Arduino Bluetooth bingo zaslon za osebe z okvaro sluha: 8 korakov

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

Z ženo se srečamo s prijatelji in družino enkrat tedensko, da igramo Bingo v lokalni restavraciji/baru. Sedimo za dolgo mizo. Pred mano je moški z okvaro sluha in vida. Soba je zelo hrupna in moški mora pogosto prositi ženo, naj ponovi številne klicane številke. Zato sem se odločil, da naredim sistem z dvema enotama, povezan z Bluetooth, na zgornji sliki. Na svoji enoti vnesem klicano številko in on jo vidi na svoji enoti.

Oddajna enota ima telefonsko tipkovnico z 12 tipkami. Pet tipk (1, 4, 7, *, 0) je programiranih za vnos abecednega znaka BINGO vsake nove klicane številke. Ta enota ima tudi 4-mestni zaslon s 14-segmentnimi alfanumeričnimi znaki LED, ki prikazujejo celotno številko (npr. B-15).

Sprejemna enota ima enak zaslon, katerega velikost in svetlost sta več kot primerna za predvidenega gledalca. Oddajna enota sedi ravno na mizi, vendar je sprejemno enoto mogoče prevrniti za boljši pregled.

Vsaka enota ima preklopno stikalo, ki preklaplja med obratovanjem ob vklopu in polnjenjem notranje Li-ionske 9V baterije preko prikazanega vtiča. Modra LED na vsaki enoti prikazuje, kdaj je Bluetooth povezan.

Opomba: V nadaljevanju bom oddajno enoto označil kot glavno, sprejemno enoto pa kot pomožno.

Korak: Pridobite dele, materiale in orodja

Deli po naročilu po pošti

Tipkovnica (1) Adafruit 7,50 USD ea

Štirje alfanumerični zaslon (2) Adafruit 10 USD ea

Spajkljiva plošča tipa PCB (2) Adapruit 3 kos 13 USD, Amazon 4 paket 13 USD

Arduino Nano (2) Amazon 3 paket 13 USD

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

5 mm priključek za sod (2) Amazon 5-paketni 8 USD

DPDT stikalo Amazon 10-pack 6 USD

9V Li-ion polnilna baterija (2) in dvojni polnilnik Amazon (EBL) 17 USD

Polnilni kabel z 9V vpenjalno baterijo in vtičem za cev (2) Amazon 5-pack 6 USD

Lokalni deli

Majhna škatla za shranjevanje (2), visoka približno 4,75 x 4,75 x 2,5 palca, JoAnn (lokalno in na spletu) 5,50 USD

#4 Strojni vijaki in matice za namestitev zaslona (8)

Distančniki za strojne vijake (8)

Majhni vijaki (v medeninastem paketu tečajev) za vgradnjo tipkovnice (1 paket) Michaels

Deli verjetno pri roki

Modra LED (2)

LED držalo (2), neobvezno

Ženski-ženski trakovi

Moški-ženski trakovi

1K ohmski upor (4)

2K ohmski upor (2)

Moške glave

#22 polna bakrena priključna žica: rdeča, črna, bela

Materiali

Tesnilo za les

Razpršila ali čopič

Lepilni trak, po možnosti navaden in modre barve

Škotski trajni montažni trak (dvostranski penasti trak)

Orodja

Čeljust (priporočeno)

Poganjana drsna žaga ali ročna žaga

Datoteka (ali brusni papir)

Vrtalnik in nastavki

Vodilo svedra (ima dimenzionirane luknje za vse nastavke)

Ledeni vrh

Komplet izvijačev za draguljarje

Navadni izvijači in klešče Phillips

Rezalnik žice

Odstranjevalec žice

Oprema za spajkanje

Čopič

2. korak: Pripravite škatle

(Opomba: Na fotografijah, ki sem jih naredil Master box, boste videli, preden sem na JoAnnu našel tečajno škatlo za Slave. To škatlo toplo priporočam. Je skoraj enake velikosti, dobro narejen, po ugodnih cenah in s tečajem na pokrovu je v primerjavi z odstranjevanjem in zamenjavo vijakov odličen pri dostopu do notranjosti. Pravzaprav sem plačal več za mojstrovo A -palčno vezano ploščo JoAnn, ki sem jo že imel pri roki, in zapravljal čas in energijo. uporabili boste dve škatli JoAnn.)

