Nano za povezivanje koriste muške zaglavlja i F-F kratkospojnike. Zabilježite orijentaciju boje kratkospojnika kada je uključen u zaglavlja i savijte ga za buduću upotrebu.

Tastatura ima priključak matričnog ključa, četiri reda i tri kolone, tako da njeno zaglavlje koristi 7 pinova. Uključite 7-žični F-F kratkospojnik u zaglavlje i, bez uvijanja, drugi kraj utaknite u priključak zaglavlja tipkovnice Nano.

Zaslon ima 5-pinsko povezivanje zaglavlja, ali trebaju nam samo 4 pina za napajanje i I2C serijske podatke (SDA, SCL). Uključite 4-žični F-F kratkospojnik u njega. Odvojite drugi kraj u dva 2-žična konektora i priključite ih u 5v razvodnu ploču na matičnoj ploči i u Nano-ovo I2C zaglavlje na pinovima A4-A5. Uvjerite se da će +5V prikazati 5V, a SDA će prikazati SDA.

Volim spojiti ženske konektore na svakom kraju kabela kako bih napravio jaču vezu i olakšao uparivanje s muškim zaglavljima.

Korak 7: Preuzmite skice i testirajte sistem

Preuzmite i kopirajte dvije Arduino skice ispod i zalijepite ih u Arduino IDE (1.8.9 ili novije).

www.dropbox.com/s/qut4pkywkijbag9/Bingo_Ma…

www.dropbox.com/s/4td68e3vspoduut/Bingo_Slave_7-15.odt?dl=0

Vjerujem da ćete skice lako razumjeti jer sam se pobrinuo da dodam korisne komentare. Također, posebne funkcije iz biblioteka pojednostavljuju skice. Čak i ako ne razumijete u potpunosti funkciju, možete se osjećati ugodno jer radi, a vjerojatno biste je mogli koristiti u vlastitoj skici s malim ili nikakvim problemima.

Priključite računar na Nano USB Mini B konektor na Master -u. Nažalost, Nano ploča mora biti nagnuta da bi se to postiglo. Uključite napajanje i kompajlirajte/preuzmite Master skicu. Slično, ponovite ovo sa Slaveom. Sada ste spremni za rad sa sistemom.

Uklonite USB kabele i uključite obje kutije. Sada biste trebali vidjeti kako se aktiviraju oba zaslona i prikazuju sve crtice. Ovo pokazuje da je napajanje uključeno i da sistem radi. Sačekajte da se upale obje Bluetooth LED diode, pokazujući da je došlo do Bluetooth veze Master i Slave.

Napomena: Prvim pritiskom na određene tipke dobivate abecedni unos.

“1” ulazi u “B”.

"4" ulazi u "I"

“7” ulazi u “N”

“*” Ulazi u “G”

"0" ulazi u "O"

Pokušajte sa „B01“. I na glavnom i na podređenom ekranu treba prikazati "B-01"

Pokušajte s drugim unosima.

Sada unesite "B15" u glavnu tastaturu. Trebali biste vidjeti B-15 na oba ekrana. Polako ponovo uđite u B15. Znakovi na Master -u će se prikazivati dok se unose. Prikaz Slave neće se promijeniti sve dok se ne unesu sva tri znaka u Bingo broju.

Greške biste mogli izbrisati u bilo kojem trenutku pritiskom na "#". Učinite to i gornji zadnji unos bi trebao biti izbrisan na oba ekrana. Međutim, ako unesete manje od tri znaka i pritisnete “#”, samo će se glavni zaslon izbrisati. Tako gledalac na Slaveu neće biti svjestan vaše greške.

Time je test završen. Nadam se da je uspjelo!

Korak 8: Saznajte više o komponentama

Tastatura

Pogledajte

i

Tasteri su navodno ožičeni u matricu od 4 reda i 3 kolone koja izgleda baš kao tastatura:

{'1', '2', '3'}, {'4', '5', '6'}, {'7', '8', '9'}, {'*', '0', '#'}

Ključevi u svakom redu i svakoj koloni povezani su zajedno. Žice od 7 redaka i stupaca izlaze na 7-polnu vezu zaglavlja tastature. Prema prvom gore navedenom URL -u, prva tri pina s lijeve strane zaglavlja su stupci, a sljedeća četiri pina s desne strane su redovi. Međutim, čini se da dva URL -a mijenjaju redoslijed, osim ako gledaju s različitih strana ploče. Pretpostavio sam da ključ “1” definira stupac 1 i red 1, a ostale kolone i redovi nastavljaju se numeričkim redoslijedom. Međutim, otkrio sam da stupci i redovi ne odgovaraju redoslijedu napredovanja brojeva pinova u Nano -u, kako je navedeno u oba gore navedena URL -a. Ne mogu pronaći drugi razlog osim tastature koja je drugačije ožičena.

RibTipkasti kabel tipkovnice povezuje se sa 7-pinskim zaglavljem Nanoove matične ploče bez uvijanja. Zaglavlje se povezuje sa Nano-ovim D4-D10 ulazima. Otkrio sam da je redoslijed morao biti prikazan na donjoj slici da bi se pritisnute tipke pravilno prikazale.:

Igle na tastaturi (1, 2, 3) povezuju se sa Nano pinovima (D8, D10, D6} tim redosledom

Igle na tastaturi (4, 5, 6, 7) povezuju se sa Nano pinovima (D9, D4, D5, D7) tim redosledom

To definitivno funkcionira kako treba. Skice u koraku 7 brinu se o dodjeljivanju priključka za pin.

