Arduino Bluetooth bingo zaslon za osobe oštećenog sluha: 8 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Supruga i ja se sastajemo s prijateljima i obitelji jednom tjedno kako bismo igrali Bingo u lokalnom restoranu/baru. Sjedimo za dugim stolom. Suočen sa mnom je čovjek oštećenog sluha i vida. Soba je vrlo bučna i muškarac često mora zamoliti svoju ženu da ponovi mnoge pozive. Stoga sam odlučio napraviti sustav s dvije jedinice povezan s Bluetooth-om na gornjoj slici. Na svojoj jedinici unosim pozvani broj i on to vidi na svojoj jedinici.

Oddajna jedinica ima telefonsku tipkovnicu s 12 tipki. Pet tipki (1, 4, 7, *, 0) programirano je za unos abecednog znaka BINGO svakog novog pozvanog broja. Ova jedinica također ima zaslon od 4 znaka, s 14-segmentnim LED alfanumeričkim znakovima koji prikazuju cijeli broj (npr. B-15).

Prijemna jedinica ima isti zaslon, čija je veličina i svjetlina više nego primjerena predviđenom gledatelju. Dok odašiljačka jedinica sjedi ravno na stolu, prijemna jedinica se također može prevrnuti radi boljeg pregleda.

Svaka jedinica ima prekidač za prebacivanje između rada pri uključivanju i punjenja pri isključivanju interne Li-ion 9V baterije, putem prikazane bačvaste utičnice. Plava LED dioda na svakoj jedinici prikazuje kada je Bluetooth povezan.

Napomena: U nastavku ću označiti odašiljačku jedinicu kao glavnu, a prijemnu jedinicu kao podređenu.

Korak 1: Nabavite dijelove, materijale i alate

Dijelovi za naručivanje poštom

Tipkovnica (1) Adafruit 7,50 USD ea

Četvero alfanumerički zaslon (2) Adafruit 10 USD ea

Lemljiva ploča tipa PCB za lemljenje (2) Adafruit 3 pakiranja 13 USD, Amazon 4 pakiranja 13 USD

Arduino Nano (2) Amazon 3 pakiranja 13 USD

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

Utikač za bačvu od 5 mm (2) Amazon od 5 pakiranja 8 USD

DPDT prekidač Amazon 10-pack 6 USD

9V Li-ion punjiva baterija (2) i dvostruki punjač Amazon (EBL) 17 USD

Kabel za punjenje, s utičnicom za bateriju od 9 V i utikačem za cijev (2) Amazon 5 kom. 6 USD

Lokalni dijelovi

Mala kutija za čuvanje (2), visoka približno 4,75 x 4,75 x 2,5 inča, JoAnn (lokalno i na mreži) 5,50 USD

#4 Strojni vijci i matice za ugradnju zaslona (8)

Odstojnici za strojne vijke (8)

Mali vijci (u mesinganom paketu šarki) za ugradnju tipkovnice (1 paket) Michaels

Dijelovi vjerojatno pri ruci

Plava LED dioda (2)

LED držač (2), opcionalno

Skakači s vrpce, žensko-žensko

Skakači s vrpce, muško-ženski

Otpornik od 1K ohma (4)

2K ohmski otpornik (2)

Muška zaglavlja

#22 puna bakrena priključna žica: crvena, crna, bijela

Materijali

Brtvilo za drvo

Boja u spreju ili četkom

Ljepljiva traka, po mogućnosti obična i plave boje

Škotska trajna montažna traka (dvostrana pjenasta traka)

Alati

Čeljust (preporučeno)

Motorna pila s pogonom ili pila za ručno rukovanje

Datoteka (ili brusni papir)

Bušilica i nastavci

Vodilica svrdla (ima dimenzionirane rupe za sve nastavke)

