Paparan Bingo Bluetooth Arduino untuk Orang Kurang Upaya Pendengaran: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Saya dan isteri bertemu rakan dan keluarga seminggu sekali untuk bermain Bingo di restoran / bar tempatan. Kami duduk di meja panjang. Menghadapi saya adalah seorang lelaki yang mengalami masalah pendengaran dan penglihatan. Bilik itu sangat bising dan lelaki itu sering meminta isterinya mengulang banyak nombor yang dipanggil. Oleh itu, saya memutuskan untuk membuat sistem gandingan Bluetooth dua unit yang digambarkan di atas. Di unit saya, saya memasukkan nombor yang dipanggil dan dia melihatnya di unitnya.

Unit pemancar mempunyai papan kekunci jenis telefon 12-kunci. Lima daripada kekunci (1, 4, 7, *, 0) diprogramkan untuk memasukkan watak abjad BINGO setiap nombor baru yang dipanggil. Unit ini juga mempunyai paparan 4-karakter, dengan aksara alfa-angka LED 14-segmen yang menunjukkan nombor lengkap (mis., B-15).

Unit penerima mempunyai tampilan yang sama, ukuran dan kecerahannya lebih dari cukup untuk penonton yang dimaksudkan. Walaupun unit pemancar duduk di atas meja, unit penerima juga dapat diarahkan untuk tontonan yang lebih baik.

Setiap unit mempunyai suis togol yang beralih antara operasi power-on dan power-off pengisian bateri Li-ion 9V dalaman, melalui jack laras yang ditunjukkan. LED biru pada setiap unit menunjukkan bila Bluetooth telah disambungkan.

Catatan: Berikut ini saya akan menunjukkan unit pemancar sebagai Master dan unit penerima sebagai Hamba.

Langkah 1: Dapatkan Bahagian, Bahan dan Alat

Bahagian Pesanan Mel

Pad Kekunci (1) Adafruit $ 7.50 ea

Paparan alfanumerik kuad (2) Adafruit $ 10 ea

Papan roti solder jenis PCB (2) Adafruit 3-pack $ 13, Amazon 4-pack $ 13

Arduino Nano (2) Pek 3 Amazon $ 13

Modul Bluetooth HC-06 (2) Amazon $ 8.50 ea

Jack Barel 5mm (2) Pek 5 Amazon $ 8

DPDT menukar Amazon 10-pack $ 6

Bateri boleh dicas semula 9V Li-ion (2) dan pengecas dwi Amazon (EBL) $ 17

Kabel pengecasan, dengan klip bateri 9V dan palam tong (2) Amazon 5-pack $ 6

Bahagian Tempatan

Small Keepsake Box (2), tinggi kira-kira 4,75 x 4,75 x 2,5 inci, JoAnn (tempatan dan dalam talian) $ 5,50

# 4 Skru dan mur mesin untuk pemasangan paparan (8)

Spacer untuk skru mesin (8)

Skru kecil (dalam pek engsel tembaga) untuk pemasangan papan kekunci (1 pek) Michaels

Bahagian mungkin di tangan

LED Biru (2)

Pemegang LED (2), pilihan

Pelompat reben, wanita-wanita

Pelompat reben, lelaki-wanita

Perintang 1K ohm (4)

Perintang 2K ohm (2)

Pengepala lelaki

# 22 dawai tembaga padat: merah, hitam, putih

Bahan

Pengedap kayu

Semburkan atau cat berus

Pita pelekat, lebih baik jenis biasa dan biru

Pita Pemasangan Tetap Scotch (pita busa 2 sisi)

Alat

Caliper (disyorkan)

Gergaji tatal berkuasa atau gergaji tangan

Fail (atau kertas pasir)

Bor dan bit

Panduan bit gerudi (mempunyai lubang dimensi untuk semua bit)

Memetik ais

Set pemutar skru barang kemas

Pemutar skru dan tang Phillips biasa

Pemotong wayar

Pelucut wayar

Peralatan pematerian

Berus cat

Langkah 2: Sediakan Kotak

(Catatan: Anda akan melihat dalam foto yang saya buat kotak Master sebelum menjumpai kotak berengsel untuk Slave di JoAnn. Saya sangat mengesyorkan kotak ini. Ukurannya hampir sama, dibuat dengan baik, harga berpatutan, dan penutup berengsel sangat bagus, berbanding dengan melepaskan dan mengganti skru, apabila perlu masuk ke dalam. Saya sebenarnya membayar lebih banyak untuk papan lapis JoAnn ¼ inci Master, yang sudah saya miliki, dan membuang masa dan tenaga untuk membuatnya. Oleh itu, saya akan menganggap bahawa anda akan menggunakan dua kotak JoAnn.)