Prikaz

Kao što je već objašnjeno, postoje četiri alfanumerička, 14-segmentna LED zaslona koja se upravljaju ruksakom, koji korača kroz svaki, osvjetljavajući odgovarajuće LED diode.

Bez ruksaka morali biste unijeti 14 LED žica za napajanje u Nano, plus 4-žični izbor zaslona/zajednički povrat. Tih 18 linija koristilo bi svih 18 Nano digitalnih I/O pinova (D0-D12 i A0-A5), ne ostavljajući ništa za 11 pinova potrebnih za redovnu serijsku (Arduino IDE), softversku seriju (Bluetooth) i tastaturu (7 igle).

Uz ruksak su vam potrebne samo dvije I2C digitalne žice za kontrolu, plus dvije +5V žice za napajanje/uzemljenje.

Bluetooth (prikazano gore)

HC-06 je odličan mali modul. Sve što trebate učiniti je dati mu serijske znakove koje želite prenijeti i pročitati serijske znakove koji mu se prenose. Brine o svim Bluetooth operacijama.

Uključuje se u standardnu matičnu ploču ili utičnicu za PCB napravljenu od 7-pinskog ženskog zaglavlja. Šest pinova su: +5V napajanje i uzemljenje, serijski ulaz s Nano RXD), serijski izlaz na Nano (TXD) i STATE izlaz koji koristimo za pogon LED-a koji pokazuje kada postoji spajanje dva HC-06 u Gospodar i rob.

Baterija i punjač

Baterija je “9V” litijum-jonska. (U ovom slučaju, 9V se više odnosi na konfiguraciju paketa nego na napon.) Ima dvije ćelije u nizu, svaka ćelija ima nominalni izlaz 3.6-3.7V. Nazivni napon baterije je 7,2-7,4V. Pri punom punjenju napon baterije može biti i do 8,4V. Donji grafikon prikazuje tipičnu krivulju pražnjenja i pokazuje kako napon ostaje dugo na porastu. Baterija ima unutrašnje zaštitno kolo koje uključuje prekid na oko 6,6 V (3,3 V po ćeliji); Li-ion baterije ne vole da se potpuno isprazne, a brz pad napona na kraju pražnjenja zahteva relativno visok granični napon. Imajte na umu da je granični napon nešto manji od minimalne Nano specifikacije od 7V, što dopušta prostor za glavu regulatora napona iznad 5V reguliranog izlaza. Tako je moguće da će Nano prestati raditi prije nego što baterija prestane.

Nazivna izlazna snaga baterije je 600 miliamper sati. Izmerio sam odvod Slave struje na 113mA sa ekranom „B-88“i povezanim Bluetooth-om. (Taj ekran je ekvivalentan ekranima sa najvećom potrošnjom energije u našoj BINGO aplikaciji.) BINGO sesija kojoj prisustvujem traje oko 2,5 sata, sa 6 utakmica i oko 10 minuta između igara. Isključio sam snagu između igara. Nakon jedne noći došao sam kući, napajan i čekao da Slave prestane raditi, što je i učinio 2,3 sata kasnije. Očitao sam napon i bio je 6,6 V, pa se baterija ispraznila prije nego što je to učinio Nano. Može se sa sigurnošću reći da je baterija više nego dovoljna za moju namjenu.

Evo mojih mjerenja Slave struje (na 7,2 V):

Sve radi, prikazuje "B-88": 113 mA

(Nije pravi Bingo broj, ali se očekuje prosjek: 7 LED segmenata uključeno u svakom odjeljku)

Ekran je očišćen: 27 mA (Ekran koristi većinu struje: 113-27 = 86 mA)

Bluetooth nije povezan, ekran je izbrisan: 64 mA

(Bluetooth sada odašilje, pokušava se povezati. Čini se da je to učinak od 64 - 27 mA = 37 mA.)

Bluetooth modul uklonjen nakon isključivanja: 51 mA, nakon uključivanja

(Prikaz su sve trake. Svaka traka ima 2 LED diode, pa očekujte 2/7 x 86 = 25 mA za prikaz.

tako da je razlika od 26 mA posljedica Bluetootha.)

Glavna struja će efektivno biti ista. Tastatura ne troši energiju, a Bluetooth prenosi vrlo su kratki.

Punjač i kabeli za punjenje prikazani su na gornjoj fotografiji. Master i Slave se mogu puniti istovremeno. Zbog kratkih kabela punjač mora biti priključen u produžni kabel. Punjač radi dobro, osim što se jedna od LED lampica ne isključuje kada je baterija potpuno napunjena; na Amazonu postoje slični komentari o LED diodama.

CablesKablovi za punjenje su zaista dizajnirani za pričvršćivanje na 9V bateriju i uključivanje u bačvastu utičnicu za napajanje Arduino Uno ili druge ploče. Koristim ih za priključivanje punjača. Ali morate biti oprezni u pogledu polariteta, kao što sam napomenuo u koraku 6 i objasnio u nastavku.

Kad spojimo kabel za punjenje na 9V punjač, napon na središnjem pinu priključnice cijevi je negativan, nije pozitivan kao ako smo spojeni na 9V bateriju. Priključci punjača i kabela za punjenje imaju isti polaritet; moraju svaki prihvatiti 9V bateriju. Stoga se konektor kabela za punjenje mora okrenuti za 90 stupnjeva prilikom uključivanja u punjač, čime se mijenjaju polariteti na utikaču cijevi. Zbog toga je potrebno priključiti negativan akumulator na središnji priključak utičnice za punjenje.