Afișaj Arduino Bluetooth Bingo pentru persoanele cu deficiențe de auz: 8 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Eu și soția mea ne întâlnim cu prietenii și familia o dată pe săptămână pentru a juca Bingo la un restaurant / bar local. Stăm la o masă lungă. În fața mea este un bărbat cu probleme de auz și vedere. Camera este foarte zgomotoasă și bărbatul trebuie deseori să-i ceară soției să repete multe dintre numerele apelate. Așa că am decis să fac sistemul cu două unități Bluetooth cuplat în imaginea de mai sus. Pe unitatea mea introduc numărul apelat și el îl vede pe unitatea sa.

Unitatea de transmisie are o tastatură de tip telefon cu 12 taste. Cinci dintre taste (1, 4, 7, *, 0) sunt programate pentru a introduce caracterul alfabetic BINGO al fiecărui număr nou apelat. Această unitate are, de asemenea, un afișaj cu 4 caractere, cu caractere alfanumerice cu LED-uri de 14 segmente care arată numărul complet (de exemplu, B-15).

Unitatea de recepție are același afișaj, a cărui dimensiune și luminozitate sunt mai mult decât adecvate pentru vizualizatorul dorit. În timp ce unitatea de transmisie este așezată pe masă, unitatea de recepție poate fi înclinată și pentru o vizualizare mai bună.

Fiecare unitate are un comutator care comută între funcționarea la pornire și încărcarea la oprire a bateriei interne Li-ion de 9V, prin mufa baril prezentată. Un LED albastru pe fiecare unitate arată când s-a conectat Bluetooth.

Notă: În cele ce urmează voi indica unitatea de transmisie ca Master și unitatea de recepție ca Slave.

Pasul 1: obțineți piese, materiale și instrumente

Piese de comandă prin poștă

Tastatură (1) Adafruit 7,50 dolari pe buc

Afișaj alfanumeric quad (2) Adafruit 10 dolari pe buc

Placă de sudură tip PCB (2) Adafruit 3 pachete 13 USD, Amazon 4 pachete 13 USD

Arduino Nano (2) Amazon pachet de 3 $ 13

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

Mufă de butoi de 5 mm (2) pachet Amazon de 5 $ 8 USD

Comutatorul DPDT Amazon 10 pachete de 6 USD

Baterie reîncărcabilă Li-ion de 9V (2) și încărcător dual Amazon (EBL) 17 USD

Cablu de încărcare, cu clemă de baterie de 9V și mufă cilindrică (2) Ambalaj Amazon 5 $ 6

Piese locale

Cutie mică de suvenir (2), înălțime de aproximativ 4,75 x 4,75 x 2,5 țoli, JoAnn (local și online) 5,50 USD

# 4 Șuruburi și piulițe pentru instalarea afișajului (8)

Distanțieri pentru șuruburi pentru mașini (8)

Șuruburi mici (în pachet balamale de alamă) pentru instalarea tastaturii (1 pachet) Michaels

Piese probabil la îndemână

LED albastru (2)

Suport LED (2), opțional

Jachete de panglică, femeie-femeie

Jachete de panglică, bărbat-femeie

Rezistor 1K ohm (4)

Rezistor 2K ohm (2)

Anteturi masculine

Sârmă de legătură din cupru solid # 22: roșu, negru, alb

Materiale

Etanșator pentru lemn

Vopsea spray sau cu perie

Bandă de mascare, de preferință de tip obișnuit și albastru

Bandă de montare permanentă Scotch (bandă de spumă pe două fețe)

Instrumente

Etrier (recomandat)

Ferăstrău cu defilare electric sau ferăstrău de copiat manual

Fișier (sau șmirghel)

Burghiu și biți

Ghidaj pentru burghie (are găuri dimensionate pentru toți biții)