Tanggalkan bahagian atas dan engsel yang berengsel. Masukkan engsel dan skru ke dalam bekas yang selamat untuk mengelakkannya hilang.

Paparan dan pad kekunci di bawah bahagian atas kotak dengan bahagian yang jelas menerobos. Ukur bahagian-bahagian tersebut dengan teliti untuk menentukan dimensi lubang segi empat tepat yang diperlukan di bahagian atas, bertujuan untuk menutup rapat. Caliper adalah yang terbaik untuk tujuan ini.

Letakkan garis besar ini di bahagian atas kotak dengan pensil dan pembaris, pusatkannya secara mendatar dan jarakkan secara menegak seperti yang dikehendaki. Juga, ingat untuk mencari LED di bahagian atas Slave. Saya meletakkan pita pelekat (Biru) pada garis pensil untuk membuat panduan memotong yang sangat baik.

Bor lubang untuk pisau gergaji dan terus memotong sedekat mungkin dengan pita tanpa menyimpang dari garisan. Selesaikan lubang dengan memfailkan atau mengempis ke pita / garis. Kemudian uji kesesuaian dengan paparan. Sekiranya terlalu ketat, anda mungkin boleh memaksa pemasangan pada kayu bass yang agak lembut.

Sekarang letakkan lubang tengah untuk suis, soket, dan LED, tandakan dengan pemetik ais (atau pukulan tengah). Tentukan diameter lubang dengan menguji bahagian pada panduan bit gerudi. Kemudian gerudi lubang.

Sekarang adalah masa yang tepat untuk menutup dan melukis bahagian luar kotak. Basswood menyerap cat, jadi segel berus sebelum melukis. Selepas pengeringan saya menyemburkan bahagian bawah kotak dan bahagian atas dengan Rustoleum gloss blue, hanya melakukan bahagian luar. Saya memilih untuk menutup semua lubang dengan pita pelekat di bahagian dalam.

Apabila kering, pasangkan kembali kotak berengsel.

Selak diperlukan untuk bahagian atas berengsel dan perlu dalaman untuk membolehkan Slave duduk tegak. Saya membuat selak sederhana yang berfungsi dengan baik. Potong kad nama plastik ke bentuk yang diingini dan lekatkan ke bahagian dalam kotak atas, berpusat seperti yang ditunjukkan dalam gambar kotak terbuka Langkah 6. Bor lubang perintis dan lubang pembalik di bahagian bawah kotak untuk skru kecil yang akan mengikat plastik. Ukur jarak pusat skru ke bawah dari tepi atas kotak bawah, pindahkan ke plastik, dan gunakan pemetik ais untuk menebuk lubang, berpusat pada plastik, yang akan melewati skru. Skru di skru dan kotak akan terkunci. Untuk membuka, gunakan pisau nipis untuk menolak plastik dari skru. Untuk menutup anda sebenarnya boleh menggunakan jari anda, atau menggunakan pisau sekali lagi.

Langkah 3: Himpunkan Dua Paparan

Catatan: Semasa saya mencuba memesan kit paparan dalam senarai bahagian, Adafruit kehabisan stok untuk semua warna. Oleh itu, saya terpaksa memesan versi yang berbeza: Featherlight Quad Display yang hanya berbeza pada beg galas. Lihat https://www.adafruit.com/product/3130. Namun, ini tidak ada cara pemasangan di bagian atas kotak, jadi saya harus merancang pemasangan saya sendiri. Saya hanya menyisipkan empat pin aktif pada tajuk ke papan perf jenis solderable yang anda lihat dalam gambar penutup terbuka Langkah 6. Saya menggerudi empat lubang pemasangan di papan wangi. Saya bahkan menggandakan penyambung header lelaki untuk Master tetapi memutuskan untuk tidak pergi sejauh itu di Slave.

