Osu! Klaviatūra: 8 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Neseniai pradėjau žaisti ritmo žaidimą, vadinamą osu! ir pamačiusi vaizdo įrašą apie komercinę mini klaviatūrą pagalvojau, kad būtų įdomus projektas pačiam ją sukurti. Neilgai trukus nusprendžiau, kad būtų gera idėja jį įtraukti į instrukcijas kaip savo pirmąjį projektą.

Jei norite tiksliai pakartoti šį projektą iki paskutinės instrukcijos, būkite mano svečias, tačiau kai kurie mano pasiūlymai nėra pagrįsti žemiausia kaina ar geriausia kokybe. Kai kurie komponentai pasirenkami beveik vien todėl, kad turėjau juos gulėti. Jei sugebėsite tai išspręsti, raginu jus pritaikyti savo projektą.

1 pastaba: naudojami SMD komponentai (smulki elektronika), taigi, jei pakartosite šį projektą, reikalingi litavimo įgūdžiai. galbūt bus pridėta lengvai lituota versija, tačiau šie šviesos diodai nėra pakuotėje

2 pastaba: kodą atnaujinau kelis kartus ir dabar pasiekiu 3 versiją. Aš palieku visą kodą internete, bet rekomenduoju naudoti paskutinę versiją. Šiuo metu jis neturi LED funkcijų, tačiau turėtų būti geriausias.

1 žingsnis: medžiagos ir paaiškinimai

Priklausomai nuo to, kaip kuriate projektą, jums gali prireikti įvairių komponentų, tačiau šiuos komponentus naudojau aš. Jei turite laiko ir norite sutaupyti pinigų, užsisakykite aliexpress formą ir neužsisakykite PCB.

1 „Arduino pro micro +“USB kabelis

3 raudoni „Kailh BOX“jungikliai

3 10k rezistorius (0805 SMD)

3 100nF kondensatorius (0805 SMD)

4 APA102 rgb LED (5050 SMD)

3 raktų dėžės

1 Šiame projekte pateikta spausdintinė plokštė (PCB)

Šiame projekte pateikiamas 1 3D spausdintas dėklas

Kodėl aš naudoju „Arduino pro micro“?

Dauguma arduino plokščių, tokių kaip „Uno“(„Atmega328“), nepalaiko vietinio USB ryšio. Taip, jūs galite juos labai lengvai užprogramuoti per USB ir manau, kad yra būdų, kaip tai padaryti, tačiau man patinka, kad tai būtų paprasta, kai kalbama apie USB ryšį, ir aš nežinau, ar problemos yra tokios pat reaguojančios. Šios plokštės naudoja išorinį lustą, kad būtų galima prisijungti prie USB, tuo tarpu „Arduino pro micro“(„Atmega32U4“) yra įmontuotas.

Jungikliai

Yra daug mechaninių jungiklių, kuriuos galite naudoti. Linijinis, liečiamas ar spustelėjantis iš „Kailh“arba „Cherry MX“. Pasirinkite, kas jums patinka. Aš naudoju „Kailh“jungiklius, nes jie buvo pigūs „Ailexpress“. Jei nuspręsite naudoti PCB, jums reikės „Kailh BOX“jungiklių. Spalva lemia jausmą.

Elektroniniai komponentai

Šiame skyriuje apie juos nėra daug ką paaiškinti, tačiau jei nenaudojate PCB, rekomenduoju tik įprastus lovio skylių komponentus, kad būtų lengviau lituoti. Deja, naudojamų šviesos diodų nėra pakuotėse su skylėmis. Taip pat nerekomenduočiau naudoti laidų SMD pakuotėse, nebent esate labai įsitikinę savo litavimo įgūdžiais. Net ir naudojant SMD ant PCB yra „pažangių“litavimo įgūdžių.

Korpusas

Aš siūlau būstą šiame projekte, tačiau šiuo metu jis yra ydingas. Norint pritvirtinti varžtus, reikia atlikti pakeitimus, šviesos diodų angos nėra optimalios, „arduino“yra atidengtas ir reikia iškirpti dalį, kad USB tilptų. Ateityje gali būti pridėtas naujas būstas. Jei turite 3D spausdintuvą, eikite į priekį ir atsispausdinkite, tačiau nesistenkite atspausdinti šio sugadinto dėklo, jei to neturite ir tiesiog naudokite tam tikrą projekto dėžutę.

2 žingsnis: schema

Šio projekto schema yra gana paprasta, tačiau noriu paaiškinti komponentus žmonėms, kurie domisi ir nežino šio įgyvendinimo.

