Επίδειξη αυτοκινήτου Arduino: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Δημιούργησα μια ενσωματωμένη διαγνωστική οθόνη (OBD-II) με οθόνη LCD TFT 7 ιντσών από το Adafruit, Teensy 3.6, τον Freematics OBD-II I2C Adapter και μερικούς αισθητήρες δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας που βρήκα στο Amazon. Η οθόνη έχει δύο σελίδες: ένα για όταν το Honda Accord είναι σε κίνηση και ένα για όταν είναι αντίστροφα.

Όταν το αυτοκίνητό μου είναι σε κίνηση, εμφανίζονται τα RPM, MPH, το ποσοστό φόρτισης του κινητήρα, η τάση της μπαταρίας, η θερμοκρασία της καμπίνας και η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού του κινητήρα (υπάρχουν πολλά άλλα στατιστικά στοιχεία του οχήματος για να εμφανιστούν εάν κάποιος δεν τα θέλει).

Όταν το αυτοκίνητό μου είναι αντίστροφα, το συμβατό με Arduino IDE Teensy 3.6 διαβάζει μια κινούμενη εικόνα bitmap του αυτοκινήτου μου που βρήκα στο διαδίκτυο, την εμφανίζει και, στη συνέχεια, διαβάζει τους εφεδρικούς αισθητήρες. Οι τέσσερις αισθητήρες έχουν ο καθένας την απόσταση τους στα πόδια συν μια κίνηση πίσω από το αυτοκίνητο που αλλάζει χρώμα ανάλογα με το πόσο κοντά είναι το αντικείμενο στο αυτοκίνητο (μόνο πράσινο σημαίνει <5 πόδια, πράσινο και κίτρινο σημαίνει <2,6 πόδια και πράσινο, κίτρινο, και κόκκινο σημαίνει <1 πόδι).

Τέλος, πρόσθεσα τη δυνατότητα να αμβλύνει την οθόνη τη νύχτα.

Το τελικό αποτέλεσμα φαίνεται υπέροχο και λειτουργεί πολύ καλά στο αυτοκίνητό μου. Κατέληξα μάλιστα να το εγκαταστήσω στην κεντρική κονσόλα, η οποία ήταν μια εντελώς άλλη διαδικασία στην οποία δεν θα μπω σε αυτό το διδακτικό. Η λίστα με τα μέρη που χρησιμοποίησα για τη δημιουργία αυτής της οθόνης LCD είναι παρακάτω.

1) Προσαρμογέας Freematics OBD -II - $ 35

2) Εφεδρικοί αισθητήρες - 15 $

3) Οθόνη TFT LCD 7 - 38 $

4) Πρόγραμμα οδήγησης οθόνης LCD με βάση SPI - 35 $

5) Teensy 3.6 - $ 30

6) Level Shifter - 4 $

7) 74HC125 Tri State Buffer IC -6 $ για 2 πακέτα (είμαι βέβαιος ότι θα μπορούσατε να βρείτε αυτό το σκουπίδι αλλού)

8) Κάρτα MicroSD> = 1 GB - 4 $

9) Σύρμα, πυκνωτές και αντιστάσεις.

10) LP3470-2.93 IC on Reset IC - $ 2

11) (προαιρετικό): Αισθητήρας θερμοκρασίας DS18B20 - 8 $

12) (προαιρετικό): OBD -II Splitter - $ 10

13) (προαιρετικό): Προσθέστε ένα καλώδιο ασφάλειας κυκλώματος - 8 $ για το πακέτο των 5

Βήμα 1: Ανάγνωση των εφεδρικών αισθητήρων

Αυτό το βήμα είναι δύσκολο γιατί αυτοί οι εφεδρικοί αισθητήρες επικοινωνούν με έναν πομποδέκτη και στη συνέχεια σε μια μικρή οθόνη LCD όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Θελα έναν τρόπο να απαλλαγώ από την οθόνη τους και να χρησιμοποιήσω τη δική μου. Με τη βοήθεια ενός ιστότοπου που βρήκα μετά από κάποιο googling (Hacking reverse sensors), μπόρεσα να διαβάσω το ιδιόκτητο πρωτόκολλο επικοινωνίας που στέλνει ο πομποδέκτης στην οθόνη LCD. Για κάποιο λόγο, το πρωτόκολλο επικοινωνίας δεν είναι τυπικό όπως το I2C, το UART, το CAN, το USB κ.λπ. και το πρωτόκολλο διαφέρει ανάλογα με τον προμηθευτή. Σας συνιστώ ανεπιφύλακτα να αγοράσετε το σετ που συνδέσα παραπάνω αν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε τον κωδικό μου επειδή γράφτηκε ειδικά για αυτούς τους αισθητήρες.