Odstranite tečajne tečaje in tečaje. Tečaje in vijake postavite v varno posodo, da jih ne izgubite.

Zasloni in tipkovnica se pritrdijo na vrhu škatle z očitnimi deli. Te dele previdno izmerite, da določite dimenzije zahtevanih pravokotnih lukenj na vrhovih, s čimer si prizadevate, da se lepo prilegajo. Za ta namen je najboljša čeljust.

Te obrise s svinčnikom in ravnilom položite na vrhove škatle, jih centrirajte vodoravno in jih po želji razmaknite navpično. Ne pozabite najti LED na vrhu podrejenega. Na črtkane črte sem položil (modri) maskirni trak, da sem naredil zelo dober vodnik za rezanje.

Izvrtajte luknjo za žagin list in nadaljujte z rezanjem čim bližje traku, ne da bi zašli čez črto. Luknje zaključite z vložitvijo ali brušenjem do traku/črte. Nato preizkusite prileganje z zaslonom. Če je pretesno, boste morda lahko prisilili sorazmerno v relativno mehak basswood.

Zdaj postavite sredinske luknje za stikalo, vtičnico in LED, označite jih s pobiralnikom ledu (ali sredinskim udarcem). Premer luknje določite tako, da preskusno namestite dele v vodilo svedra. Nato izvrtajte luknje.

Zdaj je pravi čas, da zunanjost škatle zapečatite in pobarvate. Basswood absorbira barvo, zato ga pred barvanjem tesnite s čopičem. Po sušenju sem dna in vrhove škatle poškropil z Rustoleum sijajno modro, le zunaj. Odločil sem se, da vse luknje zakrijem z lepilnim trakom na notranji strani.

Ko se posuši, znova namestite šarnirske škatle.

Za zgornji del s tečaji je potreben zapah, ki mora biti notranji, da lahko podrejeni sede pokonci. Oblikoval sem preprosto zapah, ki dobro deluje. Izrežite plastično vizitko do želene oblike in jo prilepite na notranjo stran zgornje strani škatle, centrirano, kot je prikazano na fotografijah odprte škatle 6. koraka. Na spodnji strani škatle izvrtajte pilotsko luknjo in luknjo za umivalnik za majhen vijak, ki bo zataknil plastiko. Izmerite sredinsko razdaljo vijaka navzdol od zgornjega roba dna škatle, jo prenesite na plastiko in z odbijačem za led prebodite luknjo s središčem na plastiki, ki bo prešla vijak. Privijte vijak in škatla bo zapahnjena. Za odpiranje s tankim rezilom noža potisnite plastiko z vijaka. Za zapiranje lahko dejansko uporabite prst ali znova uporabite nož.

3. korak: Sestavite dva zaslona

Opomba: Ko sem poskušal naročiti komplet zaslona na seznamu delov, Adafruit ni bilo na zalogi za vse barve. Zato sem moral naročiti drugo različico: Featherlight Quad Display, ki se je razlikoval le v nahrbtniku. Glej https://www.adafruit.com/product/3130. Vendar pa to ni bilo mogoče namestiti v škatle, zato sem moral oblikovati svoj nosilec. Štiri aktivne zatiče na glavi sem preprosto spajkal na varilno ploščo perf, ki jo vidite na fotografijah z odprtim pokrovom 6. koraka. V perfboardu sem izvrtal štiri pritrdilne luknje. Za Master sem celo podvojil moški priključek za glavo, vendar sem se odločil, da v Slaveju ne bom šel tako daleč.

