Magic Answers Ball With Arduino Pro Mini και οθόνη TFT: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Λίγο καιρό πριν, η κόρη μου και εγώ πήραμε μια μπάλα Magic 8, ώστε να μπορεί να αντικαταστήσει τις είκοσι απαντήσεις με αυτές της επιλογής της. Αυτό ήταν ένα δώρο για μια φίλη της. Αυτό με έκανε να σκεφτώ πώς να το κάνω σε μεγαλύτερη κλίμακα. Θα μπορούσαμε να έχουμε περισσότερες από 20 απαντήσεις; Με ηλεκτρονική έκδοση μπορούμε!

Έτσι, αυτό θα περιγράψει πώς αποσυναρμολόγησα ένα Mattel Magic 8 Ball (συγγνώμη, Mattel) και χρησιμοποίησα μια στρογγυλή οθόνη TFT για να δείξω έναν απίστευτο αριθμό πρόσθετων απαντήσεων (η μικρότερη κάρτα micro-SD που βρήκα ήταν 8 GB, οπότε είναι πραγματικά υπερβολική για για ποιο λόγο χρησιμοποιείται). Η μπάλα χρησιμοποιεί έναν πίνακα Sparkfun Wake-on-shake για να ενεργοποιήσει την απόκριση και να απενεργοποιήσει τη μπάλα στη συνέχεια για εξοικονόμηση της μπαταρίας. Ένας πίνακας επαναφόρτισης χρησιμοποιείται για να επιτρέψει την επαναφόρτιση της μπαταρίας από σύνδεση USB.

Προμήθειες

Μέρη:

Arduino Pro Mini 328 - 3,3V/8MHz

SparkFun Wake on Shake

Μπαταρία ιόντων λιθίου - 400mAh

Διοργανωτής 12τμχ TP4056 Μονάδα φόρτισης 5V Micro USB 1A 18650 Μπαταρία λιθίου φόρτισης με προστατευτική μονάδα φορτιστή (χρειάζεστε μόνο ένα από αυτά, αλλά το πακέτο των 12 ήταν λιγότερο από $ 9)

DAOKI 5Pcs Micro SD Storage Board (πάλι, χρειάζεστε μόνο ένα, αλλά το πακέτο 5 ήταν ακόμα λιγότερο από $ 9)

Μονάδα οθόνης DFRobot 2,2 ιντσών TFT LCD

Kingston 8 GB microSD (μπορεί να έχετε ένα παλιό από αυτά που βρίσκεται γύρω από το σπίτι σας)

PCB Breadboard Perma-Proto Quarter-size (μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε όποιο PCB σας αρέσει)

Magic 8 Ball

FTDI Basic breakout 3.3V (μπορεί να έχετε ήδη ένα από αυτά εάν έχετε κάνει παρόμοιο έργο με το Arduino Pro Mini ή παρόμοιο πίνακα)

Περίβλημα 4 ακίδων με κιτ σύνδεσης καλωδίων Dupont Wire 2.54mm JST XH αρσενικό/θηλυκό (προαιρετικό, αλλά συνιστάται για σύνδεση μπαταρίας)

Άλλα βασικά εφόδια:

Sugru Moldable Κόλλα (θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί κολλητική ταινία και ζεστή κόλλα, αλλά αυτό μου αρέσει περισσότερο)

Κολλητική ταινία

Ταινία αφρού διπλής όψης

Σύρμα

Εργαλεία:

Συγκολλητικό σίδερο

Περιστροφικό εργαλείο της επιλογής σας (δηλ. Dremel)

