Otroška glasbena skrinja MP3: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ko sem iskal nekaj novih DIY projektov okoli arduina, sem našel nekaj lepih idej o MP3 predvajalnikih na osnovi RFID za otroke. In na trgu obstaja ena odlična profesionalna škatla za igrače - ti fantje vladajo. S svojo pametno idejo so naredili odličen posel. Preverite - našli boste njihovo stran!

Ker moja dva otroka vedno bolj poslušata zvočne knjige in glasbo ter še vedno uporabljata dobre stare zgoščenke z vsemi težavami pri rokovanju, sem se odločil, da bom zgradil takšen predvajalnik MP3 z nekaj lepimi lastnostmi, da bo odličen posameznik igrača zanje. Potem ko sem pred kratkim kupil svoj prvi 3D tiskalnik, se mi je zdel ta projekt dobro igrišče za potapljanje tudi v 3D tiskanje.

Tako sem začel s fazo koncepta - katere funkcije bi rad uvedel - RFID, MP3 predvajalnik, WLAN (pozneje preklican), nadzor IMU, LCD zaslon, budilko, brezžično polnjenje … Potreboval sem nekaj raziskav, katere komponente bi potreboval. Katere komponente lahko ponovno uporabim? Še vedno sem imel IMU, LCD modul, nekaj nanos Arduino.

Z nekaj izkušnjami pri spajkanju in merjenju je sklop izvedljiv v 1-2 urah po delovnih sejah.

Tiskanje škatle, ki je sestavljeno iz podlage, pokrovne plošče in polnilne postaje, traja nekaj časa (12+ ur, odvisno od nastavitev tiskalnika in rezalnika), vendar sem to storil med spajkanjem.

1. korak: Komponente

Sestavni deli so medtem res mainstream. Tu je seznam komponent, ki sem jih uporabil za ta projekt.

1. LCD zaslon 1602 2x16 velikih znakov 5 V 122*44 MM modra

2. RFID čitalnik- NFC RFID-RC522 RF IC

3. MP3 predvajalnik - DFPlayer Mini modul MP3 predvajalnika MP3 plošča za dekodiranje glasu MP3 za Arduino, ki podpira kartico TF U -Disk I/Serijska vrata/AD

4. Zvočnik- 4 ohm 3 Watt 53 mm kvadratni zvočnik 36 mm zunanji magnetni rob iz pene, srebrn

5. Kartica Micro SD 8 GB

6. Senzor analognega žiroskopa 3 osi MPU6050

7. MINI USB NANO V3.0 CH340 5 V 16 Mt Atmega328 Mikro krmilna plošča (skoraj vsi uporabljeni zatiči!)

8. DS3231 Precision RTC - Modul budilke

9. Powerbank JETech 3400 mAh

10. Univerzalni sprejemni modul brezžičnega polnilnika DIBA PCBA Qi - modra + črna

11. Prototipna plošča PCB Protoboard plošče konzervirane univerzalne plošče za izdelavo prototipov brez spajkanja FR4 PCB dvostransko 5x7 cm 50x70 mm FR4

12. 1x 2N 3904: Tranzistor NPN TO-92 40V 0, 2A 0, 5W

13. 1x1kOhm upor za omejevanje osnovnega toka, 3x220Ohms 0, 5 w (vzporedno! Za oskrbo z močjo - za tokovno obremenitev med oddajnikom in zbiralnikom je mogoče uporabiti upor z višjo specifikacijo, jaz sem jih imel). 2x1 kOhms za linijo TX in RX med Arduinom in DFplayerjem za uničenje hrupa - tukaj nisem imel težav.

14. Nekaj standardnih elektronskih materialov DIY - spajkalnik, spajkalnik, strižnik, konektorji, kabli …

14. Veliko energije in nekaj ur za sestavljanje:)

Skupna cena za zgornje komponente ~ 30-35 € - večinoma na aliexpress.com in dx.com. Dostava traja nekaj časa, vendar je cena odlična.

