Arduino Bluetooth бинго дисплей за хора с увреден слух: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Съпругата ми и аз се срещаме с приятели и семейство веднъж седмично, за да играем Бинго в местен ресторант/бар. Седим на дълга маса. Изправен пред мен е човек с увреден слух и зрение. Стаята е много шумна и мъжът често трябва да моли жена си да повтори много от извиканите номера. Затова реших да направя двукомпонентната система, свързана с Bluetooth, на снимката по-горе. На моя блок въвеждам извикания номер и той го вижда на своето устройство.

Излъчващото устройство има 12-клавишна клавиатура от телефонен тип. Пет от клавишите (1, 4, 7, *, 0) са програмирани да въвеждат буквения знак BINGO на всеки нов извикан номер. Това устройство също има 4-знаков дисплей с 14-сегментни LED буквено-цифрови знаци, показващи пълния номер (например B-15).

Приемното устройство има същия дисплей, чийто размер и яркост са повече от подходящи за желания зрител. Докато предавателното устройство седи плоско на масата, приемното устройство също може да се преобърне за по -добро гледане.

Всяко устройство има превключвател, който превключва между работа при включване и зареждане при изключване на вътрешната литиево-йонна 9V батерия, чрез показания жак. Син светодиод на всяко устройство показва, когато Bluetooth е свързан.

Забележка: По -долу ще обознача предавателната единица като главна, а приемащата като подчинена.

Стъпка 1: Вземете части, материали и инструменти

Части за поръчка по пощата

Клавиатура (1) Adafruit $ 7.50 ea

Четири буквено -цифров дисплей (2) Adafruit $ 10 ea

Материал за запояване на печатни платки (2) Adafruit 3 пакета $ 13, Amazon 4 пакета $ 13

Arduino Nano (2) Amazon 3-пакет $ 13

Bluetooth модул HC-06 (2) Amazon $ 8,50 ea

5 мм жак за варел (2) Amazon 5-пакет $ 8

DPDT превключвател Amazon 10-pack $ 6

9V литиево-йонна акумулаторна батерия (2) и двойно зарядно устройство Amazon (EBL) $ 17

Зареждащ кабел, с 9V захващане на батерията и щепсел (2) Amazon 5-пакет $ 6

Местни части

Малка кутия за съхранение (2), висока приблизително 4,75 x 4,75 x 2,5 инча, JoAnn (локално и онлайн) $ 5,50

#4 Винтове и гайки на машината за монтаж на дисплей (8)

Дистанционни елементи за машинните винтове (8)

Малки винтове (в месингов пакет с панти) за монтаж на клавиатура (1 пакет) Майкълс

Части вероятно са под ръка

Син светодиод (2)

LED държач (2), по избор

Лентови джъмпери, женски-женски

Лентови джъмпери, мъжки-женски

1K ом резистор (4)

2K ом резистор (2)

Заглавки за мъже

#22 плътна медна връзка за свързване: червена, черна, бяла

Материали

Уплътнител за дърво

Боя със спрей или четка

Маскираща лента, за предпочитане обикновена и синя

Скоч перманентна монтажна лента (двустранна лента от пяна)

Инструменти

Шублер (препоръчително)

Задвижван трион или ръчен трион

Файл (или шкурка)

Свредло и накрайници

Водач на свредло (има оразмерени отвори за всички битове)

Шило за лед

Комплект отвертки за бижутер

Обикновени отвертки и клещи Phillips

Резачка за тел

Машина за сваляне на тел

Оборудване за запояване

Четка за боядисване

Стъпка 2: Подгответе кутиите

(Забележка: Ще видите на снимките, които направих Master box, преди да намеря шарнирната кутия за Slave в JoAnn. Силно препоръчвам тази кутия. Тя е почти със същия размер, добре направена, на разумни цени и шарнирния капак е страхотно, в сравнение с премахването и подмяната на винтовете, когато имам нужда от достъп до вътрешността. Всъщност платих повече за ¼ инчовия шперплат JoAnn на Master, който вече имах под ръка, и загубих време и енергия, за да го направя. Така че, ще приема, че ще използвате две от кутиите JoAnn.)

Свалете върховете и пантите на шарнирите. Поставете пантите и винтовете в безопасен контейнер, за да не ги загубите.