Σφιγκτήρας επίπλων

Βήμα 1: Κόψτε το Magic 8 Ball στη μέση

Πρώτα θα χρειαστεί να χωρίσετε το Magic 8 Ball στη μέση. Στερέωσα το δικό μου σε ένα τραπέζι εργασίας με την επίπεδη πλευρά προς τα κάτω χρησιμοποιώντας ένα σφιγκτήρα επίπλων. Χρησιμοποιώντας ένα Dremel με έναν βασικό δίσκο κοπής προσαρτημένο, κόψτε κατά μήκος της ραφής της μπάλας. Θα χρειαστεί να κόψετε βαθιά, σχεδόν όσο το επιτρέπει ο δίσκος κοπής. Αργά αργά. Ακόμη και αφού έχετε κόψει εντελώς, ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα κατσαβίδι ή σμίλη για να κάνετε τον τελικό διαχωρισμό. Υπάρχει ένας κύλινδρος που περιέχει το "μαγικό" υγρό και το εικοσαέδρος (σχήμα είκοσι όψεων - ναι, έπρεπε να το κοιτάξω) μέσα. Απλώς πετάξτε το ή χρησιμοποιήστε το σε κάποιο άλλο έργο. Εάν το χρησιμοποιήσετε σε άλλο έργο, ενημερώστε με τι κάνατε, έτσι θα ξέρω τι να κάνω με το δικό μου.

Θα μείνετε με δύο μισά όπως φαίνεται στις εικόνες. Το έχω κάνει αυτό τρεις φορές τώρα και την πιο πρόσφατη φορά, το λευκό χείλος ήταν λείο και όχι με ραβδώσεις, οπότε η μπάλα σας μπορεί να φαίνεται ελαφρώς διαφορετική από αυτή της εικόνας.

Θα υπάρχει ακόμα πλαστική σκωρία γύρω από το εξωτερικό άκρο (το λιωμένο και σκληρυμένο πλαστικό). Σβήστε το με τα χέρια σας, αν μπορείτε. χρησιμοποιώντας ένα εργαλείο κινδυνεύει να χτυπήσει το τελείωμα της μπάλας και η σκωρία ξεκολλά αρκετά εύκολα.

Βήμα 2: Προετοιμάστε την μπάλα

Υπάρχουν δύο τροποποιήσεις που θα πρέπει να κάνουμε στα πλαστικά μισά της μπάλας.

Πρώτον, στο ανοιχτό μισό, αυτό που έχει το "8" ζωγραφισμένο πάνω του, θα πρέπει να ξυρίσουμε μια περιοχή αρκετά μεγάλη για να μπορέσει η πλακέτα φόρτισης USB να καθίσει με τη θύρα USB να βγαίνει προς τα έξω. Χρησιμοποίησα το Dremel με προσαρτημένο ένα χοντρό τύμπανο λείανσης. Θέλετε αυτό όσο πιο λεπτό μπορείτε χωρίς να το καθαρίζετε. Στη συνέχεια, κόψτε ένα μικρό άνοιγμα αρκετά μεγάλο για να επιτρέψει τη θύρα USB να περάσει προς τα έξω. Χρησιμοποίησα μια δαγκάνα για να μετρήσω τη θύρα USB, αλλά πιθανότατα θα μπορούσατε να το κοιτάξετε αν χρειαστεί. Και πάλι, χρησιμοποίησα το Dremel με ένα μικρό εξάρτημα κοπής για να κάνω το άνοιγμα. Οι δύο πρώτες εικόνες δείχνουν το άνοιγμα και πώς φαίνεται με την πλακέτα USB πίσω της.