Korak: Povezava z elektroniko

Nisem risal postavitve, niti nisem uporabil nobenega priročnega orodja, kot je Fritzing ali podobno. Verjetno pozneje. Spodnji opis prikazuje povezljivost. Vsi zatiči, ki niso omenjeni, niso povezani.

Med spajkanjem sem meril povezljivost vodov, opravljen je bil tudi zaključni pregled z nameščenimi komponentami. Nič ni bolj nadležno kot iskati eno slabo povezavo, potem ko je vse sestavljeno. Najbolj skrbi za GND in napetost +.

Postavitev pin katere koli komponente je na voljo prek Googla.

LC zaslon

LED ---- GND

LED+--- preko 220Ohm do 5V powerbank

DB7 --- Arduino D2

DB6 --- Arduino D3

DB5 --- Arduino D7

DB4 --- Arduino D8

E --- Arduino A1/Pin 15

R/W --- GND

RS --- Arduino A0/Pin 14

V0 --- 10Kohm potenciometer Rx (za nastavitev kontrasta)

VDD --- Powerbank +5V

VSS --- GND

MP3 predvajalnik DFPlayer

VCC ---+5V Powerbank

RX --- serijski program Arduino D5 (potencialno preko upora 1kOhm v primeru težav s hrupom)

TX --- programska oprema Arduino D9 (potencialno preko upora 1kOhm v primeru težav s hrupom)

SPK1 --- Zvočnik +

GND --- Powerbank GND

SPK2 --- Zvočnik-

Zaseden --- Arduino A7

GND --- GND

Bralnik RFID NFC522

3.3V --- Arduino 3.3V

GND --- GND

MISO --- Arduino D12

MOSI --- Arduino D11

SCK --- Arduino D13

SDA --- Arduino D10

Žiroskopski senzor IMU 6050

VCC --- Arduino 3.3V

GND --- GND Powerbank

SCL --- Arduino A5/SCL

SDA --- Arduino A4/SDA

ADO ---+3,3 V (visok signal) za naslov I2C 0x69

DS3231 Ura v realnem času

3, 3V --- Arduino 3.3V

SDA --- Arduino A4/SDA

SCL --- Arduino A5/SCL

GND --- GND

Sprožilec trenutne obremenitve

2N3904 oddajnik - GND

2N3904 osnova - preko 1 kOhm do Arduina D6

2N3904 zbiralnik - preko 3x220Ohms (vzporedno! - lahko uporabite upor z višjo specifikacijo, jaz sem jih imel) do +5V

Powerbank

V+ in GND linije Powerbank, priključene preko ženskega priključka USB na priključek za napajanje na krovu in priključene na Vin/GND iz Arduina). Powerbank se vklopi z mikro stikalom na pokrovu. Mikro stikalo sem spajal na V+ skozi obremenitveni upor na GND, da sem simuliral stanje obremenitve in ga vklopil. Nato tokovna obremenitev preprečuje izklop.

+5V - Napajalni priključek na krovu +5V

GND -Napajalni priključek na krovu GND

+5V powerbank - obremenitveni upor - mikro stikalo Pin A

GND - mikrostikalni zatič B

3. korak: Montaža elektronike

Komponente plošče - MP3 predvajalnik, RTC, IMU, Arduino so nameščene v vtičnice. Tipke za izbiro in navzgor/navzdol, RFID, LCD in napajanje so povezane s samo spajkanimi "pasovnimi kabli", ki so dovolj dolge, da jih lahko kasneje vstavite v škatlo.

Mikro stikalo za vklop powerbank je pritrjeno na pokrov - ni prikazano na slikah.

Za testiranje nastavitve sem uporabil fiksno napajanje.

Med sestavljanjem sem preizkusil vsako komponento posebej -> primeri skic Arduino za komponente so tukaj v veliko pomoč.