Alege gheață

Set de șurubelnițe pentru bijutier

Șurubelnițe și clești Phillips obișnuite

Cleste de sarma

Dispozitiv de sârmă

Echipamente de lipit

Pensulă

Pasul 2: Pregătiți cutiile

(Notă: Veți vedea în fotografii că am făcut cutia Master înainte de a găsi cutia articulată pentru Slave la JoAnn. Vă recomand cu tărie această cutie. Este aproape de aceeași dimensiune, bine făcută, la prețuri rezonabile și capacul articulat este minunat, în comparație cu îndepărtarea și înlocuirea șuruburilor, atunci când trebuia să accesez interiorul. De fapt, am plătit mai mult pentru placajul JoAnn de la inch de la Master, pe care l-am avut deja la îndemână și am pierdut timp și energie făcându-l. Deci, voi presupune că veți folosi două dintre casetele JoAnn.)

Scoateți vârfurile și balamalele articulate. Puneți balamalele și șuruburile într-un recipient sigur pentru a evita pierderea lor.

Afișajele și tastatura se montează sub partea superioară a cutiei, cu piesele evidente care trec prin. Măsurați cu atenție acele părți pentru a determina dimensiunile orificiilor dreptunghiulare necesare în vârfuri, urmărind o potrivire strânsă. Un etrier este cel mai bun în acest scop.

Așezați aceste contururi pe vârfurile cutiei cu creion și riglă, centrându-le orizontal și distanțându-le vertical, după cum doriți. De asemenea, nu uitați să localizați LED-ul pe partea superioară Slave. Am așezat bandă de mascare (albastră) pe liniile creionate pentru a face un ghid foarte bun pentru tăiere.

Găuriți o gaură pentru pânza de ferăstrău și continuați să tăiați cât mai aproape de bandă posibil fără să vă îndepărtați de linie. Finalizați găurile prin așezare sau șlefuire până la bandă / linie. Apoi testați potrivirea cu un afișaj. Dacă este prea strâns, este posibil să puteți forța potrivirea în tufele relativ moi.

Acum așezați orificiile centrale pentru întrerupător, mufă și LED, marcându-le cu un gheață (sau un pumn central). Determinați diametrul găurii prin montarea de test a pieselor în ghidajul burghiului. Apoi găuriți găurile.

Acum este un moment bun pentru a sigila și vopsi exteriorul cutiei. Tinutul absoarbe vopseaua, deci sigilați peria înainte de vopsire. După uscare, am pulverizat fundurile și blaturile cutiei cu albastru lucios Rustoleum, făcând doar exteriorul. Am ales să maschez toate găurile cu bandă de mascare în interior.

Când este uscat, puneți din nou capacele articulate.

Este nevoie de un zăvor pentru partea superioară articulată și trebuie să fie internă Pentru a permite sclavului să stea în poziție verticală. Am creat un zăvor simplu, care funcționează bine. Tăiați o carte de vizită din plastic la forma dorită și lipiți-o în interiorul cutiei, centrată așa cum se arată în Pasul 6 fotografii cu cutie deschisă. Găuriți o gaură pilot și o gaură de controfundare în partea inferioară a cutiei pentru un șurub mic care va cupla plasticul. Măsurați distanța centrală a șurubului în jos de la marginea superioară a cutiei de jos, transferați-o în plastic și utilizați piciorul pentru gheață pentru a face o gaură, centrată pe plastic, care va trece șurubul. Înșurubați șurubul și cutia va fi blocată. Pentru a deschide, utilizați o lamă subțire de cuțit pentru a împinge plasticul de pe șurub. Pentru a închide, puteți folosi degetul sau puteți folosi din nou cuțitul.

Pasul 3: Asamblați cele două afișaje

Notă: Când am încercat să comand setul de afișare în lista de piese, Adafruit nu mai avea stoc pe toate culorile. Așa că a trebuit să comand o altă versiune: Featherlight Quad Display care diferea doar în rucsac. Consultați https://www.adafruit.com/product/3130. Cu toate acestea, acest lucru nu avea mijloace de montare în partea superioară a cutiei, așa că a trebuit să-mi concep propria montură. Pur și simplu am lipit cei patru pini activi de pe anteturi pe o placă de perfecționare de tip sudabil pe care o vedeți în fotografiile cu copertă deschisă de la Pasul 6. Am forat patru găuri de montare în panoul de perfecționare. Am chiar duplicat un conector antet masculin pentru Master, dar am decis să nu merg atât de departe în Slave.