Δεύτερον, στο άλλο μισό, αυτό με τρύπα και στις δύο πλευρές και το λευκό πλαστικό χείλος, προετοιμάζουν ένα σημείο για να καθίσει η οθόνη. Ακριβώς μέσα στο άνοιγμα όπου θα κάθεται η οθόνη, υπάρχουν πλαστικές προεξοχές και μια ελαστική (;) φλάντζα στο εσωτερικό του ανοίγματος. Βγάλτε τη φλάντζα και αφήστε την στην άκρη. Θα το επαναφέρουμε αργότερα, αλλά το θέλουμε εκτός δρόμου για αυτό το βήμα. Η οθόνη έχει μια ορθογώνια εξώθηση στη μία πλευρά που δεν θα της επιτρέψει να καθίσει επίπεδη στο άνοιγμα εάν ορισμένες από αυτές τις κορυφογραμμές δεν αφαιρεθούν. Χρησιμοποιώντας το χοντρό τύμπανο λείανσης στο Dremel, ξυρίστε τα όσο το δυνατόν περισσότερο. Ελάτε από την τρύπα όπου η οθόνη θα είναι για την καλύτερη γωνία. Θα πρέπει να μοιάζει με τις εικόνες όταν ολοκληρωθεί. Σημείωση, οι εικόνες δείχνουν την οθόνη στη θέση της, αλλά ΜΗΝ ΤΗΝ ΚΟΝΤΑΙ ακόμα.

Βήμα 3: Προετοιμάστε τις απαντήσεις στην κάρτα Micro-SD

Αυτό το βήμα είναι λίγο πιο περίπλοκο από όσο νομίζετε. Εάν δεν θέλετε να δημιουργήσετε τη δική σας λίστα απαντήσεων, μεταβείτε στην τελευταία παράγραφο αυτού του βήματος.

Η πρόθεση είναι ότι μπορούμε να δώσουμε στην μπάλα οποιαδήποτε λίστα συμβολοσειρών που θα χρησιμοποιηθούν ως πιθανές απαντήσεις και θα είναι κεντραρισμένες στην οθόνη χωρίς κανένα διάλειμμα στη μέση των λέξεων. Δεν θέλουμε να κάνουμε αυτήν την επεξεργασία στον μικροελεγκτή και θέλουμε ένα αρχείο με στατικό μέγεθος εγγραφής για να μπορέσουμε να βρούμε γρήγορα κάποια συγκεκριμένη γραμμή.

Παρόλο που η οθόνη είναι στρογγυλή, είναι λειτουργικά μια εικονική ορθογώνια οθόνη με μόνο εικονοστοιχεία εντός του κύκλου ορατά. Η οθόνη μπορεί να εμφανίζει κείμενο πολλαπλών μεγεθών, αλλά χρησιμοποιούμε μόνο τη μικρότερη έκδοση που είναι 6 x 8 pixel. Χρησιμοποιώντας αυτό το μέγεθος, υπάρχουν 315 χαρακτήρες που μπορεί να βάλει η οθόνη σε μια οθόνη (21 χαρακτήρες ανά γραμμή επί 15 γραμμές), αλλά μόνο 221 είναι ορατοί και κάθε γραμμή έχει διαφορετικό αριθμό ορατών χαρακτήρων. Βλέπεις το πρόβλημα;

Έγραψα ένα πρόγραμμα Java για να λάβω ένα αρχείο μη μορφοποιημένων απαντήσεων και να τις μετατρέψω σε πλήρως κεντραρισμένες εγγραφές που θα μπορούσαν εύκολα να εμφανιστούν στο στρογγυλό TFT. (σύνδεσμος για λήψη του αρχείου "FormatToPicksFileFullyCentered.java").

Χωρίς να επεξηγηθώ ολόκληρο τον κώδικα, η γενική ιδέα είναι ότι δουλεύουμε προς τα πίσω από το κέντρο (ish) και εισάγουμε κενά για να βεβαιωθούμε ότι δεν σπάμε λέξεις σε ορατές γραμμές και μετά κάνουμε το ίδιο πράγμα σέντερ φορ. Τέλος, κάνουμε βρόχο σε όλες τις γραμμές και κεντράρουμε κάθε γραμμή μέσα στις πλήρεις 21 γραμμές χαρακτήρων για να δημιουργήσουμε μια εγγραφή ακριβώς 316 byte (315 αλφαριθμητικοί χαρακτήρες συν έναν χαρακτήρα νέας γραμμής). Ο κώδικας λειτουργεί στην πραγματικότητα μέσω τριών γραμματοσειρών, x 3, x 2 και x 1 για να δείτε ποια είναι η μεγαλύτερη γραμματοσειρά που μπορεί να χρησιμοποιηθεί και να ταιριάζει ακόμα στο κείμενο. Το κεντράρισμα είναι λίγο μακριά για τις γραμματοσειρές x 2 και x 3, συγνώμη. Προσέξτε τους χαρακτήρες που καταλαμβάνουν περισσότερα από ένα byte, αυτά μπορούν να πετάξουν το αρχείο που εξάγεται.