Upajmo, da boste lahko dobili lepši zaslon, ki sem ga priporočil na seznamu delov.

Vsak zaslon je na voljo kot štiridelni komplet: dva dvojna alfanumerična LED zaslona, nahrbtnik (gonilnik LED) in 5-polna moška glava. LED diode in glava morajo biti spajkani na nahrbtnik. Oglejte si odlično vadnico na https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0…. Pri spajkanju LED zatičev, ki mejijo na IC nahrbtnika, boste potrebovali fino konico za spajkanje. V tem projektu so uporabljene samo 4 povezave z glavo: 5V napajanje (VCC. GND) in podatkovni vodi I2C (SDA) in ura (SCL).

4. korak: Naredite vezje

Rad uporabljam različico tiskanega vezja običajne polovične plošče, še posebej, če sem že opravil predhodno priklop sistema s ploščo in pomožnimi napravami. Ožičenje verzije spajkalnega tiskanega vezja je veliko lažje kot alternativna različica spajkalne perf plošče (od točke do točke).

Spodnja tabela za prenos vsebuje navodila za ožičenje, vključno z moškimi priključki za kable in ženskimi vodniki za izdelavo vtičnic Nano in HC-06. Moški vodili se odtrgajo s 40-polnih trakov, vendar morajo biti ženske glave odrezane. Uporabljam Dremel z rezalnim kolesom.

Tabela je enaka za Master in Slave, razen za glavo tipkovnice, ki je potrebna na glavni plošči.

Zgornja fotografija prikazuje golo in dokončano vezje Slave.

5. korak: Namestite vse komponente v škatle

Zaslon

Zaslon postavite v luknjo in označite štiri pritrdilne točke. Izvrtajte luknje za vijake stroja. Izberite distančnike za izboklino, s katero ste zadovoljni, nato pa jo privijte.

Tipkovnica

Montažne luknje so zelo majhne. Na srečo so v pakiranju medeninastih tečajev na voljo ustrezni vijaki. Tipkovnico postavite v luknjo in označite štiri pritrdilne točke. Za vrtanje zaganjalnih lukenj uporabite najmanjši bit v svojem kompletu. Nato ga privijte. Vijaki bodo štrleli nekoliko nad vrhom. Po želji odstranite vijake in datoteke odrežite. Znova namestite.

Stikalo, vtičnica in LED

Stikalo potisnite v luknjo in ga zavrtite, da preklopite v položaj za vklop. Zavarujte ga s priloženo matico.

Podobno namestite vtičnico in jo zavrtite za najboljši dostop do spajkanja.

Na koncu vstavite LED v držalo in ga potisnite v luknjo (od spredaj). To bi moralo biti tesno prilegajoče.

Vezje in baterija

Običajno pustim v škatli dovolj prostora za dostop do vtičnice USB za mikrokrmilnik (Nano) s kablom USB, ne da bi premaknili ploščo, ker olajša odpravljanje napak in spremembe. Tukaj tega nisem storil, ker so bile škatle že večje, kot sem upal.

Menim, da je dvostranski penasti trak dober način za namestitev plošče in baterije. Če uporabljate minimalni trak, omogoča enostavno odstranitev, hkrati pa zagotavlja trdno namestitev. Pustite snemanje, dokler niste pripravljeni za vedno zapreti.

Korak 6: Namestite ožičenje in kable

Ožičenje

Stikalo je DPDT. Sredinski stebri se povežejo z baterijo. Zgornji drogovi se priključijo na polnilno vtičnico. Spodnji drogovi se povezujejo z Nanovo glavo Vin/Gnd.

Spajajte 9V baterijsko sponko na sredinske polovice stikala. Rdeča žica bo določila, kateri pol je pozitiven (+).