Sperăm că veți putea obține afișajul mai frumos pe care l-am recomandat în lista pieselor.

Fiecare afișaj ajunge ca un kit format din patru părți: două afișaje LED alfanumerice duale, un rucsac (driver LED) și un antet masculin cu 5 pini. LED-urile și antetul trebuie lipite pe rucsac. Vedeți excelentul tutorial la https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0…. Veți avea nevoie de un vârf de lipit în punct fin atunci când lipiți pinii LED adiacenți IC-ului rucsacului. În acest proiect sunt utilizate doar 4 conexiuni la antet: 5V power (VCC. GND) și I2C data (SDA) și clock (SCL).

Pasul 4: Faceți placa de circuit

Îmi place să folosesc versiunea PCB a panoului comun de dimensiuni jumătate, mai ales când am făcut deja o conexiune preliminară a sistemului cu panoul de măsurare și dispozitive auxiliare. Cablarea versiunii PCB sudabile este mult mai ușoară decât versiunea alternativă de sudare a plăcii perf (punct-la-punct).

Tabelul de descărcare de mai jos oferă instrucțiunile de conectare, inclusiv anteturile masculine pentru cablare și antetele feminine pentru a face prize Nano și HC-06.. Anteturile masculine se deconectează de benzi cu 40 de pini, dar anteturile feminine trebuie tăiate. Folosesc un Dremel cu o roată tăietoare.

Tabelul este identic pentru Master și Slave, cu excepția antetului tastaturii necesar pe placa Master.

Fotografia de mai sus prezintă placa de circuit Slave goală și completă.

Pasul 5: Instalați toate componentele în cutii

Afişa

Poziționați afișajul în orificiul său și marcați cele patru puncte de montare. Găuriți șuruburile mașinii. Selectați distanțiere pentru proeminența de care sunteți mulțumit Apoi fixați-l.

Tastatura

Găurile de montare sunt foarte mici. Din fericire, șuruburile adecvate sunt disponibile în pachetul de balamale din alamă. Poziționați tastatura în orificiul său și marcați cele patru puncte de montare. Utilizați cel mai mic bit din setul dvs. pentru a găuri găurile de pornire. Apoi înșurubați-l. Șuruburile vor ieși puțin deasupra vârfului. Dacă se dorește, scoateți șuruburile și limitați punctele. Reinstala.

Comutator, Jack și LED

Împingeți comutatorul în orificiul său și rotiți-l pentru a comuta poziția de pornire. Fixați-l cu piulița furnizată.

În mod similar, instalați mufa, rotind-o pentru cel mai bun acces la lipire.

În cele din urmă, puneți LED-ul în suport și împingeți-l în orificiul său (din față). Aceasta ar trebui să se potrivească bine.

Circuit și baterie

De obicei, las suficient spațiu în cutie pentru a accesa mufa USB a microcontrolerului (Nano) cu un cablu USB, fără a muta placa, deoarece facilitează depanarea și modificările. Nu am făcut asta aici, deoarece cutiile erau deja mai mari decât speram.

Cred că banda de spumă pe două fețe este o modalitate bună de a instala placa și bateria. Dacă utilizați bandă minimă, permite îndepărtarea ușoară, oferind în același timp o instalare fermă. Lăsați înregistrarea până când sunteți gata să butonați definitiv.

Pasul 6: Instalați cablarea și cablarea

Cablare

Comutatorul este un DPDT. Stâlpii centrali se conectează la baterie. Stâlpii superiori se conectează la mufa de încărcare. Și stâlpii inferiori se conectează la antetul Vin / Gnd al lui Nano.

Lipiți o clemă a bateriei de 9V pe stâlpii centrali ai comutatorului. Firul roșu va defini care pol este pozitiv (+).