Дисплеите и клавиатурата се монтират под горната част на кутията с очевидни части. Внимателно измерете тези части, за да определите размерите за необходимите правоъгълни отвори в горната част, като се стремите към чисто прилепване. За тази цел е най -подходящ шублер.

Поставете тези очертания върху горната част на кутията с молив и линийка, като ги центрирате хоризонтално и ги разположите вертикално по желание. Също така, не забравяйте да намерите светодиода в горната част на Slave. Поставих (Синя) маскираща лента върху оформените линии, за да направя много добро ръководство за рязане.

Пробийте дупка за режещия диск и продължете да режете възможно най -близо до лентата, без да се препъвате по линията. Завършете дупките, като изпилявате или шлайфате до лентата/линията. След това тествайте прилягането с дисплей. Ако е прекалено стегнато, може да успеете да принудите прилягането в сравнително мекото елиново дърво.

Сега поставете централните отвори за превключвателя, жака и светодиода, маркирайки ги с клечка за лед (или централен удар). Определете диаметъра на отвора, като поставите частите в водача на свредлото. След това пробийте дупките.

Сега е подходящ момент за запечатване и боядисване на кутиите отвън. Basswood абсорбира боята, така че запечатайте четка преди боядисване. След изсушаване напръсках дъното и горната част на кутията с гланцово синьо Rustoleum, правейки само външната страна. Избрах да маскирам всички дупки с маскираща лента от вътрешната страна.

Когато изсъхне, поставете отново върховете на шарнирната кутия.

За пантата е необходим фиксатор и той трябва да е вътрешен, за да може Slave да седи изправен. Направих обикновена ключалка, която работи добре. Изрежете пластмасова визитка до желаната форма и я залепете от вътрешната страна на горната част на кутията, центрирана, както е показано на снимките с отворена кутия от стъпка 6. Пробийте пилотен отвор и отвор за зенкер в долната част на кутията за малък винт, който ще захване пластмасата. Измерете разстоянието между винтовете надолу от горния ръб на дъното на кутията, прехвърлете го върху пластмасата и използвайте клечката за лед, за да пробиете дупка, центрирана върху пластмасата, която ще премине винта. Завийте винта и кутията ще бъде фиксирана. За да отворите, използвайте тънко острие на ножа, за да избутате пластмасата от винта. За да затворите, всъщност можете да използвате пръста си или отново да използвате ножа.

Стъпка 3: Съберете двата дисплея

Забележка: Когато се опитах да поръчам дисплея в списъка с части, Adafruit не беше на склад за всички цветове. Затова трябваше да поръчам различна версия: Featherlight Quad Display, който се различаваше само в раницата. Вижте https://www.adafruit.com/product/3130. Това обаче нямаше средства за монтиране в горната част на кутията, така че трябваше да измисля собствено монтиране. Просто запоявах четирите активни щифта на заглавките към перферирана платка от тип спойка, която виждате на снимките с отворена корица от стъпка 6. Пробих четири монтажни отвора в перфборда. Дори дублирах мъжки конектор за заглавие за Master, но реших да не отивам толкова далеч в Slave.

Надяваме се, че ще можете да получите по -хубавия дисплей, който препоръчах в списъка с части.

Всеки дисплей се предлага като комплект от четири части: два двойни буквено-цифрови LED дисплея, раница (LED драйвер) и 5-пинов мъжки хедър. Светодиодите и заглавката трябва да бъдат запоени към раницата. Вижте отличния урок на https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0…. При запояване на LED щифтовете в съседство с IC на раницата ще ви е необходим накрайник за спояване с фина точка. В този проект се използват само 4 връзки към заглавката: 5V захранване (VCC. GND) и I2C данни (SDA) и часовник (SCL) линии.

Стъпка 4: Направете платката

Харесва ми да използвам PCB версията на обикновения макет с половин размер, особено когато вече съм направил предварително свързване на системата с макет и спомагателни устройства. Окабеляването на версията за спояваща печатна платка е много по-лесно от алтернативната версия за запояваща перф платка (от точка до точка).

Таблицата за изтегляне по-долу дава инструкции за окабеляване, включително мъжки заглавки за окабеляване и женски заглавки за изработка на гнезда Nano и HC-06.. Мъжките заглавки се откъсват от 40 пинови ленти, но женските заглавки трябва да бъдат отрязани. Използвам Dremel с режещо колело.