Mudah-mudahan, anda akan dapat paparan yang lebih baik yang saya cadangkan dalam senarai bahagian.

Setiap paparan hadir sebagai kit empat bahagian: dua paparan LED alfanumerik dwi, ransel (pemacu LED), dan header lelaki 5-pin. LED dan header mesti disolder ke beg galas. Lihat tutorial yang sangat baik di https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0…. Anda memerlukan hujung pematerian titik halus semasa menyolder pin LED yang berdekatan dengan IC beg galas. Hanya 4 sambungan ke header yang digunakan dalam projek ini: 5V kuasa (VCC. GND) dan I2C data (SDA) dan garis jam (SCL).

Langkah 4: Buat Papan Litar

Saya suka menggunakan versi PCB dari papan roti ukuran setengah biasa, terutamanya apabila saya sudah melakukan penyambungan sistem awal dengan papan roti dan peranti tambahan. Memasang versi PCB yang dapat dipateri jauh lebih mudah daripada versi papan pateri yang boleh disolder (point-to-point).

Jadual muat turun di bawah memberikan arahan pendawaian, termasuk header lelaki untuk kabel dan header wanita untuk membuat soket Nano dan HC-06.. Header lelaki melepaskan jalur 40 pin, tetapi header wanita mesti dipotong. Saya menggunakan Dremel dengan roda pemotong.

Jadualnya sama untuk Master dan Slave kecuali header papan kekunci yang diperlukan di papan Master.

Foto di atas menunjukkan papan litar Slave yang telanjang dan lengkap.

Langkah 5: Pasang Semua Komponen dalam Kotak

Paparan

Letakkan paparan di lubang dan tandakan empat titik pemasangan. Lubang gerudi untuk skru mesin. Pilih spacer untuk penonjolan yang anda gemari. Kemudian pasangkannya.

Pad kekunci

Lubang pelekap sangat kecil. Nasib baik, skru yang sesuai terdapat dalam pek engsel tembaga. Letakkan papan kekunci di dalam lubang dan tandakan empat titik pemasangan. Gunakan bit terkecil dalam set anda untuk menggerudi lubang starter. Kemudian pasangkannya. Skru akan menonjol sedikit di atas bahagian atas. Sekiranya dikehendaki, lepaskan skru dan masukkan titik. Pasang semula.

Tukar, Jack, dan LED

Tekan suis ke dalam lubang dan putar untuk menjadikan pengalih kuasa di kedudukannya. Amankan dengan kacang yang disediakan.

Begitu juga, pasang bicu, putar untuk akses pematerian terbaik.

Akhirnya, masukkan LED ke dalam pemegangnya dan tolak ke lubang (dari depan). Ini semestinya sesuai.

Papan Litar dan Bateri

Saya biasanya meninggalkan ruang yang cukup di dalam kotak untuk mengakses bicu USB pengawal mikro (Nano) dengan kabel USB, tanpa menggerakkan papan, kerana ia menjadikan proses penyahpepijatan dan perubahan lebih mudah. Saya tidak melakukannya di sini kerana kotaknya sudah lebih besar daripada yang saya harapkan.

Saya percaya bahawa pita busa dua sisi adalah cara yang baik untuk memasang papan dan bateri. Sekiranya anda menggunakan pita yang minimum, ia dapat dilepaskan dengan mudah sambil tetap menyediakan pemasangan yang tegas. Tinggalkan rakaman sehingga anda bersedia untuk menambah.

Langkah 6: Pasang Pendawaian dan Pengkabelan

Pendawaian

Suisnya adalah DPDT. Tiang tengah menyambung ke bateri. Tiang atas menyambung ke bicu pengecasan. Dan tiang bawah menyambung ke header Nano's Vin / Gnd.

Pateri klip bateri 9V ke tiang pusat suis. Kawat merah akan menentukan tiang mana yang positif (+).