Trzalica za led

Set zlatarskih odvijača

Uobičajeni Phillips odvijači i kliješta

Rezač žice

Skidač žice

Oprema za lemljenje

Kist za bojenje

Korak 2: Pripremite kutije

(Napomena: Vidjet ćete na fotografijama koje sam napravio Master kutiju prije nego što sam pronašao zglobnu kutiju za Slave na JoAnnu. Toplo preporučujem ovu kutiju. Gotovo je iste veličine, dobro napravljena, povoljne cijene i poklopac sa šarkama je super, u usporedbi sa skidanjem i zamjenom vijaka, kada mi je potreban pristup iznutra. Zapravo sam platio više za Master -ovu A -inčnu JoAnn šperploču, koju sam već imao pri ruci, i uzalud sam trošio vrijeme i energiju. Stoga ću pretpostaviti da upotrijebit ćete dvije kutije JoAnn.)

Uklonite šarke i šarke. Šarke i vijke stavite u siguran spremnik kako ih ne biste izgubili.

Zasloni i tipkovnica montiraju se ispod kutija s očitim dijelovima koji proviruju. Pažljivo izmjerite te dijelove kako biste odredili dimenzije potrebnih pravokutnih rupa na vrhovima, s ciljem da dobro pristanu. Za ovu svrhu najbolja je čeljust.

Postavite ove obrise na vrhove kutija olovkom i ravnalom, centrirajući ih vodoravno i razmaknuvši ih okomito po želji. Također, ne zaboravite locirati LED diodu na vrhu Slavea. Stavio sam (plavu) maskirnu traku na olovčene crte kako bih napravio vrlo dobar vodič za rezanje.

Izbušite rupu za list pile i nastavite s rezanjem što je moguće bliže traci, a da ne prevrnete liniju. Završite rupe turpijanjem ili brušenjem do trake/linije. Zatim provjerite pristajanje pomoću zaslona. Ako je preusko, možda ćete moći prisiliti uklapanje u relativno mekani basswood.

Sada postavite središnje rupe za prekidač, utičnicu i LED diodu, označivši ih štapom za led (ili središnjim udarcem). Odredite promjer rupe ispitnim postavljanjem dijelova u vodilicu svrdla. Zatim izbušite rupe.

Sada je dobro vrijeme za brtvljenje i bojanje vanjske strane kutije. Basswood upija boju, pa prije bojenja zabrtvite četkom. Nakon sušenja poprskao sam dno i vrhove kutije rustoleum sjajno plavom bojom, samo izvana. Odlučio sam maskirati sve rupe maskirnom trakom s unutarnje strane.

Kad se osuše, vratite vrhove kutija sa šarkama.

Za gornji dio sa šarkama potreban je zasun i mora biti unutarnji kako bi Slave mogao sjediti uspravno. Napravio sam jednostavan zasun koji dobro radi. Izrežite plastičnu posjetnicu željenog oblika i zalijepite je s unutarnje strane gornje strane kutije, centrirano kao što je prikazano na fotografijama s otvorenom kutijom iz 6. koraka. Izbušite probnu rupu i otvor za upuštanje u prednjoj strani kutije za mali vijak koji će pričvrstiti plastiku. Izmjerite središnju udaljenost vijka od gornjeg ruba dna kutije, premjestite je na plastiku i pomoću štapića za led probušite rupu, centriranu na plastici, koja će proći vijak. Uvrnite vijak i kutija će biti zaključana. Za otvaranje, tankom oštricom noža odgurnite plastiku s vijka. Za zatvaranje možete koristiti prst ili opet nož.

Korak 3: Sastavite dva zaslona

Napomena: Kada sam pokušao naručiti komplet zaslona na popisu dijelova, Adafruit nije bilo na zalihama za sve boje. Stoga sam morao naručiti drugu verziju: Featherlight Quad Display koji se razlikovao samo po ruksaku. Pogledajte https://www.adafruit.com/product/3130. Međutim, ovo nije imalo mogućnosti za montažu u vrhove kutija, pa sam morao osmisliti vlastiti nosač. Jednostavno sam lemio četiri aktivna pina na zaglavljima na lemljivu perf ploču koju vidite na fotografijama s otvorenim koracima Step 6. Izbušio sam četiri montažne rupe u ploči za montažu. Čak sam duplirao muški konektor zaglavlja za Master, ali odlučio sam da ne idem tako daleko u Slaveu.