Πριν αποσυνδέσω την οθόνη LCD που παρείχαν, διερεύνησα τα τρία καλώδια που συνδέουν τον πομποδέκτη και την οθόνη LCD. Υπήρχε κόκκινο σύρμα +5V, μαύρο καλώδιο γείωσης και ένα μπλε σύρμα. Μετά τη σύνδεση του παλμογράφου μου στο μπλε σύρμα και τη γείωση, είδα ένα ίχνος παρόμοιο με την παραπάνω εικόνα αλλά όχι ακριβώς (χρησιμοποίησα την εικόνα από τον ιστότοπο που συνδέεται παραπάνω). Το ίχνος μου είχε ένα bit έναρξης υψηλότερης διάρκειας, ακολουθούμενο από 17 ακόμη bit μικρότερης διάρκειας. Τα bit 0-5 μετά το bit εκκίνησης δεν είχαν χρήσιμες πληροφορίες. Τα δυαδικά ψηφία 6-8 αντιστοιχούν στον αισθητήρα Α, Β, Γ ή Δ. Τα κομμάτια 9-16 αντιστοιχούν στο μήκος σε μέτρα. Συμπεριέλαβα ένα σκίτσο Arduino IDE που διαβάζει τους αισθητήρες και εξάγει τα δεδομένα στη σειριακή κονσόλα.

Βήμα 2: Δημιουργία της εικόνας Bitmap και τοποθέτησή της σε κάρτα MicroSD

Χρησιμοποίησα ένα δωρεάν λογισμικό επεξεργασίας φωτογραφιών που ονομάζεται GIMP για περικοπή και αλλαγή μεγέθους μιας εικόνας του αυτοκινήτου μου από την κορυφή. Στη συνέχεια εξήγαγα την εικόνα ως εικόνα bitmap 24 bit με το όνομα "car.bmp" που είναι 110 εικονοστοιχεία επί 250 εικονοστοιχεία. Το ανέβασα σε κάρτα microSD και έβαλα την κάρτα microSD στον μικροελεγκτή Teensy 3.6.

Οι κύριοι λόγοι που πήγα με το Teensy 3.6 αντί για UNO ήταν η ταχύτητα με την οποία το Teensy μπορούσε να διαβάσει μια κάρτα SD και να εμφανίσει την εικόνα χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα οδήγησης οθόνης RA8875. Χρησιμοποιώντας ένα UNO, η διαδικασία κράτησε περίπου 8 δευτερόλεπτα, ενώ ένα Teensy 3,6 χρειάστηκε 1,8 δευτερόλεπτα.

Βήμα 3: Σύνδεση του υλικού

Το Adafruit έχει μια πραγματικά καλή εμφάνιση TFT LCD 7 που οδηγείται από ένα IC που ονομάζεται RA8875. Επέλεξα αυτό το πρόγραμμα οδήγησης οθόνης και οθόνης για δύο λόγους. Πρώτον, υπάρχουν εκτεταμένες βιβλιοθήκες προκαθορισμένες για την οθόνη. Δεύτερον, το πρόγραμμα οδήγησης οθόνης μπορεί να μιλήσει οποιοδήποτε μικροελεγκτή μέσω SPI, που σημαίνει ότι δεν υπάρχουν τόσα πολλά καλώδια που συνδέουν τον μικροελεγκτή με το RA8875.