Kawat penyambung solder dari tiang suis atas ke soket.

CAUTON! Pastikan sisi negatif masuk ke pin pusat jack. Kenapa? Kerana voltan pengecasan adalah negatif pada pin pusat palam tong. Lihat Langkah 8 untuk penjelasan.

Gunakan sepasang pelompat reben M-F untuk menyambungkan tiang bawah suis ke header kabel Nano's Vin / Gnd. Pateri pin ke tiang bawah, pastikan positif akan ke Vin tanpa memutar kabel.

Gunakan juga sepasang jumper pita M-F untuk menyambungkan LED ke header pada perintang had arus 1K pada output HC-06 "STATE". Pateri pin ke petunjuk LED, pastikan wayar yang lebih panjang (anod) menuju ke perintang.

Pengkabelan

Pad kekunci, paparan, dan Nano semuanya menggunakan header lelaki dan jumper F-F untuk sambungan. Buat catatan orientasi warna jumper ketika dicolokkan ke tajuk dan masukkan untuk rujukan di masa hadapan.

Papan kekunci mempunyai penyambungan kunci matriks, empat baris dan tiga lajur, jadi sambungan tajuknya menggunakan 7 pin. Pasang pelompat pita F-F 7-wayar ke kepala dan tanpa berpusing, pasangkan hujung yang lain ke sambungan tajuk papan kekunci Nano.

Layar mempunyai sambungan header 5-pin, tetapi kami hanya memerlukan 4 pin, untuk kuasa dan data bersiri I2C (SDA, SCL). Pasang pelompat F-F 4 wayar ke dalamnya. Pisahkan hujung yang lain ke dalam dua penyambung 2-wayar dan pasangkannya ke jalur kuasa 5v papan roti dan ke tajuk Nano's I2C pada pin A4-A5. Pastikan bahawa + 5V akan memaparkan 5V, dan SDA akan memaparkan SDA.

Saya suka membungkus penyambung wanita di setiap hujung kabel untuk membuat sambungan yang lebih kuat dan mempermudah hubungan dengan tajuk lelaki.

Langkah 7: Muat turun Lakaran dan Uji Sistem

Muat turun dan salin dua lakaran Arduino di bawah dan tampalkannya di Arduino IDE (1.8.9 atau lebih baru).

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

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

Saya percaya anda akan mendapat lakaran yang mudah difahami kerana saya telah berhati-hati untuk menambahkan komen yang bermanfaat. Juga, fungsi khas dari perpustakaan memudahkan lakaran. Walaupun anda tidak memahami sepenuhnya fungsi, anda boleh merasa selesa kerana berfungsi, dan anda mungkin boleh menggunakannya dalam lakaran anda sendiri dengan sedikit atau tanpa masalah.

Sambungkan komputer anda ke penyambung Nano USB Mini B di Master. Malangnya, papan Nano terpaksa dimiringkan untuk melakukan ini. Hidupkan dan kompilasi / muat turun lakaran Master. Begitu juga, ulangi ini dengan Budak. Anda kini bersedia untuk mengendalikan sistem.

Tanggalkan kabel USB dan hidupkan kedua-dua kotak. Anda kini harus melihat kedua-dua paparan diaktifkan, menunjukkan semua tanda hubung. Ini menunjukkan bahawa kuasa dihidupkan dan sistem beroperasi. Tunggu sehingga kedua LED Bluetooth menyala, menunjukkan bahawa sambungan Bluetooth Master dan Slave telah berlaku.

Catatan: Tekan pertama kekunci tertentu menghasilkan entri abjad.

"1" memasuki "B".

"4" memasuki "I"

"7" memasuki "N"

"*" Memasuki "G"

"0" memasuki "O"

Cuba "B01". Kedua-dua paparan Master dan Slave harus menunjukkan "B-01"

Cuba entri lain.

Sekarang masukkan "B15" di papan kekunci Master. Anda mesti melihat B-15 pada kedua paparan. Masukkan semula B15 dengan perlahan. Karakter pada Master akan dipaparkan semasa mereka dimasukkan. Paparan Slave tidak akan berubah sehingga ketiga-tiga watak dalam nombor Bingo dimasukkan.

