Υπολογιστής μηνυμάτων κειμένου: 6 βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Τώρα ένα προϊόν!

Η ολοκλήρωση ενός μεταπτυχιακού τίτλου στην Ηλεκτρολόγος Μηχανικός χρειάστηκε λίγη σκληρή δουλειά. Wasταν ένας μακρύς πενταετής δρόμος που μου άρεσε πολύ. Στο τέλος του 2015 αποφοίτησα από το πανεπιστήμιο και είχα 3 μήνες διακοπών μπροστά μου. Τι καλύτερος τρόπος να το ξοδέψετε από λίγη Ε & Α Μηχανικής! Ας φτιάξουμε έναν Υπολογιστή Μηνυμάτων Κειμένου!

Βήμα 1: Επιλέξτε μια υπάρχουσα επιστημονική αριθμομηχανή

Αυτό το βήμα είναι σχεδόν υποχρεωτικό.

Είναι πολύ απίθανο κάποιος να βρει μια εταιρεία να τους κατασκευάσει μερικές θήκες και κουμπιά αριθμομηχανής σε φθηνή τιμή.

Τώρα είναι απλώς να ξεσκίσουμε τα εσωτερικά και να βάλουμε το δικό μας κύκλωμα σε αυτό.

Βήμα 2: Επιλογή εξαρτήματος

Τα τρία πιο σημαντικά στοιχεία για το έργο είναι η LCD, η MCU και η μονάδα Bluetooth.

Για την οθόνη LCD χρησιμοποίησα το "162COG-BA-BC" της Displaytech. Η οθόνη LCD πρέπει να είναι εξαιρετικά λεπτή για να χωράει στη θήκη της αριθμομηχανής και αυτή η LCD ικανοποίησε αυτή την απαίτηση. Επιπλέον, είναι μια ανακλαστική οθόνη LCD και έτσι δεν θα καταναλώσει μεγάλη ποσότητα ρεύματος. Τέλος, αυτή η οθόνη LCD χρησιμοποιεί έναν ελεγκτή συμβατό με το γνωστό Hitachi HD44780 και θα κάνει τον προγραμματισμό ένα αεράκι με τη μεγάλη αφθονία διαδικτυακής τεκμηρίωσης.

Για το MCU είναι απαραίτητος ένας μεγάλος αριθμός ακίδων εισόδου/εξόδου γενικής χρήσης για τον αριθμό των επιστημονικών κουμπιών αριθμομηχανής. Απαιτείται επίσης αξιοπρεπής ποσότητα μνήμης flash και διεπαφή UART για τη μονάδα Bluetooth.

Για τη μονάδα Bluetooth, η απαραίτητη απαίτηση είναι η μονάδα να μπορεί να λειτουργεί τόσο ως κύριος όσο και ως υποτελής. Δηλαδή, όχι μόνο μπορούν να συνδεθούν άλλες συσκευές στη μονάδα, αλλά η μονάδα είναι σε θέση να σαρώσει άλλες συσκευές bluetooth και να ξεκινήσει τις συνδέσεις από μόνη της. Χωρίς αυτήν τη δυνατότητα, οι υπολογιστές δεν θα μπορούσαν να συνδεθούν μεταξύ τους και θα μπορούσαν να δεχτούν μόνο αιτήματα σύνδεσης από πιο έξυπνες συσκευές όπως τα έξυπνα τηλέφωνα.

Βήμα 3: Σχεδιασμός κυκλωμάτων ισχύος

Κοιτάζοντας τα φύλλα δεδομένων μας λέει ότι θα χρειαστούμε δύο ράγες τάσης. Θα χρειαστούμε μια ράγα 3,3 V για τη μονάδα Bluetooth και μια ράγα 5,0 V για την οθόνη LCD.

Έχουμε τροφοδοσία 3,0 V από τις δύο αλκαλικές μπαταρίες που είναι σε σειρά. Για να λάβουμε τις απαιτούμενες τάσεις θα χρησιμοποιήσουμε έναν ενισχυτή μετατροπής και έναν ρυθμιστή χαμηλής απόρριψης (LDO). Η τάση εξόδου του Boost Converter υπαγορεύεται από την αναλογία αντίστασης R3 και R4 στο διάγραμμα. Ο ενισχυτής μετατροπής αυξάνει την τάση από 3,0 V σε 5,0 V με τις υποδεικνυόμενες τιμές.

Στη συνέχεια, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη ράγα 5,0 V για να δημιουργήσουμε μια ράγα 3,3 V με τη βοήθεια ενός LDO. Απλώς βεβαιωθείτε ότι έχετε χρησιμοποιήσει κάποιους πυκνωτές SMD αξιοπρεπούς μεγέθους στις εισόδους και εξόδους αυτών των ρυθμιστών, καθώς είναι κρίσιμοι για την επιτυχή λειτουργία.

Τέλος, ρίχνουμε ένα Flip-Flop για κάποιο έξυπνο διακόπτη το οποίο θα χρησιμοποιήσουμε με τα κουμπιά ενεργοποίησης και απενεργοποίησης που είναι εγγενή στη θήκη της αριθμομηχανής.