Таблицата е идентична за Master и Slave, с изключение на заглавката на клавиатурата, необходима на Master board.

Горната снимка показва голата и завършена платка на Slave.

Стъпка 5: Инсталирайте всички компоненти в кутиите

Дисплей

Поставете дисплея в отвора му и маркирайте четирите точки на монтаж. Пробийте отвори за винтовете на машината. Изберете дистанционери за издатината, с която сте доволни, след това я затегнете.

Клавиатура

Монтажните отвори са много малки. За щастие в комплекта от месингови панти се предлагат подходящи винтове. Поставете клавиатурата в нейния отвор и маркирайте четирите точки на монтаж. Използвайте най -малкия бит във вашия комплект, за да пробиете отвори за стартиране. След това го завийте. Винтовете ще изпъкнат малко над горната част. Ако желаете, отстранете винтовете и фиксирайте точките. Повторно инсталиране.

Превключвател, жак и светодиод

Натиснете превключвателя в отвора му и го завъртете, за да превключите в положение за включване. Закрепете го с предоставената гайка.

По същия начин монтирайте крика, като го завъртите за най -добър достъп за запояване.

Накрая поставете светодиода в държача му и го натиснете в отвора му (отпред). Това трябва да е плътно прилепнало.

Печатна платка и батерия

Обикновено оставям достатъчно място в кутията за достъп до USB жака на микроконтролера (Nano) с USB кабел, без да премествам платката, защото това улеснява отстраняването на грешки и промените. Тук не направих това, защото кутиите вече бяха по -големи, отколкото се надявах.

Смятам, че двустранната лента от пяна е добър начин за инсталиране на платката и батерията. Ако използвате минимална лента, тя позволява лесно премахване, като същевременно осигурява стабилна инсталация. Оставете записването, докато не сте готови да закопчаете завинаги.

Стъпка 6: Инсталирайте окабеляване и окабеляване

Електрически инсталации

Превключвателят е DPDT. Централните полюси се свързват към батерията. Горните полюси се свързват към жака за зареждане. А долните полюси се свързват към заглавката Vin/Gnd на Nano.

Запояйте 9V захранваща батерия към централните полюси на превключвателя. Червеният проводник ще определи кой полюс е положителен (+).

Запоявайте свързващия проводник от горните полюси на превключвателя към жака.

ВНИМАНИЕ! Уверете се, че отрицателната страна отива към централния щифт на жака. Защо? Тъй като напрежението на зареждане е отрицателно на централния щифт на щепсела на цевта. Вижте Стъпка 8 за обяснение.

Използвайте чифт M-F лентови джъмпери, за да свържете долните полюси на превключвателя към кабелната глава на Nano Vin/Gnd. Припоявайте щифтовете към долните стълбове, като се уверите, че положителното ще отиде на Vin без усукване на кабела.

Използвайте също чифт M-F лентови джъмпери, за да свържете светодиода към заглавката на 1K токоограничаващия резистор на изхода HC-06 „STATE“. Запоявайте щифтовете към LED проводниците, като се уверите, че по -дългият (аноден) проводник отива към резистора.

Окабеляване

Клавиатурата, дисплеят и Nano всички използват мъжки заглавки и F-F джъмпери за връзки. Забележете ориентацията на цвета на джъмпера, когато е включен в заглавките и го приберете за справка в бъдеще.

Клавиатурата има свързване на матричен ключ, четири реда и три колони, така че връзката на заглавката й използва 7 пина. Включете 7-проводния джъмпер F-F в заглавката и, без да усуквате, включете другия край в връзката на заглавката на клавиатурата на Nano.

Дисплеят има 5-пинова заглавна връзка, но имаме нужда само от 4 пина, за захранване и I2C серийни данни (SDA, SCL). Включете 4-жилен F-F джъмпер в него. Разделете другия край на два 2-проводни конектора и ги включете в 5V захранващата лента на платката и към I2C заглавката на Nano на щифтове A4-A5. Уверете се, че +5V ще показва 5V, а SDA ще показва SDA.

Харесва ми да увивам женските съединители на всеки край на кабела, за да направя по -силна връзка и да улесня чифтосването към мъжките заглавки.

Стъпка 7: Изтеглете скиците и тествайте системата

Изтеглете и копирайте двете скици на Arduino по -долу и ги поставете в Arduino IDE (1.8.9 или по -нова версия).