Spajkajte priključno žico od zgornjih polov stikala do vtičnice.

POZOR! Prepričajte se, da gre negativna stran na sredinski zatič vtičnice. Zakaj? Ker je polnilna napetost na sredinskem zatiču cevnega vtikača negativna. Za razlago glejte 8. korak.

Uporabite par tračnih mostičkov M-F, da spodnje polove stikala priključite na kabelsko glavo Nano Vin/Gnd. Pripnite zatiče na spodnje drogove, pri čemer se prepričajte, da bo pozitivno na Vin brez zvijanja kabla.

Uporabite tudi par M-F tračnih mostičkov za povezavo LED z glavo na 1K tokovnem omejevalnem uporu na izhodu HC-06 "STATE". Spajajte nožice na LED vodnike, pri čemer pazite, da gre daljša (anodna) žica na upor.

Kabli

Tipkovnica, zaslon in Nano za povezavo uporabljajo moške glave in F-F mostičke. Zapomnite si barvno usmerjenost skakalca, ko je priključen v glave, in ga pospravite za prihodnjo uporabo.

Tipkovnica ima priključek matrične tipke, štiri vrstice in tri stolpce, zato njena povezava glave uporablja 7 zatičev. Priključite 7-žični mostiček za trak F-F v glavo in drugi konec, brez zvijanja, priklopite v priključek za glavo Nanove tipkovnice.

Zaslon ima 5-polno povezavo z glavo, vendar potrebujemo le 4 nožice za napajanje in serijske podatke I2C (SDA, SCL). Vanj priključite 4-žični F-F mostiček. Drugi konec ločite v dva 2-žična priključka in ju priključite v 5-voltni razdelilnik na matično ploščo in v Nanovo I2C glavo na nožicah A4-A5. Prepričajte se, da bo +5V prikazal 5V, SDA pa SDA.

Rad povežem ženske vtiče na vsakem koncu kabla, da naredim močnejšo povezavo in olajšam parjenje z moškimi glavami.

7. korak: Prenesite skice in preizkusite sistem

Prenesite in kopirajte dve skici Arduino spodaj in ju prilepite v Arduino IDE (1.8.9 ali novejši).

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

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

Verjamem, da vam bodo skice lahko razumljive, ker sem poskrbel za dodajanje koristnih komentarjev. Tudi posebne funkcije iz knjižnic poenostavljajo skice. Tudi če ne razumete v celoti funkcije, se lahko počutite udobno, ker deluje, in verjetno bi jo lahko uporabili v svoji skici z malo ali brez težav.

Računalnik priključite v priključek Nano USB Mini B v glavni napravi. Na žalost je treba ploščo Nano za to nagniti. Vklopite napajanje in sestavite/naložite glavno skico. Podobno ponovite to s pomožnikom. Zdaj ste pripravljeni za uporabo sistema.

Odstranite kable USB in vklopite obe škatli. Zdaj bi morala biti prikazana oba zaslona, ki prikazujeta vse vezaje. To kaže, da je napajanje vklopljeno in sistem deluje. Počakajte, da zasvetita obe LED -lučki Bluetooth, kar kaže, da je prišlo do povezave Bluetooth glavnega in podrejenega.

Opomba: Prvi pritisk določenih tipk povzroči abecedni vnos.

"1" vnese "B".

"4" vnese "I"

"7" vnese "N"

"*" Vnese "G"

"0" vnese "O"

Poskusite z "B01". Na prikazovalniku Master in Slave mora biti prikazano "B-01"

Poskusite z drugimi vnosi.

Zdaj na glavni tipkovnici vnesite "B15". Na obeh zaslonih bi morali videti B-15. Počasi znova vstopite v B15. Znaki na glavnem zaslonu se bodo prikazali, ko jih vnesete. Prikaz podrejenega se ne bo spremenil, dokler ne vnesete vseh treh znakov v številki Bingo.