Sârmă de conectare de lipit de la stâlpii superiori ai comutatorului la mufă.

CAUTON! Asigurați-vă că partea negativă merge la știftul central al cricului. De ce? Deoarece tensiunea de încărcare este negativă la știftul central al mufei butoiului. Consultați Pasul 8 pentru explicații.

Folosiți o pereche de jumperi cu bandă M-F pentru a conecta stâlpii inferiori ai comutatorului la antetul cablului Vin / Gnd de la Nano. Lipiți știfturile la polii inferiori, asigurându-vă că pozitivul va merge la Vin fără răsucirea cablului.

Folosiți, de asemenea, o pereche de jumperi cu bandă M-F pentru a conecta LED-ul la antet la rezistența de limitare a curentului 1K de pe ieșirea „STATE” HC-06. Lipiți pinii la cablurile LED, asigurându-vă că firul mai lung (anod) merge la rezistor.

Cablarea

Tastatura, afișajul și Nano folosesc toate anteturile masculine și jumperele F-F pentru conexiuni. Notați orientarea culorii jumperului atunci când este conectat la anteturi și ascundeți-l pentru referințe viitoare.

Tastatura are o conexiune de matrice, patru rânduri și trei coloane, astfel încât conexiunea de antet utilizează 7 pini. Conectați un jumper cu panglică F-F cu 7 fire în antet și, fără răsucire, conectați celălalt capăt la conexiunea antetului tastaturii Nano.

Afișajul are o conexiune cu antet cu 5 pini, dar avem nevoie doar de 4 pini, pentru alimentare și date seriale I2C (SDA, SCL). Conectați un jumper F-F cu 4 fire în el. Separați celălalt capăt în doi conectori cu 2 fire și conectați-i la placa de alimentare 5v și la antetul I2C al lui Nano la pinii A4-A5. Asigurați-vă că + 5V va afișa 5V și SDA va afișa SDA.

Îmi place să împachetez conectorii de sex feminin de pe fiecare capăt al cablului pentru a face o conexiune mai puternică și pentru a face mai ușor împerecherea la antetele masculine.

Pasul 7: Descărcați schițele și testați sistemul

Descărcați și copiați cele două schițe Arduino de mai jos și lipiți-le în ID-ul Arduino (1.8.9 sau o versiune ulterioară).

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

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

Cred că veți găsi schițele ușor de înțeles, deoarece am avut grijă să adaug comentarii utile. De asemenea, funcțiile speciale din biblioteci simplifică schițele. Chiar dacă nu înțelegeți pe deplin o funcție, vă puteți simți confortabil, deoarece funcționează și probabil ați putea să o utilizați într-o schiță proprie, cu puține sau deloc probleme.

Conectați computerul la conectorul Nano USB Mini B din Master. Din păcate, placa Nano trebuie înclinată în sus pentru a face acest lucru. Porniți alimentarea și compilați / descărcați schița Master. În mod similar, repetați acest lucru cu Sclavul. Acum sunteți gata să operați sistemul.

Scoateți cablurile USB și porniți ambele cutii. Acum ar trebui să vedeți activarea ambelor afișaje, afișând toate cratimele. Acest lucru arată că alimentarea este pornită și sistemul este funcțional. Așteptați până când ambele LED-uri Bluetooth se aprind, arătând că a avut loc conexiunea Bluetooth Master și Slave.

Notă: La prima apăsare a anumitor taste rezultă o intrare alfabetică.

„1” introduce „B”.

„4” introduce „Eu”

„7” introduce „N”

„*” Introduce „G”

„0” introduce „O”

Încercați „B01”. Ambele afișaje Master și Slave ar trebui să afișeze „B-01”

Încercați alte intrări.

Acum introduceți „B15” în tastatura principală. Ar trebui să vedeți B-15 pe ambele afișaje. Reintroduceți încet B15. Caracterele de pe Master vor fi afișate pe măsură ce sunt introduse. Afișajul Slave nu se va modifica până când nu sunt introduse toate cele trei caractere dintr-un număr de Bingo.