Ker je imel powerbank samodejni izklop pri nizkem toku, sem vključil tranzistorsko nadzorovano obremenitev vsakih 15 sekund za 100 ms prek upora 70 Ohm (dejansko 3 vzporednih 220 Ohmov za zadostno moč, vendar je to le kratek vrh, vendar trije upori bodo delili tok in zato ne bodo delovali nad specifikacijami).

Kasneje se je izkazalo, da Mini DFPlayer neprestano vleče> 70 mA. Ker sem samodejni izklop powerbank uporabil tudi za izklop škatle (s tem, da ne sprožil več trenutne obremenitve), moram to premisliti.

Še vedno imate težave z načinom spanja Arduina in DFplayerja za zmanjševanje toka - tok ne pade pod prag, da omogočite izklop. Povratne informacije dobrodošle.

Opomba: za drugi Box sem moral preurediti drugo powerbank, ker sem ubil elektroniko svojega začetnega. In poglejte tukaj - ta powerbank se izklopi 10 sekund po tem, ko preneham sprožati tok obremenitve -> izklop deluje zdaj.

Brezžični sprejemnik za polnjenje je priključen na polnilnik USB. Podstavek polnilnika je vgrajen v škatlo za polnilnik, natisnjeno z mojim 3D tiskalnikom.

4. korak: Programska oprema

Programska oprema je na voljo na githubu

Programiranje je zabavno, rad začnem s hitrim jedrom primerov in se razvijam naprej. Ker v resnici ne izvajam posledičnih specifikacij, načrtovanja funkcij in strukturiranih programskih načrtov, na koncu dobim nekaj delujoče, a ne res elegantne kode. To je vedno naloga -> pojdite več v predmete, ločite v.h in.cpp …

Vseeno pa želim, da stvar hitro deluje, zato v mnogih primerih ne pridem tja na najučinkovitejšo pot.

Odlična stvar pa je, da lahko takoj, ko HW deluje, lahko počnemo vse mogoče stvari.

Uporabil sem arduino IDE, nekaj potrebnih knjižnic - preprosto opravljeno z upraviteljem knjižnic arduino IDE.

Moja trenutna različica programske opreme torej podpira:

Pozdravno sporočilo

Glasnost (duh)

Nagib polja levo/desno za preklop na prejšnjo/naslednjo skladbo in če je RFID deaktiviran na naslednjo mapo naprej in nazaj.

Premor/predvajanje (duh)

Inicializirajte, se naučite nove RFID - mapa je dodeljena glede na naslednjo mapo kartice SD na naslednji RFID. Podatki so shranjeni v Arduino EEPROM

Predvajaj mapo, dodeljeno RFID-dodelitev RFID v mapo s pomočjo funkcije učenja

Naložite in shranite parametre, da omogočite shranjene nastavitve. Tovarniška ponastavitev:)

Nastavitev ure in datuma.

Vklop/izklop alarma, nastavitev ure in minute alarma, predvajanje fiksne pesmi za alarm.

Izklopite RFID - predvajajte mp3 brez njega.

Še nekaj idej na mojem seznamu - še jih je treba uresničiti

Prikažite temperaturo (RTC lahko to stori - meri temperaturo, da kompenzira vpliv na kremen)

Ko se pretresite, se začnite smejati, Nastavite pesem za alarm

Izberite, katera mapa je dodeljena RFID v načinu učenja

Shranite dodelitev map in zadnjo skladbo, predvajano na čipu RFID - večkratno uporabo med škatlami (gradim drugo - dva otroka se spomnite …?)

omogoči izklop -to trenutno ne deluje brez povezave z USB -> trenutna obremenitev prek Powerbank se zmanjša v tej nastavitvi.

Podatki o strukturi map na kartici SD

Shranil sem nekaj avdio knjig mp3 in glasbo za svoje otroke. Zato sem uporabil nekaj skriptov za linux, da pesmi spremenim v pravo poimenovanje. Mape je treba imenovati v zaporednih dvomestnih številkah (npr. "00", "01", "02" …). Tamkajšnje pesmi je treba imenovati v zaporednih trimestnih številkah (npr. »001.mp3«, »002.mp3«,…).