Nadajmo se da ćete moći dobiti ljepši prikaz koji sam preporučio na popisu dijelova.

Svaki zaslon dolazi u obliku četiri dijela: dva dvostruka alfanumerička LED zaslona, ruksak (LED upravljački program) i 5-pinsko muško zaglavlje. LED diode i zaglavlje moraju biti lemljeni na naprtnjači. Pogledajte izvrstan vodič na https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0…. Prilikom lemljenja LED iga u blizini IC-a ruksaka trebat će vam vrh za lemljenje s finim vrhom. U ovom projektu koriste se samo 4 veze s zaglavljem: 5V napajanje (VCC. GND) i I2C podatkovni (SDA) i satni (SCL) vodovi.

Korak 4: Napravite pločicu

Volim koristiti PCB verziju uobičajene matične ploče polovice veličine, osobito ako sam već obavio preliminarno povezivanje sustava s matičnom pločom i pomoćnim uređajima. Ožičenje verzije lemljenog PCB-a mnogo je lakše od alternativne verzije lemljive perf ploče (point-to-point).

Tablica za preuzimanje u nastavku daje upute za ožičenje, uključujući muške zaglavlje za kabele i ženske zaglavlje za izradu Nano i HC-06 utičnica. Muški zaglavci odvajaju se od 40 pinova, ali ženski zaglavlji moraju biti odsječeni. Koristim Dremel s reznim kotačem.

Tablica je identična za Master i Slave, osim zaglavlja tipkovnice koja je potrebna na glavnoj ploči.

Gornja fotografija prikazuje Slave golu i dovršenu ploču.

Korak 5: Instalirajte sve komponente u kutije

Prikaz

Postavite zaslon u njegovu rupu i označite četiri točke ugradnje. Izbušite rupe za vijke stroja. Odaberite odstojnike za izbočinu s kojom ste zadovoljni. Zatim je pričvrstite.

Tipkovnica

Otvori za montažu su vrlo mali. Srećom, u pakiranju od mesinganih šarki dostupni su odgovarajući vijci. Postavite tipkovnicu u njezinu rupu i označite četiri točke ugradnje. Upotrijebite najmanji bit u svom setu za bušenje rupa za pokretanje. Zatim ga pričvrstite. Vijaci će malo stršiti iznad vrha. Po želji uklonite vijke i turpijom prebrišite točke. Ponovno instalirajte.

Prekidač, utičnica i LED

Gurnite prekidač u njegov otvor i okrenite ga da biste uključili položaj za uključivanje. Učvrstite ga priloženom maticom.

Slično, instalirajte utičnicu okrećući je za najbolji pristup lemljenju.

Na kraju, stavite LED diodu u držač i gurnite je u otvor (sprijeda). Ovo bi trebalo usko pristajati.

Ploča i baterija

Obično ostavim dovoljno mjesta u kutiji za pristup USB priključku mikrokontrolera (Nano) s USB kabelom, bez pomicanja ploče jer olakšava ispravljanje pogrešaka i izmjene. Ovdje to nisam učinio jer su kutije već bile veće nego što sam se nadao.

Vjerujem da je dvostrana pjenasta traka dobar način za ugradnju ploče i baterije. Ako koristite minimalnu traku, to omogućuje jednostavno uklanjanje, a istovremeno osigurava čvrstu instalaciju. Ostavite snimanje dok ne budete spremni za zakopčavanje.

Korak 6: Instalirajte ožičenje i kabele

Ožičenje

Prekidač je DPDT. Središnji polovi spojeni su na bateriju. Gornji stupovi spajaju se na utičnicu za punjenje. A donji se polovi povezuju s Nano -ovim Vin/Gnd zaglavljem.