Υπάρχουν δύο μειονεκτήματα σε αυτήν τη ρύθμιση. Πρώτον, είναι το γεγονός ότι υπάρχει ένα σφάλμα υλικού με την πλακέτα RA8875 από την Adafruit που απαιτεί τη χρήση του 74HC125 tri-state buffer IC εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε συσκευή που βασίζεται σε SPI, όπως μια κάρτα SD. Για να κατανοήσετε καλύτερα το σφάλμα υλικού, διαβάστε το παρακάτω φόρουμ. Δεύτερον, είναι το σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα που απαιτείται για την αποστολή εικόνων στην οθόνη LCD. Επίσης, ο μακρύς χρόνος που απαιτείται για την αποστολή μιας εικόνας στην οθόνη LCD οφείλεται στη σύνδεση SPI, η οποία περιορίζεται από την ταχύτητα ρολογιού των μικροελεγκτών και τη μεγάλη ποσότητα δεδομένων που πρέπει να σταλούν στο πρόγραμμα οδήγησης οθόνης πολύ λίγα καλώδια.

Δημιούργησα ένα σχηματικό σχήμα Fritzing έτσι ώστε όποιος θέλει να δημιουργήσει αυτήν την οθόνη να μπορεί εύκολα να διαβάσει σε τι συνδέονται οι ακίδες του Teensy 3.6. Συμπεριέλαβα ένα αρχείο.frz παρακάτω. Τα μόνα δύο εξαρτήματα που δεν φέρουν ετικέτα είναι οι πυκνωτές, οι οποίοι είναι ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1F 16V και ένας κεραμικός πυκνωτής 100μF. Τα συμπεριέλαβα για να βεβαιωθώ ότι η τροφοδοσία του μικροελεγκτή Teensy ήταν σταθερή DC +5V και δεν περιείχε αιχμές τάσης (μπορεί να μην είναι απαραίτητες αλλά τις συμπεριέλαβα επειδή η παροχή τάσης ενός αυτοκινήτου μπορεί να κυμαίνεται γρήγορα ανάλογα με το φορτίο της μπαταρίας).

Λίγα πράγματα που πρέπει να αναφερθούν για τα εξαρτήματα. Πρώτον, ο μετατροπέας στάθμης λαμβάνει οποιοδήποτε σήμα 5V και το μετατρέπει σε ασφαλή τάση 3,3V Teensy 3.6. Αυτό είναι απαραίτητο για τον προσαρμογέα OBD I2C καθώς και για τον πομποδέκτη αισθητήρα εφεδρικού αντιγράφου. Δεύτερον, οι γραμμές I2C του εφήβου απαιτούν αντιστάσεις ανύψωσης 4,7kΩ. Τρίτον, οι τέσσερις αντιστάσεις που συνδέουν το "καλώδιο νυχτερινής ώρας" (το καλώδιο εξασθένισης) και το "εφεδρικό καλώδιο εμπλοκής" είναι απαραίτητες για να λειτουργήσουν ως διαχωριστής τάσης για να μειώσουν τα σήματα 12V-13V σε περίπου 2,5-3V σήματα.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 7/22/18: Βρήκα τον εσωτερικό αισθητήρα θερμοκρασίας της μονάδας OBD-I2C να βγάζει πολύ περίεργους αριθμούς. Μερικές φορές θα λειτουργούσε, αλλά τις περισσότερες φορές, η μονάδα έβγαζε θερμοκρασίες πάνω από 400 βαθμούς F. Εξαιτίας αυτού, αποφάσισα να προσθέσω τον δικό μου αισθητήρα θερμοκρασίας ds18b20. Είστε περισσότερο από ευπρόσδεκτοι να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε τύπο αισθητήρα θερμοκρασίας εδώ, αλλά θα πρέπει να επεξεργαστείτε τον κώδικα Arduino.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 3/1/19: Το Teensy 3.6 δεν ξεκινά όταν κάνει πολύ κρύο. Πρόσθεσα ένα κύκλωμα ενεργοποίησης επαναφοράς για να βεβαιωθώ ότι ξεκινά σωστά.