Moj mp3 ob vklopu dobrodošlice ("Pozdravljeni, jaz sem vaša škatla z igračami …") je shranjen v mapi "99" kot "001.mp3".

Skript ni odporen proti idiotom in ga je treba uporabljati samo v imeniku 'copy' in ne v izvirnikih.

#!/bin/bashlet i = 1 za datoteko v *.mp3 naredi if (($ i <10)); nato mv "$ file" "00 $ {i}.mp3" elif (($ i <100)); nato mv "$ file" "0 $ {i}.mp3" else mv "$ file" "$ {i}.mp3" fi pusti i ++ končano

5. korak: Tiskanje in sestavljanje škatle

Tako zdaj HW in SW delujeta - rabim BOX!

Odličen kraj za začetek je Tinkercad - všeč mi je! Enostaven za uporabo in dobite vse, kar želite. Nadgrajevanje na veliki skupnosti in veliko odličnih primerov pametnih "Tinkerers".

V to lahko človek zlahka vstopi za vedno - tukaj ena sprememba, tam nov nosilec, luknja, … nova oblika,….

Toda na koncu sem popolnoma zadovoljen s sedanjo zasnovo škatle. Zgradil sem tudi osnovno škatlo za polnilnik, na katero sem dal mp3 škatlo za … polnjenje. glej tukaj

Tiskanje traja nekaj časa (~ 8-12 ur in več) in preizkusil sem ga z različno debelino črte. Na koncu sem ostal pri standardih tiskalnikov. Za trenutne škatle uporabljam prototipne (sprva natisnjene na podlagi starejše zasnove) škatle, vendar ima najnovejša oblika nekaj novih funkcij, nosilcev, celot, ki so še en element na mojem seznamu opravil.

In še ena zelo pomembna stvar, ki jo še morate storiti: vzemite si lepa oblačila za škatlo - ampak to bo domena moje žene - veselim se novih oblačil škatle - kmalu …

Takoj, ko se izpisi ohladijo in je zunaj škatle opravljen osnovni preizkus elektronike, je bilo treba opraviti končno montažo.

Za pritrditev delov sem uporabil vroče lepilo - mikro stikalo, sprejemnik LCD in RFID, pritrjen na pokrov. Za predhodno pritrditev komponent sem uporabil nekaj dvostranskega traku, nato pa z vročim lepilom vstavil nekaj končnih pritrdilnih točk.

Enako z osnovno škatlo. Najprej pritrdite sprejemno polnilno ploščo na tla škatle - obojestranski trak se je tukaj dobro obnesel - pri nameščanju škatle na podstavek polnilnika jo je treba prilagoditi na sredino osnove, da bo dovolj blizu polnilne tuljave.

Nato powerbank, ponovno predhodno pritrdite z dvostransko stranjo, nato nanesite "vroče lepilo" na "strateške" točke. Zvočnik lahko pritrdite z lepimi lepilnimi točkami na pripravljene nosilce - lepo in tesno.

Končno je plošča - v obliko 3D tiskanja sem vključil nekaj mini ploščic za pritrditev, zato je bila na njej plošča lepo - spet - nekaj strateških vročih točk lepila. Ropotanje ne bi smelo razmetavati stvari - zato sem temu posvetil nekaj pozornosti.

In končno uporabite nekaj razpoložljivih mini vijakov (moj dizajn tiskanja je vključeval nekaj 3M vijačnih nosilcev, vendar res niso odlični za prave vijake)

Korak 6: Končana škatla - vendar brez oblačil

In tukaj sta dve dokončani škatli za moje otroke. Nekaj beta testiranj so že našli in odkrili nekaj programskih napak;-).

Kupil sem tudi 20 paketov nalepk RFID M3.

Zdaj moram zbrati vse možne majhne figure in jih narediti, da predvajajo žetone za MP3 box. Zabava za očeta in otroke:)