Lemite 9V bateriju koja se pričvršćuje na središnje polove prekidača. Crvena žica će definirati koji je pol pozitivan (+).

Spajanje žice za spajanje od gornjih polova prekidača do utičnice.

UPOZORENJE! Provjerite ide li negativna strana na središnji pin utičnice. Zašto? Budući da je napon punjenja negativan na središnjem pinu bačvastog utikača. Za objašnjenje pogledajte 8. korak.

Upotrijebite par M-F vrpci za spajanje da spojite donje polove prekidača na Nano-ov Vin/Gnd kabel. Lemite igle na donje stupove, pazeći da će pozitivan odlazak na Vin bez uvijanja kabela.

Također upotrijebite par M-F vrpci za spajanje LED-a na zaglavlje na 1K otporniku za ograničavanje struje na izlazu HC-06 "STATE". Lemite pinove na LED vodiče, pazeći da dulja (anodna) žica ide do otpornika.

Kabliranje

Tipkovnica, zaslon i Nano za povezivanje koriste muška zaglavlja i F-F kratkospojnike. Zabilježite orijentaciju boje kratkospojnika kada je uključen u zaglavlja i spremite ga za buduću upotrebu.

Tipkovnica ima priključak matrične tipke, četiri retka i tri stupca, pa njeno povezivanje zaglavlja koristi 7 pinova. Utaknite 7-žični F-F kratkospojnik u zaglavlje i, bez uvijanja, drugi kraj utaknite u priključak zaglavlja tipkovnice Nano.

Zaslon ima 5-polnu vezu zaglavlja, ali trebaju nam samo 4 pina, za napajanje i I2C serijske podatke (SDA, SCL). Uključite 4-žični F-F kratkospojnik u njega. Odvojite drugi kraj u dva 2-žična priključka i priključite ih u 5v razvodnu ploču na matičnoj ploči i u Nano-ovo I2C zaglavlje na pinovima A4-A5. Uvjerite se da će +5V prikazati 5V, a SDA će prikazati SDA.

Volim spojiti ženske konektore na svakom kraju kabela kako bih napravio jaču vezu i olakšao spajanje s muškim zaglavljima.

Korak 7: Preuzmite skice i testirajte sustav

Preuzmite i kopirajte dvije Arduino skice u nastavku i zalijepite ih u Arduino IDE (1.8.9 ili noviji).

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

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

Vjerujem da ćete skice lako razumjeti jer sam se pobrinuo dodati korisne komentare. Također, posebne funkcije iz knjižnica pojednostavljuju skice. Čak i ako ne razumijete u potpunosti funkciju, možete se osjećati ugodno jer radi, a vjerojatno biste je mogli koristiti u vlastitoj skici s malo ili bez problema.

Spojite svoje računalo na Nano USB Mini B priključak na Masteru. Nažalost, ploča Nano mora se nagnuti kako bi se to učinilo. Uključite napajanje i sastavite/preuzmite Master skicu. Slično, ponovite ovo sa Slaveom. Sada ste spremni za upravljanje sustavom.

Uklonite USB kabele i uključite obje kutije. Sada biste trebali vidjeti kako se aktiviraju oba zaslona i prikazuju sve crtice. To pokazuje da je napajanje uključeno i da sustav radi. Pričekajte dok se ne upale obje Bluetooth LED diode, pokazujući da je došlo do Bluetooth veze Master i Slave.

Napomena: Prvim pritiskom na određene tipke dobivate abecedni unos.

"1" ulazi u "B".

"4" ulazi u "I"

"7" ulazi u "N"

"*" Ulazi u "G"

"0" ulazi u "O"

Pokušajte s “B01”. I glavni i podređeni zaslon trebaju prikazivati "B-01"

Pokušajte s drugim unosima.

Sada unesite "B15" u glavnu tipkovnicu. Na oba zaslona trebali biste vidjeti B-15. Polako ponovo uđite u B15. Znakovi na Masteru prikazat će se prilikom unosa. Prikaz Slave neće se promijeniti sve dok se ne unesu sva tri znaka u Bingo broju.