Ar trebui să puteți șterge oricând greșelile apăsând pe „#”. Faceți-o, iar ultima intrare de mai sus ar trebui să fie ștearsă pe ambele afișaje. Cu toate acestea, dacă introduceți mai puțin de trei caractere și apăsați „#”, numai afișajul dvs. principal va fi șters. Astfel, privitorul de la Slave nu va fi la curent cu eroarea dvs.

Asta completează testul. Sper că a avut succes!

Pasul 8: Aflați mai multe despre componente

Tastatura

A se vedea

și

Tastele se presupune că sunt conectate într-o matrice de 4 rânduri și 3 coloane care arată exact ca tastatura:

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

Tastele din fiecare rând și fiecare coloană se conectează împreună. Cablurile cu 7 rânduri și coloane ies la conexiunea de antet cu 7 pini a tastaturii. Conform primei adrese URL de mai sus, primii trei pini din stânga antetului meu sunt coloanele, iar următoarele patru pini din dreapta sunt rândurile. Cu toate acestea, cele două adrese URL par să inverseze ordinea, cu excepția cazului în care se uită la părți diferite ale tabloului. Am presupus că tasta „1” definește coloana 1 și rândul 1, iar celelalte coloane și rânduri continuă în ordine numerică. Cu toate acestea, am constatat că coloanele și rândurile nu corespund progresiei ordonate a numerelor de pin la Nano, așa cum se indică în ambele adrese URL de mai sus. Nu găsesc niciun alt motiv în afară de faptul că tastatura este conectată diferit.

Cablul panglică al tastaturii se conectează la antetul cu 7 pini al panoului Nano fără a se răsuci. Acest antet se conectează la intrările D4-D10 ale Nano. Am constatat că ordinea trebuie să fie așa cum se arată mai jos, pentru ca tastele să se afișeze corect:

Pinii tastaturii (1, 2, 3) se conectează la pinii Nano (D8, D10, D6} în această ordine

Pinii tastaturii (4, 5, 6, 7) se conectează la pinii Nano (D9, D4, D5, D7) în această ordine

Cu siguranță, asta funcționează corect. Schițele din Pasul 7 se ocupă de atribuirea conectării pinului.

Afişa

După cum sa discutat deja, există patru secțiuni de afișare cu LED-uri alfa-numerice, cu 14 segmente. Acestea sunt controlate de rucsac, care trece prin fiecare, aprinzând LED-urile corespunzătoare.

Fără rucsac ar trebui să aduceți 14 fire de alimentare LED la Nano, plus o selecție de afișaj cu 4 fire / retur comun. Aceste 18 linii ar utiliza toți cei 18 pini I / O digitale Nano (D0-D12 și A0-A5), fără a lăsa nimic pentru cei 11 pini necesari pentru serialul normal (Arduino IDE), serialul software (Bluetooth) și tastatura (7 pini).

Cu rucsacul aveți nevoie doar de cele două fire digitale I2C pentru control, plus două fire de alimentare + masă + 5V.

Bluetooth (afișat mai sus)

HC-06 este un mic modul minunat. Tot ce trebuie să faceți este să îi dați caracterele seriale pe care doriți să le transmiteți și să citiți caracterele seriale transmise acestuia. Se ocupă de toate operațiunile Bluetooth.

Se conectează la o placă standard sau la o priză PCB realizată dintr-un antet feminin cu 7 pini. Cei șase pini sunt: + 5V putere și masă, intrare serială de la Nano RXD), ieșire serială la Nano (TXD) și ieșire STATE pe care le folosim pentru a conduce LED-ul care arată când există o conexiune a celor două HC-06 în Stăpân și Sclav.