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

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

Вярвам, че ще намерите лесни за разбиране скици, защото аз се погрижих да добавя полезни коментари. Също така специалните функции от библиотеките опростяват скиците. Дори и да не разбирате напълно функция, можете да се чувствате комфортно, защото тя работи и вероятно бихте могли да я използвате в своя скица с малък или никакъв проблем.

Свържете компютъра си към конектора Nano USB Mini B в Master. За съжаление, платката Nano трябва да бъде наклонена, за да стане това. Включете захранването и компилирайте/изтеглете главната скица. По същия начин повторете това с Slave. Вече сте готови да работите със системата.

Извадете USB кабелите и включете двете кутии. Сега трябва да видите и двата дисплея да се активират, показвайки всички тирета. Това показва, че захранването е включено и системата работи. Изчакайте, докато и двата Bluetooth светодиода светнат, показвайки, че е осъществена Bluetooth връзка на Master и Slave.

Забележка: Първото натискане на определени клавиши води до въвеждане по азбучен ред.

„1“влиза в „B“.

„4“влиза в „I“

„7“влиза в „N“

„*“Въвежда „G“

„0“въвежда „O“

Опитайте „B01“. И главният, и подчиненият дисплей трябва да показват „B-01“

Опитайте други записи.

Сега въведете „B15“в главната клавиатура. Трябва да видите B-15 на двата дисплея. Въведете отново бавно B15. Символите на Master ще се показват, когато са въведени. Екранът на подчиненото устройство няма да се промени, докато не бъдат въведени и трите знака в номер на Бинго.

Трябва да можете да изтриете грешки по всяко време, като натиснете „#“. Направете го и горният последен запис трябва да се изчисти и на двата дисплея. Ако обаче въведете по -малко от три знака и натиснете „#“, само главният дисплей ще се изчисти. По този начин зрителят на Slave няма да знае за вашата грешка.

Това завършва теста. Дано е било успешно!

Стъпка 8: Научете повече за компонентите

Клавиатура

Вижте

и

Предполага се, че клавишите са свързани в матрица от 4 реда и 3 колони, която изглежда точно като клавиатурата:

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

Ключовете във всеки ред и всяка колона се свързват заедно. Проводниците от 7 реда и колони излизат към 7-пиновата връзка на клавиатурата. Според първия URL адрес по -горе, първите три пина вляво от заглавката ми са колоните, а следващите четири пина вдясно са редовете. Въпреки това двата URL адреса изглежда обръщат реда, освен ако не гледат от различни страни на дъската. Предположих, че ключ „1“определя колона 1 и ред 1, а останалите колони и редове продължават по числов ред. Открих обаче, че колоните и редовете не съответстват на подредената прогресия на номера на пинове в Nano, както е дадено в двата URL адреса по -горе. Не мога да намеря друга причина освен клавиатурата да е свързана по различен начин.

Rib Лентовият кабел на клавиатурата се свързва към 7-пиновия хедър на Nano, без усукване. Това заглавие се свързва към D4-D10 входовете на Nano. Открих, че подреждането трябва да бъде както е показано по -долу, за да се показват правилно натисканията на клавишите.:

Щифтовете на клавиатурата (1, 2, 3) се свързват с Nano щифтове (D8, D10, D6} в този ред

Щифтовете на клавиатурата (4, 5, 6, 7) се свързват с Nano щифтове (D9, D4, D5, D7) в този ред

Това определено работи правилно. Скиците в Стъпка 7 се грижат за присвояването на щифта.

Дисплей

Както вече беше обсъдено, има четири буквено-цифрови, 14-сегментни LED дисплея. Те се контролират от раницата, която преминава през всяка, осветявайки съответните светодиоди.

Без раницата ще трябва да донесете 14 светодиодни захранващи проводника към Nano, плюс избор на 4-жичен дисплей/общо връщане. Тези 18 реда ще използват всички 18 Nano цифрови входно/изходни щифта (D0-D12 и A0-A5), като не оставят нищо за 11-те пина, необходими за обикновена серия (Arduino IDE), софтуерна серия (Bluetooth) и клавиатура (7 щифтове).

С раницата ви трябват само двата I2C цифрови проводника за управление, плюс два +5V захранващи/заземяващи проводника.