Pogreške biste mogli izbrisati u bilo kojem trenutku pritiskom na "#". Učinite to i gornji posljednji unos bi se trebao obrisati na oba zaslona. Međutim, ako unesete manje od tri znaka i pritisnete “#”, samo će se glavni zaslon izbrisati. Tako gledatelj na Slaveu neće biti svjestan vaše pogreške.

Time je test završen. Nadam se da je uspjelo!

Korak 8: Saznajte više o komponentama

Tipkovnica

Pogledajte

i

Tipke su navodno ožičene u matricu od 4 retka i 3 stupca koja izgleda baš poput tipkovnice:

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

Ključevi u svakom retku i svakom stupcu spojeni su zajedno. Žice od 7 redaka i stupaca izlaze na 7-polnu vezu zaglavlja tipkovnice. Prema prvom gore navedenom URL -u, prva tri pina s lijeve strane zaglavlja su stupci, a sljedeća četiri pina s desne strane su redovi. Međutim, čini se da dva URL -a mijenjaju redoslijed, osim ako gledaju s različitih strana ploče. Pretpostavio sam da ključ "1" definira stupac 1 i redak 1, a ostali stupci i retci nastavljaju se numeričkim redoslijedom. Međutim, otkrio sam da stupci i retci ne odgovaraju redoslijedu napredovanja brojeva pinova u Nano -u, kako je navedeno u oba gore navedena URL -a. Ne mogu pronaći nikakav razlog osim da je tipkovnica drugačije ožičena.

RibTipkasti kabel tipkovnice spaja se na 7-pinsko zaglavlje Nanoove matične ploče bez uvijanja. Zaglavlje se povezuje s Nano-ovim D4-D10 ulazima. Otkrio sam da je redoslijed morao biti prikazan na sljedećoj slici da bi se pritisnute tipke pravilno prikazale.:

Igle tipkovnice (1, 2, 3) povezuju se s nano pinovima (D8, D10, D6} tim redoslijedom

Igle tipkovnice (4, 5, 6, 7) povezuju se s nano pinovima (D9, D4, D5, D7) tim redoslijedom

To definitivno radi kako treba. Skice u koraku 7 brinu se o dodjeljivanju priključka za pin.

Prikaz

Kao što je već rečeno, postoje četiri alfanumerička, 14-segmentna LED zaslona koja se upravljaju ruksakom, koji korača kroz svaki, osvjetljavajući odgovarajuće LED diode.

Bez ruksaka morali biste donijeti 14 LED žica za napajanje u Nano, plus 4-žični izbor zaslona/zajednički povrat. Tih 18 linija koristilo bi svih 18 Nano digitalnih I/O pinova (D0-D12 i A0-A5), ne ostavljajući ništa za 11 pinova potrebnih za redovitu serijsku (Arduino IDE), softversku seriju (Bluetooth) i tipkovnicu (7 igle).

Uz ruksak su vam potrebne samo dvije I2C digitalne žice za kontrolu, plus dvije +5V žice za napajanje/uzemljenje.

Bluetooth (prikazano gore)

HC-06 je sjajan mali modul. Sve što trebate učiniti je dati mu serijske znakove koje želite prenijeti i pročitati serijske znakove koji mu se prenose. Brine se o svim Bluetooth operacijama.

Uključuje se u standardnu matičnu ploču ili utičnicu za PCB napravljenu od 7-polnog ženskog zaglavlja. Šest pinova su: +5V napajanje i uzemljenje, serijski ulaz s Nano RXD), serijski izlaz na Nano (TXD) i STATE izlaz koji koristimo za pogon LED-a koji pokazuje kada postoji spajanje dva HC-06 u Gospodar i rob.