Βήμα 4: Πρόγραμμα οδήγησης οθόνης RA8875 και Σχεδιασμός γραφικών

Το πρόγραμμα οδήγησης οθόνης RA8875 διαθέτει μια βιβλιοθήκη που ονομάζεται Adafruit_RA8875, την οποία χρησιμοποίησα κατά τη δημιουργία των σχημάτων που εμφανίζονται στην πρώτη σελίδα και στη δεύτερη σελίδα. Η βιβλιοθήκη για το RA8875 μπορεί να δημιουργήσει μόνο γραμμές, ορθογώνια, στρογγυλεμένα ορθογώνια, τρίγωνα, ελλείψεις και κύκλους, οπότε τα γραφικά πρέπει να σχεδιαστούν με έξυπνο τρόπο για να δημιουργήσουν πιο πολύπλοκα σχήματα. Για παράδειγμα, ο γκρι δακτύλιος στην πρώτη σελίδα είναι στην πραγματικότητα ένας πλήρης γκρι κύκλος μεγαλύτερης διαμέτρου που ακολουθείται από έναν πλήρη μαύρο κύκλο μικρότερης διαμέτρου. Επίσης, ένα μικρό τμήμα της εφεδρικής σελίδας αισθητήρα περιέχει 2 τρίγωνα διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν πολύγωνο. Το έκανα έτσι ώστε να μπορώ να αλλάξω το χρώμα ενός μεμονωμένου τμήματος της σελίδας αισθητήρα αντιγράφων ασφαλείας. Το αρχείο Arduino για την οθόνη περιέχει μια σειρά σημείων που χρησιμοποίησα για να παρακολουθώ πού ήταν τα τρίγωνα και άλλα σχήματα.

Χρησιμοποίησα αυτόν τον υπέροχο ιστότοπο για να επιλέξω χρώματα RGB565 και να τα ορίσω στο σκίτσο, ώστε να μπορώ να χρησιμοποιήσω μη προεπιλεγμένα χρώματα που έχουν ήδη προκαθοριστεί στη βιβλιοθήκη Adafruit_RA8875.

Όσον αφορά τις γραμματοσειρές, η βιβλιοθήκη Adafruit_RA8875 υποστηρίζει μόνο μία εκτός αν σχολιάσετε ένα τμήμα της βιβλιοθήκης, το οποίο σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε τις γραμματοσειρές της βιβλιοθήκης Adafruit_GFX. Συμπεριέλαβα την τροποποιημένη βιβλιοθήκη Adafruit_RA8875 παρακάτω. Μόλις σχολίασα μερικές γραμμές κώδικα και στη συνέχεια μπόρεσα να χρησιμοποιήσω τις γραμματοσειρές στη βιβλιοθήκη Adafruit_GFX. Επίσης, για να χρησιμοποιήσετε τη γραμματοσειρά 7 τμημάτων που χρησιμοποίησα σε αυτό το έργο, βεβαιωθείτε ότι το αρχείο "FreeSevenSegNumFont.h" βρίσκεται στο φάκελο γραμματοσειρών στη βιβλιοθήκη Adafruit_GFX.

Βήμα 5: Μεταφόρτωση του σκίτσου

Για να ανεβάσετε το σκίτσο σε ένα Teensy 3.6, θα χρειαστεί να εγκαταστήσετε το Teensyduino. Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να αντικαταστήσετε τις βιβλιοθήκες Adafruit_RA8875 και Adafruit_GFX στη θέση βιβλιοθήκης εφήβων (όχι η τυπική σας θέση στα έγγραφα). Σε Mac, έπρεπε να κάνω δεξί κλικ στο εικονίδιο της εφαρμογής Arduino στις εφαρμογές και, στη συνέχεια, να πλοηγηθώ στο/Contents/Java/hardware/teensy/avr/βιβλιοθήκες. Στα παράθυρα, είμαι αρκετά σίγουρος ότι βρίσκεται κάτω από τη μονάδα δίσκου C στα αρχεία προγράμματος x86, Arduino και, στη συνέχεια, το φάκελο υλικού εκεί. Μόλις το κάνετε αυτό, θα χρειαστεί να αλλάξετε τη θέση του sketchbook στην εφαρμογή Arduino, τροποποιώντας την στις προτιμήσεις όπου βρίσκονται οι βιβλιοθήκες εφηβείας σας (δηλαδή /Applications/Arduino.app/Contents/Java/hardware/teensy/avr).