Αντιγράψτε το αρχείο "picks.txt" στην κάρτα micro-SD.

Εάν δεν θέλετε να αντιμετωπίσετε το πρόβλημα δημιουργίας της δικής σας λίστας επιλογών, έχω συμπεριλάβει τη λίστα επιλογών που μπορείτε να αντιγράψετε στην κάρτα SD και να τις χρησιμοποιήσετε. Δεν μπορούσα να ανεβάσω ένα αρχείο.txt σε εκπαιδευτικά αυτήν τη στιγμή, οπότε εδώ είναι ένας σύνδεσμος για να κατεβάσετε το αρχείο picks.txt.

Βήμα 4: Ανεβάστε τον κώδικα στο Arduino Mini

Αρχικά, εάν δεν έχετε χρησιμοποιήσει ποτέ το Arduino Pro Mini, δεν μπορείτε απλώς να συνδέσετε ένα καλώδιο USB και να το κατεβάσετε. πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν πίνακα FTDI και να συνδέσετε τα καλώδια στις κατάλληλες ακίδες του μίνι. Δεν θα δώσω ένα σεμινάριο για αυτό εδώ, υπάρχουν πολλά στον ιστό. Για μένα, δεν ήθελα να κολλήσω έναν μόνιμο σύνδεσμο στην πλακέτα μικροελεγκτή που θα χρησιμοποιηθεί μόνο μία φορά για τη λήψη του κώδικα, έτσι δημιούργησα ένα μικρό κλιπ που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προγραμματισμό του μίνι χωρίς συγκόλληση (δείτε τις εικόνες). Αυτό ήταν εμπνευσμένο από προϊόντα όπως το Fiddy, αλλά δεν έχω εύκολη πρόσβαση σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, οπότε έφτιαξα το δικό μου από ένα κλιπ πατάτας. Αν ενδιαφέρεται ο κόσμος, θα κάνω ένα εκπαιδευτικό μόνο για αυτό.

Προς τον κωδικό. Υπάρχουν μερικά ενδιαφέροντα μέρη σε αυτόν τον κώδικα, αλλά είναι κυρίως ευθεία.

Στη συνάρτηση ρύθμισης, υπάρχει ένα αξιοπρεπές ποσό κώδικα που ασχολείται με την απόκτηση ενός καλού τυχαίου σπόρου. Η τυπική μέθοδος χρήσης της αναλογικής ανάγνωσης από μη συνδεδεμένη ακίδα δεν δίνει αρκετά διαφορετική απάντηση στην εμπειρία μου. Παίρνω έναν αριθμό μεταξύ 477 και 482. Δεδομένου ότι η τυχαία συνάρτηση Arduino έχει μία και μόνο μια ακολουθία και ο σπόρος καθορίζει από πού να ξεκινήσει σε αυτήν την ακολουθία, ένα τόσο στενό εύρος δεν θα παράγει αρκετές πιθανές απαντήσεις στο τέλος. Λάβετε υπόψη ότι αυτός ο κώδικας ξεκινά ουσιαστικά κάθε φορά που ο πίνακας Wake-on-shake απενεργοποιεί και ενεργοποιεί ξανά την ενέργεια, οπότε η αρχική θέση ακολουθίας που καθορίζεται από τον σπόρο είναι ζωτικής σημασίας. Για να βοηθήσω σε αυτό, γράφω ένα πολύ μικρό αρχείο στην κάρτα SD για να παρακολουθώ τον τελευταίο σπόρο και το προσθέτω σε μια νέα τιμή που προέρχεται από το μη συνδεδεμένο pin.