Baterija i punjač

Baterija je “9V” litij-ionska. (U ovom slučaju 9 V se više odnosi na konfiguraciju paketa nego na napon.) Ima dvije ćelije u nizu, svaka ćelija ima nominalni izlaz 3,6-3,7 V. Dakle, nazivni napon baterije je 7,2-7,4V. Pri punom naponu napon baterije može biti i do 8,4V. Donji grafikon prikazuje tipičnu krivulju pražnjenja i pokazuje kako napon ostaje dugo na porastu. Baterija ima unutarnji zaštitni krug koji uključuje granični prekid na oko 6,6 V (3,3 V po ćeliji); Li-ionske baterije ne vole da se potpuno isprazne, a brz pad napona na kraju pražnjenja zahtijeva razumno visok granični napon. Imajte na umu da je granični napon nešto manji od minimalne Nano specifikacije od 7V, što dopušta prostoriju s regulatorom napona iznad 5V reguliranog izlaza. Tako je moguće da će Nano prestati raditi prije nego što baterija prestane.

Nazivna izlazna snaga baterije je 600 miliamper sati. Izmjerio sam odvod Slave struje na 113mA sa zaslonom “B-88” i spojenim Bluetooth-om. (Taj je ekvivalent ekranima koji troše najviše energije u našoj aplikaciji BINGO.) Sjednica BINGO -a kojoj prisustvujem traje oko 2,5 sata, sa 6 utakmica i oko 10 minuta između igara. Isključio sam snagu između igara. Nakon jedne noći došao sam kući, napajan i čekao da Slave prestane raditi, što je i učinio 2,3 sata kasnije. Očitao sam napon i bio je 6,6 V, pa se baterija ispraznila prije nego što je to učinio Nano. Može se sa sigurnošću reći da je baterija više nego dovoljna za moju namjenu.

Evo mojih mjerenja Slave struje (na 7,2 V):

Sve radi, prikazuje "B-88": 113 mA

(Nije pravi Bingo broj, ali se očekuje prosjek: 7 LED segmenata uključeno u svakom odjeljku)

Zaslon je očišćen: 27 mA (Zaslon crpi većinu struje: 113-27 = 86 mA)

Bluetooth nije povezan, zaslon je izbrisan: 64 mA

(Bluetooth sada odašilje, pokušava se povezati. Čini se da je to učinak od 64 - 27 mA = 37 mA.)

Bluetooth modul uklonjen nakon isključivanja: 51 mA, nakon uključivanja

(Zaslon su sve trake. Svaka traka ima 2 LED diode, pa očekujte 2/7 x 86 = 25 mA za prikaz.

pa je razlika od 26 mA posljedica Bluetootha.)

Glavna struja će efektivno biti ista. Tipkovnica ne troši energiju, a Bluetooth prijenosi su vrlo kratki.

Punjač i kabeli za punjenje prikazani su na gornjoj fotografiji. Master i Slave mogu se puniti istovremeno. Zbog kratkih kabela punjač je potrebno priključiti u produžni kabel. Punjač radi dobro, osim što se jedna od LED dioda ne isključuje kad je baterija potpuno napunjena; na Amazonu postoje slični komentari o LED diodama.

CablesKablovi za punjenje doista su dizajnirani za pričvršćivanje na 9V bateriju i uključivanje u bačvastu utičnicu za napajanje Arduino Uno ili druge ploče. Koristim ih za priključivanje punjača. Ali morate biti oprezni u pogledu polariteta, kao što sam napomenuo u koraku 6 i objasnio u nastavku.

Kad spojimo kabel za punjenje na 9V punjač, napon na središnjem pinu utičnice cijevi je negativan, a ne pozitivan kao ako smo spojeni na 9V bateriju. Priključci punjača i kabela za punjenje imaju isti polaritet; moraju za svaki prihvatiti 9V bateriju. Dakle, konektor kabela za punjenje mora se zakrenuti za 90 stupnjeva prilikom uključivanja u punjač, čime se mijenjaju polariteti na utikaču cijevi. Zbog toga je potrebno priključiti negativan akumulator na središnji priključak utičnice za punjenje.