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 7/22/16: Λόγω του εσωτερικού ζητήματος του αισθητήρα θερμοκρασίας για το οποίο μίλησα νωρίτερα, έπρεπε να εγκαταστήσω έναν αισθητήρα θερμοκρασίας μονάδας DS18B20. Θα δείτε 4 σκίτσα arduino στο αρχείο zip. Αν θέλετε να χρησιμοποιήσετε τον εσωτερικό αισθητήρα θερμοκρασίας της μονάδας OBD-II I2C, ανεβάστε το σκίτσο του display_code. Ανεβάστε το σκίτσο display_code_with_new_temperature_sensor εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε τη μονάδα DS18B20 που συνδέσα παραπάνω.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 17/11/17: Διορθώσαμε αρκετά σφάλματα στο λογισμικό, συμπεριλαμβανομένου του DS18B20 που βγάζει θερμοκρασία 185 Fahrenheit, η οθόνη δεν ανάβει καθόλου σε κρύο καιρό και τα pixel κολλάνε σε λάθος χρώμα όταν η οθόνη σβήνει.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε την εικόνα που έχω παραπάνω για να βεβαιωθείτε ότι οι ρυθμίσεις της εφηβείας σας ταιριάζουν με την εικόνα. Βρήκα ότι το overclocking του teensy στα 240MHz δεν επέτρεπε στον προσαρμογέα I2C OBD-II να επικοινωνήσει με τον έφηβο. Τέλος, απλώς κάντε κλικ στο upload.

Έγραψα αρκετά εκτεταμένα σχόλια στα αρχεία σκίτσων arduino. Ανατρέξτε εκεί για μια εξήγηση για το πώς λειτουργεί το λογισμικό. Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μου για τυχόν απορίες. Θα προσπαθήσω να τους απαντήσω όσο καλύτερα μπορώ. Καλή τύχη!

Βήμα 6: Τρισδιάστατη εκτύπωση θήκης LCD

Δημιούργησα ένα 3D εκτυπωμένο επάνω και κάτω κάλυμμα LCD για την προστασία της οθόνης 7 . Έχω επισυνάψει τα αρχεία τμημάτων εφευρέτη. IPT καθώς και τα αρχεία. STL.

Έχω συμπεριλάβει επίσης ένα μέρος που ονομάζεται backup_sensor_ring.ipt, το οποίο είναι ένα δαχτυλίδι που ταιριάζει γύρω από τους εφεδρικούς αισθητήρες που συνδέσα παραπάνω. Το αυτοκίνητό μου είχε ήδη προ-τρυπημένες οπές αντιγράφων ασφαλείας που ήταν πολύ μεγάλες για τους εφεδρικούς αισθητήρες που αγόρασα στο Amazon, οπότε έπρεπε να δημιουργήσω ένα δαχτυλίδι που θα ταιριάζει στους εφεδρικούς αισθητήρες. Εάν πρόκειται να τρυπήσετε τον προφυλακτήρα σας με το περιλαμβανόμενο κυκλικό τρυπάνι στο σετ, δεν θα χρειαστείτε αυτό το μέρος.

Βήμα 7: Διαχωρισμός της θύρας OBD-II ώστε το Arduino να έχει ισχύ μόνο όταν το αυτοκίνητο λειτουργεί

Συνειδητοποίησα λίγο μετά την εγκατάσταση της οθόνης μου ότι η οθόνη ήταν πάντα αναμμένη, ακόμη και όταν το αυτοκίνητο ήταν σβηστό. Κοιτάζοντας το pinout του OBD-II, διαπίστωσα ότι η γραμμή τροφοδοσίας 12V στην υποδοχή OBD-II συνδέεται πάντα απευθείας με την μπαταρία.

Για να το ξεπεράσω, αγόρασα έναν διαχωριστή OBD-II, έκοψα το καλώδιο που θα κολλήσει στο πείρο 16 σε έναν από τους δύο συνδετήρες του διαχωριστή και στη συνέχεια συνέδεσα το κομμένο σύρμα σε ένα καλώδιο προσθήκης κυκλώματος.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το πολύμετρό μου, πήγα στο κιβώτιο ασφαλειών στην πλευρά του οδηγού και δοκίμασα τις υπάρχουσες ασφάλειες για να δω ποια ασφάλεια πήρε ισχύ αφού το κλειδί μετατράπηκε στην ανάφλεξη.

Τέλος, συνδέσα το καλώδιο προσθήκης κυκλώματος στην ασφάλεια που βρήκα έτσι ώστε η οθόνη να ανάβει τώρα μόνο όταν λειτουργεί το αυτοκίνητό μου. Κάντε μια έρευνα για το πώς να προσθέσετε σωστά ένα κύκλωμα στο αυτοκίνητό σας. Βρήκα ότι αυτό το σεμινάριο στο YouTube ήταν καλό.