Napake bi lahko kadar koli izbrisali s pritiskom na »#«. Naredite to in zgornji zadnji vnos naj se izbriše na obeh zaslonih. Če pa vnesete manj kot tri znake in pritisnete “#”, se izbriše samo glavni zaslon. Tako se gledalec na pomožnem računalniku ne bo zavedal vaše napake.

S tem je test zaključen. Upam, da je uspelo!

8. korak: Več o komponentah

Tipkovnica

Glej

in

Tipke naj bi bile povezane v matriko 4 vrstic in 3 stolpcev, ki je videti tako kot tipkovnica:

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

Ključi v vsaki vrstici in vsakem stolpcu so povezani skupaj. 7 žic vrstice in stolpca pride do 7-polne povezave glave tipkovnice. Po prvem zgornjem URL -ju so prvi trije zatiči na levi strani glave stolpci, naslednji štiri zatiči na desni pa vrstice. Vendar se zdi, da URL -ja obrneta vrstni red, razen če gledata na različne strani plošče. Predvideval sem, da ključ »1« določa stolpec 1 in vrstico 1, drugi stolpci in vrstice pa potekajo po številčnem vrstnem redu. Vendar sem ugotovil, da stolpci in vrstice ne ustrezajo urejenemu napredovanju številk zatičev pri Nano, kot je navedeno v obeh zgornjih URL -jih. Ne najdem nobenega drugega razloga, razen da je tipkovnica drugače ožičena.

RibTrčni kabel tipkovnice se brez zvijanja poveže z Nanovo matično ploščo s 7 nožicami. Ta glava se poveže z vhodi Nano D4-D10. Ugotovil sem, da mora biti vrstni red tak, kot je prikazano spodaj, da se pritisne tipke pravilno prikažejo.:

Zatiči tipkovnice (1, 2, 3) se v tem vrstnem redu povežejo z nano zatiči (D8, D10, D6})

Zatiči tipkovnice (4, 5, 6, 7) se v tem vrstnem redu povežejo z nano zatiči (D9, D4, D5, D7)

To vsekakor deluje pravilno. Skice v 7. koraku skrbijo za dodelitev priklopa pin.

Zaslon

Kot smo že omenili, obstajajo štirje alfanumerični 14-segmentni odseki LED zaslonov, ki jih nadzira nahrbtnik, ki stopi skozi vsakega in prižge ustrezne LED.

Brez nahrbtnika bi morali v Nano prinesti 14 LED napajalnih žic ter 4-žilni zaslon/skupni povrat. Teh 18 vrstic bi porabilo vseh 18 nano-digitalnih V/I zatičev (D0-D12 in A0-A5), ne da bi pustilo nič za 11 zatičev, ki so potrebni za redno serijsko (Arduino IDE), serijsko programsko opremo (Bluetooth) in tipkovnico (7 zatiči).

Z nahrbtnikom za upravljanje potrebujete le dve digitalni žici I2C ter dve +5V napajalni/ozemljitveni žici.

Bluetooth (prikazano zgoraj)

HC-06 je odličen mali modul. Vse, kar morate storiti, je, da mu posredujete serijske znake, ki jih želite prenesti, in preberete serijske znake, ki so mu posredovani. Skrbi za vse operacije Bluetooth.

Priključi se na standardno ploščo ali vtičnico za tiskano vezje iz 7-polne dolžine ženske glave. Šest zatičev je: +5V napajanje in ozemljitev, zaporedni vhod iz Nano RXD), serijski izhod v Nano (TXD) in STATE izhod, ki ga uporabljamo za pogon LED, ki prikazuje, ko je priključena dva HC-06 v Gospodar in suženj.