Anda seharusnya dapat menghapus kesalahan pada bila-bila masa dengan menekan "#". Lakukan, dan entri terakhir di atas harus jelas di kedua paparan. Namun, jika anda memasukkan kurang dari tiga aksara dan menekan "#", hanya paparan Master anda yang akan kosong. Oleh itu, penonton di Slave tidak akan menyedari kesalahan anda.

Itu menyelesaikan ujian. Semoga berjaya!

Langkah 8: Ketahui Lebih Lanjut Mengenai Komponen

Pad kekunci

Lihat

dan

Kekunci sepatutnya disusun dalam matriks 4 baris dan 3 lajur yang kelihatan seperti pad kekunci:

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

Kekunci di setiap baris dan setiap lajur dawai bersama. Kabel baris 7 dan lajur keluar ke sambungan header 7-pin keypad. Menurut URL pertama di atas, tiga pin pertama di sebelah kiri tajuk saya adalah lajur, dan empat pin berikut di sebelah kanan adalah baris. Walau bagaimanapun, kedua-dua URL nampaknya membalikkan susunannya, kecuali jika mereka melihat sisi yang berbeza. Saya menganggap bahawa kunci "1" menentukan lajur 1 dan baris 1, dan lajur dan baris lain diteruskan dalam urutan berangka. Namun, saya mendapati bahawa lajur dan baris tidak sesuai dengan perkembangan nombor pin yang teratur di Nano, seperti yang diberikan dalam kedua-dua URL di atas. Saya tidak dapat mencari alasan selain papan kekunci yang disambungkan secara berbeza.

CableKabel reben pad kekunci disambungkan ke header 7-pin papan roti Nano tanpa berpusing. Tajuk itu menyambung ke input D4-D10 Nano. Saya mendapati bahawa pesanan harus seperti yang ditunjukkan di bawah ini agar penekanan kekunci dapat dipaparkan dengan betul:

Pin pad kekunci (1, 2, 3) bersambung ke pin Nano (D8, D10, D6} mengikut urutan itu

Pin pad kekunci (4, 5, 6, 7) bersambung ke pin Nano (D9, D4, D5, D7) mengikut urutan itu

Yang pasti betul. Lakaran dalam Langkah 7 menguruskan penugasan pin.

Paparan

Seperti yang telah dibincangkan, terdapat empat bahagian paparan LED alfa-numerik 14-segmen. Ini dikendalikan oleh beg galas, yang melangkah melalui masing-masing, menyalakan LED yang sesuai.

Tanpa beg galas anda harus membawa 14 wayar kuasa LED ke Nano, ditambah dengan pilihan paparan 4 wayar / pengembalian biasa. 18 baris itu akan menggunakan semua 18 pin I / O digital Nano (D0-D12 dan A0-A5), tidak memerlukan 11 pin yang diperlukan untuk siri biasa (Arduino IDE), siri perisian (Bluetooth), dan papan kekunci (7 pin).

Dengan beg galas anda hanya memerlukan dua wayar digital I2C untuk kawalan, ditambah dua wayar +5V kuasa / ground.

Bluetooth (Ditunjukkan di atas)

HC-06 adalah modul kecil yang hebat. Yang harus anda lakukan hanyalah memberikan watak bersiri yang ingin anda hantar dan membaca watak bersiri yang dihantar kepadanya. Ia mengurus semua operasi Bluetooth.

Ia dipasang ke papan roti standard atau soket PCB yang terbuat dari header wanita sepanjang 7-pin. Enam pin tersebut adalah: + 5V power and ground, input serial dari Nano RXD), output serial ke Nano (TXD), dan output STATE yang kami gunakan untuk menggerakkan LED yang menunjukkan apabila terdapat sambungan kedua HC-06 di Tuan dan hamba.