Μόλις επιλεγεί μια επιλογή στη λειτουργία βρόχου και διαβαστεί σε έναν πίνακα χαρακτήρων, δεν μπορούμε απλά να εκτυπώσουμε ολόκληρη τη συμβολοσειρά. Η οθόνη έχει ένα όριο για το πόσο μια χορδή μπορεί να χειριστεί κάθε φορά. Για το λόγο αυτό, πρέπει να κάνουμε βρόχο σε κάθε μία από τις δεκαπέντε γραμμές και να τις στέλνουμε στην οθόνη μία κάθε φορά.

Απαιτούμενες εξωτερικές βιβλιοθήκες:

Βιβλιοθήκη ST7687S

Βιβλιοθήκη DFRobot-Display

Βήμα 5: Συνδέστε τα εξαρτήματα

Timeρα να κάνουμε όλη τη συγκόλληση καλωδίων. Είχα την τάση να κάνω λάθος με λίγο μακρύτερα καλώδια από ό, τι πραγματικά χρειαζόμουν, αλλά αυτό κατέληξε να λειτουργεί καλά.

Στο συνημμένο σχήμα, η οθόνη TFT αντιπροσωπεύεται από έναν σύνδεσμο και όχι μια εικόνα ολόκληρης της οθόνης (για την οποία δεν μπορούσα να βρω ένα τμήμα Fritzing). Έχω επισημάνει τα καλώδια/τις ακίδες με βάση τον τρόπο με τον οποίο επισημαίνονται στο τμήμα. Ομοίως, η κάρτα SD δεν είναι η ακριβής που χρησιμοποίησα, αλλά σημείωσα τα καλώδια/τις καρφίτσες για το μέρος που αναγράφεται.

Υπάρχει ένα εξάρτημα που δεν το κόλλησα μαζί σε αυτό το βήμα: η μπαταρία. Αντ 'αυτού, χρησιμοποίησα μια υποδοχή τεσσάρων ακίδων με τις δύο μεσαίες ακίδες αφαιρεμένες (δεύτερη εικόνα). Αυτό μου επιτρέπει να δοκιμάσω όλα τα εξαρτήματα που είναι ενσύρματα μαζί και στη συνέχεια να αποσυνδέσω την μπαταρία ενώ τα συνδέω όλα στη μπάλα.

Τέλος, χρησιμοποίησα ένα μόνιμο PCB ψωμιού τετάρτου μεγέθους για να διευκολύνω την τροφοδοσία και τις κοινόχρηστες συνδέσεις. Θα το δείτε στις εικόνες συναρμολόγησης.

Δοκιμάστε ότι όλα λειτουργούν

Βήμα 6: Συνδέστε εξαρτήματα στη σφαίρα

Πρώτα τοποθετήστε την οθόνη στη θέση της και χρησιμοποιήστε κάποιο Sugru για να την ασφαλίσετε (δύο πρώτες εικόνες). Μην ξεχνάτε τη φλάντζα που αφαιρέσατε νωρίτερα, θα πρέπει να την έχετε ξανά στη θέση της πριν ασφαλίσετε την οθόνη στη θέση της.

Στη συνέχεια, κόλλησα το πρωτο-σανίδι στο κάτω μέρος του άδειου μισού της μπάλας. Κράτησα όλα τα κολλητά μου στη μία πλευρά του σκάφους, οπότε είχα ακόμα τη μισή σανίδα που μπορούσα να κολλήσω με ταινία. Στη συνέχεια, κόλλησα την μπαταρία πάνω από το ίδιο μισό του πρωτο-πίνακα (τρίτη εικόνα).