Baterija in polnilec

Baterija je litij-ionska "9V". (V tem primeru 9V velja bolj za konfiguracijo paketa kot napetost.) Ima dve celici zaporedoma, vsaka celica ima nominalni izhod 3,6-3,7 V. Nazivna napetost baterije je torej 7,2-7,4V. Pri polni napolnjenosti lahko napetost akumulatorja doseže 8,4 V. Spodnji graf prikazuje tipično krivuljo praznjenja in prikazuje, kako napetost dolgo časa narašča. Baterija ima notranje zaščitno vezje, ki vključuje mejno vrednost pri približno 6,6 V (3,3 V na celico); Li-ionske baterije se ne marajo popolnoma izprazniti in hiter padec napetosti na koncu praznjenja zahteva razmeroma visoko mejno napetost. Upoštevajte, da je mejna napetost nekoliko manjša od minimalne specifikacije Nano 7V, ki omogoča prostor za glavo regulatorja napetosti nad 5V reguliranim izhodom. Tako je možno, da bo Nano prenehal delovati, preden baterija preneha.

Nazivna izhodna moč baterije je 600 miliamper ur. Izmeril sem odtok pomožnega toka pri 113mA z zaslonom »B-88« in Bluetooth. (Ta zaslon je enakovreden zaslonom z največjo porabo energije v naši aplikaciji BINGO.) Seja BINGO, ki jo obiskujem, traja približno 2,5 ure, s 6 igrami in približno 10 minutami med igrami. Med igrami sem se izklopil. Po eni noči sem prišel domov, prižgan in počakal, da je Slave prenehal z delom, kar je po 2,3 urah tudi storil. Prebral sem napetost in bila je 6,6 V, zato se je baterija izpraznila, preden je Nano. Lahko rečemo, da je baterija za moj namen več kot ustrezna.

Tukaj so moje meritve pomožnega toka (pri 7,2 V):

Vse deluje in prikazuje "B-88": 113 mA

(Ni prava številka Binga, vendar je pričakovano povprečje: v vsakem odseku je vklopljenih 7 segmentov LED)

Zaslon je izbrisan: 27 mA (Zaslon črpa večino toka: 113-27 = 86 mA)

Bluetooth ni povezan, zaslon je izbrisan: 64 mA

(Bluetooth zdaj oddaja, poskuša se povezati. Zdi se, da je to učinek 64 - 27 mA = 37 mA.)

Modul Bluetooth odstranjen po izklopu: 51 mA, po vklopu

(Na zaslonu so vse vrstice. Vsaka vrstica ima 2 LED, zato pričakujte 2/7 x 86 = 25 mA za prikaz.

zato je razlika 26 mA posledica Bluetootha.)

Glavni tok bo dejansko enak. Tipkovnica ne porablja energije, Bluetooth pa je zelo kratek.

Polnilni in polnilni kabli so prikazani na zgornji fotografiji. Master in Slave se lahko polni hkrati. Zaradi kratkih kablov je treba polnilnik priključiti na podaljšek. Polnilnik deluje v redu, le da se ena od LED ne izklopi, ko je baterija popolnoma napolnjena; na Amazonu obstajajo podobni komentarji o LED diodah.

Charging Polnilni kabli so resnično zasnovani tako, da se pritrdijo na 9V baterijo in se vtaknejo v cevni priključek za napajanje Arduino Uno ali drugega vezja. Uporabljam jih za priključitev na polnilnik. Vendar morate biti pozorni na polarnost, kot sem omenil v 6. koraku in pojasnil spodaj.

Ko polnilni kabel priključimo na 9V polnilnik, je napetost na osrednjem zatiču cevne vtičnice negativna, ne pozitivna, kot je, če smo priključeni na 9V baterijo. Priključki za polnilnik in polnilni kabel imajo enako polariteto; vsak mora sprejeti 9V baterijo. Konektor polnilnega kabla je zato treba pri priklopu na polnilnik zasukati za 90 stopinj, s čimer se obrnejo polaritete na vtiču cevi. To zahteva priključitev negativnega akumulatorja na sredinski priključek polnilne vtičnice.