Βήμα 4: Σχεδιασμός κυκλωμάτων ελέγχου

Το σχήμα για το κύκλωμα ελέγχου είναι σχετικά απλό.

Χρησιμοποιούμε το JTAG του ATmega για τον εντοπισμό σφαλμάτων στη συσκευή.

Συνδέουμε τη μονάδα Bluetooth σε μία από τις διεπαφές MCUs UART που ρίχνουν κάποιες αντιστάσεις ασφαλείας για να διασφαλίσουμε ότι δεν θα δούμε ποτέ τάση μεγαλύτερη από 3,3 V στη μονάδα Bluetooth. Το διαχωριστικό αντίστασης είναι απαραίτητο καθώς το MCU τρέχει από τη ράγα 5 V (το MCU δεν θα μπορούσε να τρέξει από τη ράγα 3,3 V επειδή τα 3,3 V είναι ανεπαρκή για την υψηλή λογική LCD).

Η οθόνη LCD συνδέεται απευθείας με I/O γενικής χρήσης στο MCU. Για τον πείρο αντίθεσης χρησιμοποιείται διαχωριστής τάσης. Εναλλακτικά, ένα ποτενσιόμετρο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί εδώ. Ωστόσο, μου αρέσει η στιβαρότητα ενός στατικού προϊόντος που συνοδεύεται από ξεχωριστές αντιστάσεις για να ρυθμίσετε την αντίθεση.

Προσθέστε μερικούς πυκνωτές αποσύνδεσης, ένα κρύσταλλο 16 MHz για το MCU, τραβήξτε αντιστάσεις για τα κουμπιά και ολοκληρώθηκε ο σχηματικός σχεδιασμός.

Βήμα 5: Σχεδιασμός PCB

Για το σχεδιασμό PCB χρησιμοποίησα το Altium Designer. Το πιο σημαντικό και δύσκολο κομμάτι του σχεδιασμού PCB ήταν στη μέτρηση των φυσικών διαστάσεων της αριθμομηχανής. Όχι μόνο ο πίνακας πρέπει να έχει το τέλειο πλάτος και ύψος για να ταιριάζει καλά στη θήκη της αριθμομηχανής, αλλά απαιτείται μια σειρά άλλων φυσικών διαστάσεων που πρέπει να πληρούνται. Οι οπές LCD πρέπει να έχουν τη σωστή θέση επάνω στο PCB για να ευθυγραμμιστούν καλά με το παράθυρο στη θήκη. Το PCB θα χρειαστεί αρκετές οπές για το πού περνούν οι βίδες από το πίσω μέρος της θήκης στο μπροστινό μέρος της θήκης. Τέλος, το PCB θα πρέπει να έχει μαξιλάρια για τα κουμπιά που ευθυγραμμίζονται καλά.

Ο σχεδιασμός του τακάκι για τα κουμπιά χρησιμοποιεί ένα τυπικό σχήμα με ενδιάμεσα φύλλα για να εξασφαλίσει υψηλή αξιοπιστία όταν το αγώγιμο στρώμα κουμπιών πιέζεται προς τα κάτω.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε κόψει τον χαλκό από το PCB χρησιμοποιώντας ένα "Keep Out Area" γύρω από την κεραία της μονάδας Bluetooth για να διασφαλίσετε ότι δεν υπάρχει συμβιβασμός στη συνδεσιμότητα σήματος. Ο κατασκευαστής μου αποφάσισε απροσδόκητα να κόψει ολόκληρο τον πίνακα εκεί που είχα σημειώσει, αλλά ευτυχώς αυτό δεν μου προκάλεσε κανένα πρόβλημα.

Βήμα 6: Κωδικός μακριά

Χρησιμοποίησα το AVR Studio με ένα παλιό πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων JTAG ICE για να κάνω όλη μου την κωδικοποίηση. Ο κωδικός μου δεν ήταν σε καμία περίπτωση κομψά γραμμένος, αλλά όλα λειτούργησαν καλά στο τέλος. Κατέληξα να χρησιμοποιώ 64Kbytes από τα 128Kbytes της διαθέσιμης μνήμης flash.

Η μονάδα Bluetooth είναι πραγματικά πολύ ισχυρή. Κατάφερα να δώσω στη συσκευή μου τη δυνατότητα σύνδεσης με άλλες αριθμομηχανές, iPhone και Android.

Οι απαιτήσεις για κωδικοποίηση είναι η γνώση των ελεγκτών LCD της Hitachi, οι βασικές δεξιότητες προγραμματισμού AVR και η κατανόηση του τρόπου αλληλεπίδρασης με μια περιφερειακή συσκευή μέσω εντολών AT και UART.

Ευχαριστώ πολύ για το διάβασμα!

www.rubydevices.com.au/productSelect/RubyCalculator

www.ebay.com.au/itm/Text-Messaging-Calculat…