Και τα δύο μισά συνδέονται τώρα με καλώδια. Μάθετε πού θα καταλήξει η τρύπα USB όταν τοποθετήσετε τα δύο μισά μαζί. Εάν το λευκό χείλος έχει τις ράχες να κολλάνε προς τα πάνω, να έχετε κατά νου ότι πρέπει να κατέβει κεντραρισμένο σε μία από τις σφήνες του λευκού χείλους γιατί θα ασφαλίσουμε τη σανίδα φόρτισης USB ανάμεσα σε δύο από τις πλαστικές κορυφογραμμές στο χείλος.

Χρησιμοποιώντας ένα μικρό κομμάτι ταινίας αφρού διπλής όψης, συνδέστε την πλακέτα φόρτισης USB. Η ταινία διπλής όψης δεν πρέπει να καλύπτει όλο το κάτω μέρος της σανίδας φόρτισης επειδή το άκρο με τα καλώδια προσαρτημένα θα κρέμεται στο κεντρικό άκρο του λευκού χείλους. Έτσι, η ταινία πρέπει να καλύπτει περίπου τα τρία τέταρτα της κάτω επιφάνειας της σανίδας. Βάλτε την ταινία πρώτα στο κάτω μέρος της σανίδας και στη συνέχεια πιέστε την στο σημείο που έχετε αποφασίσει. Η υποδοχή USB πρέπει να βρίσκεται στην άκρη της μπάλας, να κολλάει στη μαύρη περιοχή του πλαστικού χωρίς να βγαίνει έξω από την μπάλα. Τέλος, χρησιμοποιήστε λίγο ακόμη Sugru στο πάνω μέρος του σκάφους και στερεώστε και στις δύο πλευρές. Αυτό προσθέτει απλώς επιπλέον δύναμη όταν πιέζετε ένα καλώδιο στη θύρα USB.

Τοποθετήστε την κάρτα micro-SD στη μονάδα κάρτας SD τώρα

Μπορείτε να στερεώσετε τα άλλα συστατικά στο λευκό χείλος, αν θέλετε. Μόλις έβαλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα πίσω από την οθόνη.

Βήμα 7: Βάλτε τα δύο μισά πίσω μαζί

Ελέγξτε ξανά ότι έχετε τοποθετήσει την κάρτα SD και ότι έχετε δοκιμάσει όλα τα εξαρτήματα μαζί.

Εντάξει, αν είστε έτοιμοι, φτιάξτε ένα μακρύ φίδι από λίγη κόλλα Sugru και περάστε το μέχρι την άκρη του μισού της μπάλας με το λευκό χείλος (πρώτη εικόνα). Η κόλλα θα πρέπει να τοποθετηθεί ακριβώς στη διασταύρωση όπου ενώνονται τα ασπρόμαυρα τμήματα του πλαστικού. Τοποθετώντας την κόλλα εδώ, βεβαιώνεστε ότι έχετε έναν ισχυρό δεσμό ενώ ελαχιστοποιείτε την ποσότητα κόλλας που πιέζει από τη ρωγμή μετά την ένωση των δύο μισών.

Πιέστε τα δύο μισά μαζί βεβαιωθείτε ότι η θύρα USB κολλάει στην τρύπα που είχε κόψει προηγουμένως για αυτήν. Χρησιμοποιώντας το σφιγκτήρα επίπλων, σφίξτε τα δύο μισά μαζί αρκετά σφιχτά για να κρατήσετε τα μισά μαζί, χωρίς να χρειάζεται να το σφίξετε σκληρά. Η κόλλα Sugru θα σκληρύνει σε περίπου 24 ώρες.

Εάν έχετε λίγο από την κόλλα που σφίγγεται έξω από την άρθρωση, μη διστάσετε να το ξύσετε με το δάχτυλό σας ή με ένα λείο πανί/χαρτοπετσέτα.