Baterie și încărcător

Bateria este un litiu-ion „9V”. (În acest caz, 9V se aplică mai mult configurației pachetului decât tensiunea.) Are două celule în serie, fiecare celulă având ieșire nominală de 3,6-3,7V. Deci tensiunea nominală a bateriei este de 7,2-7,4V. La încărcare completă, tensiunea bateriei poate fi de până la 8,4V. Graficul de mai jos prezintă o curbă de descărcare tipică și arată cum tensiunea rămâne ridicată mult timp. Bateria are circuite de protecție internă, care include o întrerupere la aproximativ 6,6 V (3,3 V pe celulă); Bateriilor Li-ion nu le place să fie complet descărcate, iar căderea rapidă de tensiune la sfârșitul descărcării necesită o tensiune de întrerupere rezonabilă. Rețineți că tensiunea de întrerupere este puțin mai mică decât specificația Nano minimă de 7V, care permite spațiul capului regulatorului de tensiune deasupra ieșirii reglementate de 5V. Deci, este posibil ca Nano să renunțe la funcționare înainte ca bateria să funcționeze.

Puterea nominală a bateriei este de 600 miliamp-ore. Am măsurat scurgerea curentului Slave la 113mA cu un afișaj „B-88” și Bluetooth conectat. (Afișajul respectiv este echivalent cu cele mai consumatoare de energie afișate în aplicația noastră BINGO.) Sesiunea de BINGO la care participă durează aproximativ 2,5 ore, cu 6 jocuri și aproximativ 10 minute între jocuri. Am fost oprit între jocuri. După o noapte, am venit acasă, m-am alimentat și am așteptat ca Sclavul să renunțe la lucru, ceea ce a făcut 2,3 ore mai târziu. Am citit tensiunea și era de 6,6 V, așa că bateria a renunțat înainte ca Nano să o facă. Este sigur să spunem că bateria este mai mult decât adecvată scopului meu.

Iată măsurătorile curentului meu Slave (la 7.2V):

Totul rulează, afișând „B-88”: 113 mA

(Nu este un număr real de Bingo, dar se așteaptă în medie: 7 segmente LED aprinse în fiecare secțiune)

Afișaj șters: 27 mA (Afișajul atrage cea mai mare parte a curentului: 113-27 = 86 mA)

Bluetooth nu este conectat, afișajul este șters: 64 mA

(Bluetooth transmite acum, încearcă să se conecteze. Acesta pare a fi un efect de 64 - 27 mA = 37 mA.)

Modulul Bluetooth a fost eliminat după oprire: 51 mA, după pornire

(Afișajul este toate bare. Fiecare bară are 2 LED-uri, așa că așteptați 2/7 x 86 = 25 mA pentru afișaj.

deci diferența de 26 mA se datorează Bluetooth.)

Curentul principal va fi efectiv același. Tastatura nu consumă energie, iar transmisiile Bluetooth sunt foarte scurte.

Încărcătorul și cablurile de încărcare sunt prezentate în fotografia de mai sus. Master și Slave pot fi încărcate în același timp. Datorită cablurilor scurte, încărcătorul trebuie conectat la un cablu prelungitor. Încărcătorul funcționează bine, cu excepția faptului că unul dintre LED-uri nu se oprește când bateria este complet încărcată; există comentarii similare pe Amazon despre LED-uri.

CablesCablurile de încărcare sunt concepute cu adevărat pentru a se fixa pe o baterie de 9V și a se conecta la o mufă pentru a alimenta un Arduino Uno sau o altă placă de circuit. Le folosesc pentru a se conecta la încărcător. Dar trebuie să fii atent cu privire la polaritate, așa cum am menționat la pasul 6 și explic mai jos.

Când conectăm cablul de încărcare la încărcătorul de 9V, tensiunea la pinul central al mufei butoiului este negativă, nu pozitivă, așa cum este dacă ne-am conectat la o baterie de 9V. Conectorii încărcătorului și cablului de încărcare au aceleași polarități; trebuie ca fiecare să accepte o baterie de 9V. Deci, conectorul cablului de încărcare trebuie să fie rotit cu 90 de grade atunci când se conectează la încărcător, inversând astfel polaritățile la mufa butoiului. Acest lucru necesită conectarea bateriei negative la borna centrală a mufei de încărcare.