Bluetooth (показан по -горе)

HC-06 е страхотен малък модул. Всичко, което трябва да направите, е да му дадете серийните знаци, които искате да предадете, и да прочетете предадените му серийни знаци. Той се грижи за всички Bluetooth операции.

Той се включва в стандартна платка или гнездо за печатна платка, направено от 7-пинова дължина на женската глава. Шестте пина са: +5V захранване и маса, сериен вход от Nano RXD), сериен изход към Nano (TXD) и изход STATE, който използваме за задвижване на светодиода, който показва, когато има връзка на двата HC-06 в Господар и роб.

Батерия и зарядно устройство

Батерията е „9V“литиево-йонна. (В този случай 9V се отнася повече за конфигурацията на пакета, отколкото за напрежението.) Той има две клетки последователно, всяка клетка има 3.6-3.7V номинален изход. Номиналното напрежение на батерията е 7.2-7.4V. При пълно зареждане напрежението на батерията може да достигне до 8.4V. Графиката по -долу дава типична крива на разреждане и показва как напрежението остава високо за дълго време. Батерията има вътрешна защитна схема, която включва прекъсване при около 6.6V (3.3V на клетка); Литиево-йонните батерии не обичат да се разреждат напълно и бързото спадане на напрежението в края на разреждането изисква сравнително високо прекъсващо напрежение. Обърнете внимание, че граничното напрежение е малко по -малко от 7V минималната Nano спецификация, която позволява разположението на регулатора на напрежението над 5V регулирания изход. Така че е възможно Nano да спре да работи преди батерията.

Номиналната изходна мощност на батерията е 600 милиампер-часа. Измерих изтичане на Slave ток при 113mA с дисплей „B-88“и свързан Bluetooth. (Този дисплей е еквивалентен на най -изтощаващите дисплеи в нашето приложение BINGO.) Сесията BINGO, на която присъствам, продължава около 2,5 часа, с 6 игри и около 10 минути между игрите. Бях изключен между игрите. След една нощ се прибрах, захранван и изчаках Slave да спре да работи, което направи 2,3 часа по -късно. Прочетох напрежението и то беше 6.6V, така че батерията се спря преди Nano. Безопасно е да се каже, че батерията е повече от достатъчна за моята цел.

Ето моите измервания на Slave ток (при 7.2V):

Всичко работи, показва „B-88“: 113 mA

(Не е истинско число на Bingo, но се очаква средно: 7 LED сегмента включени във всяка секция)

Дисплеят е изчистен: 27 mA (Дисплеят извлича по-голямата част от тока: 113-27 = 86 mA)

Bluetooth не е свързан, дисплеят е изчистен: 64 mA

(Bluetooth вече предава, опитва се да се свърже. Това изглежда е 64 - 27 mA = 37 mA ефект.)

Bluetooth модулът е премахнат след изключване: 51 mA, след включване

(Дисплеят е с всички ленти. Всяка лента е с 2 светодиода, така че очаквайте 2/7 x 86 = 25 mA за дисплея.

така че разликата от 26 mA се дължи на Bluetooth.)

Главният ток ефективно ще бъде същият. Клавиатурата не черпи енергия и Bluetooth предаванията са много кратки.

Зарядното устройство и кабелите за зареждане са показани на горната снимка. Master и Slave могат да се зареждат едновременно. Поради късите кабели зарядното устройство трябва да бъде включено в удължителен кабел. Зарядното устройство работи добре, освен че един от светодиодите не се изключва, когато батерията е напълно заредена; в Amazon има подобни коментари относно светодиодите.

Cables Кабелите за зареждане са наистина проектирани да се захващат към 9V батерия и да се включат в жак за барел, за да захранват Arduino Uno или друга платка. Използвам ги за включване на зарядното устройство. Но трябва да внимавате за полярността, както отбелязах в Стъпка 6 и обяснявам по -долу.

Когато свързваме кабела за зареждане към зарядното устройство 9V, напрежението в централния щифт на жака на цевта е отрицателно, а не положително, както ако сме свързани с 9V батерия. Съединителите на зарядното устройство и кабела за зареждане имат еднакви полярности; те трябва за всеки да приеме 9V батерия. Така че съединителят на кабела за зареждане трябва да се завърти на 90 градуса, когато се включва в зарядното устройство, като по този начин се обръща полярността на щепсела на цевта. Това налага свързването на отрицателен акумулатор към централния терминал на жака за зареждане.