Bateri dan Pengecas

Baterinya adalah ion lithium "9V". (Dalam hal ini, 9V berlaku lebih banyak untuk konfigurasi paket daripada voltan.) Ia mempunyai dua sel secara bersiri, masing-masing sel mempunyai output nominal 3.6-3.7V. Jadi voltan nominal bateri ialah 7.2-7.4V. Dengan pengisian penuh voltan bateri boleh setinggi 8.4V. Grafik di bawah memberikan keluk pelepasan khas dan menunjukkan bagaimana voltan kekal dalam jangka masa yang lama. Bateri mempunyai litar perlindungan dalaman yang meliputi pemotongan sekitar 6.6V (3.3V setiap sel); Bateri Li-ion tidak suka habis sepenuhnya, dan penurunan voltan yang cepat di hujung pelepasan memerlukan voltan pemotongan yang cukup tinggi. Perhatikan bahawa voltan pemotongan sedikit lebih sedikit daripada spesifikasi Nano minimum 7V, yang memungkinkan ruang kepala pengatur voltan di atas output terkawal 5V. Oleh itu, Nano mungkin berhenti bekerja sebelum bateri habis.

Output kuasa bateri dinilai adalah 600 miliamp-jam. Saya mengukur saliran arus Slave pada 113mA dengan paparan "B-88" dan Bluetooth disambungkan. (Paparan itu setara dengan paparan pengurangan kuasa paling banyak dalam aplikasi BINGO kami.) Sesi BINGO yang saya hadiri berlangsung selama lebih kurang 2.5 jam, dengan 6 permainan dan sekitar 10 minit antara permainan. Saya telah mematikan permainan. Setelah satu malam saya pulang, menghidupkan tenaga, dan menunggu hamba berhenti bekerja, yang dilakukannya 2,3 jam kemudian. Saya membaca voltan dan ia 6.6V, jadi bateri berhenti sebelum Nano melakukannya. Adalah selamat untuk mengatakan bahawa bateri lebih daripada mencukupi untuk tujuan saya.

Berikut adalah ukuran semasa hamba saya (pada 7.2V):

Semua berjalan, memaparkan "B-88": 113 mA

(Bukan nombor Bingo sebenar, tetapi diharapkan rata-rata: 7 segmen LED di setiap bahagian)

Paparan dibersihkan: 27 mA (Paparan menarik sebahagian besar arus: 113-27 = 86 mA)

Bluetooth tidak disambungkan, paparan dihapus: 64 mA

(Bluetooth kini memancarkan, cuba menyambung. Nampaknya kesan 64 - 27 mA = 37 mA.)

Modul Bluetooth dikeluarkan setelah dimatikan: 51 mA, setelah power-up

(Paparan adalah semua bar. Setiap bar adalah 2 LED, jadi harapkan 2/7 x 86 = 25 mA untuk paparan.

jadi perbezaan 26 mA disebabkan oleh Bluetooth.)

Arus induk secara berkesan akan sama. Papan kekunci tidak menggunakan kuasa dan penghantaran Bluetooth sangat singkat.

Kabel pengecas dan pengecas ditunjukkan pada foto di atas. Master dan Slave boleh dikenakan bayaran pada masa yang sama. Oleh kerana kabel pendek, pengecas perlu dipasang ke kabel sambungan. Pengecas berfungsi dengan baik kecuali salah satu LEDS tidak mati apabila bateri terisi penuh; terdapat komen serupa di Amazon mengenai LED.

CKabel pengecasan benar-benar dirancang untuk menyisipkan bateri 9V dan pasangkan ke soket tong untuk menghidupkan Arduino Uno atau papan litar lain. Saya menggunakannya untuk memasang pengecas. Tetapi anda harus berhati-hati dengan kekutuban, seperti yang saya nyatakan di Langkah 6 dan terangkan di bawah.

Semasa kita menyambungkan kabel pengecas ke pengecas 9V, voltan pada pin tengah soket tong adalah negatif, tidak positif seperti jika kita menyambung ke bateri 9V. Penyambung kabel pengecas dan pengecas mempunyai kekutuban yang sama; mereka mesti masing-masing menerima bateri 9V. Oleh itu, penyambung kabel pengecasan harus diputar 90 darjah ketika memasang ke pengecas, dengan itu membalikkan polariti pada palam tong. Ini memerlukan penyambungan bateri negatif ke terminal pusat bicu pengecasan.