Perjunkite jungtis prie „Arduino“

Jungikliai yra prijungti prie „Arduino“kaiščių 0, 2 ir 3, nes tuos kaiščius galima naudoti kaip išorinius pertraukiklius. Tai išsamiau paaiškinta kodų skyriuje.

Atjungimo grandinė

Kairėje schemos pusėje yra grandinė, kuri nukopijuojama 3 kartus. Ši grandinė naudojama jungikliui išjungti. Kad žinotumėte, kas yra debouncing, turite suprasti perjungimo jungiklį ir tai nėra sunku suprasti.

Pirmiausia pažiūrėkite į šį modeliavimą, kad nupieštumėte pirmąją nuotrauką (greitai spustelėkite jungiklį ir pažiūrėkite į žemiau esantį signalą)

Kai paspausite arba atleisite jungiklį, jis atšoks ir jūsų signalas keletą kartų keisis aukštu ir žemu greičiu keletą milisekundžių. „Arduino“yra tikrai greitas ir per šį trumpą laiką skaito kiekvieną aukščiausią ir žemiausią lygį. Programa siųs klavišo paspaudimą arba atleis kiekvieną kartą, kai bus nuskaitytas didelis ar žemas lygis, todėl kiekvieną kartą paspaudus kompiuteris bus kelis kartus paspaudžiamas. Netinka ritmo žaidimui.

Ši atjungimo grandinė sulėtins krentantį signalo kraštą. Signalas „Arduino“negalės pasikeisti taip greitai, kaip atsitinka, todėl jis bus perskaitytas vienu paspaudimu. Nesijaudinkite, kad kitai tikrai spaudai jis sulėtės, nes taip bus.

Išplėstinė:

„Atmaga32U4“nuskaito skaitmeninę žemą temperatūrą esant 0,2 Vcc - 0,1 V = 0,9 voltui. Kondensatoriaus įtampa bet kuriuo jo iškrovimo momentu yra Vcc * e^(-t/RC). Jei matuojate skirtingą jungiklio atjungimo laiką, galite apskaičiuoti savo rezistoriaus ir kondensatoriaus vertes.

formulės forma

Šviesos diodai

RGB šviesos diodai yra APA102 šviesos diodai, kuriuos galima adresuoti atskirai naudojant laikrodį ir duomenų liniją. Kad jie veiktų, nereikia jokių išorinių komponentų. Daugeliui šviesos diodų turėtumėte naudoti kondensatorių, lygiagrečią 5 voltų ir įžeminimui, tačiau tik su 4 šviesos diodais jums to nereikia.

3 žingsnis: plokštės dizainas

PCB buvo sukurtas naudojant JLCPCB. Aš jų neremiu, tačiau pigių prototipų dėka jie gamina puikius PCB. Už 2 dolerius gausite 10 tos pačios lentos, bet man siuntimas kainavo apie 11 dolerių. Jei nebūtinai norite rgb apšvietimo ir planuojate pagaminti tik vieną, turėtumėte apsvarstyti galimybę sukurti klaviatūrą be PCB.

Lentos dizainas buvo gana tiesus. Man reikėjo pridėti tik jungiklių komponentą, bet pažiūrėjęs kai kuriuos vaizdo įrašus supratau. Vienintelis dalykas, kurį supratau, yra tai, kad skylės yra šiek tiek per arti jungiklių.

Norėdami užsisakyti PCB, eikite į https://jlcpcb.com/ ir pasirinkite 2 sluoksnių parinktį. Jis paprašys jūsų „Gerber“failo. atsisiųskite „.zip“failą ir vilkite jį į langą. Jums nereikia jo išpakuoti. Nustatymai turėtų būti tinkami ir galite tęsti užsakymą.

4 žingsnis: dėklo projektavimo ir surinkimo patarimai

Dizainas

Kaip minėta anksčiau, mano dizainas yra su trūkumais, bet jūs vis tiek galite jį atspausdinti, jei norite. dizainas buvo sukurtas naudojant „Fusion 360“. Tai nemokama 3D modeliavimo programinė įranga, o su mano išradėjų ir solidworks patirtimi buvo gana lengva dirbti. Ant korpuso kampų esantys apskritimai neleidžia luptis nuo spausdinimo lovos.

Jei susikuriate savo bylą, tik vienas dalykas yra tikrai svarbus. Jungikliai turi būti tvirtai uždėti ir negali judėti. Pateikiau kvadratinių išpjovų nuotraukas su matmenimis, kad galėtumėte jas naudoti savo dizainui, jei naudojate „Kailh BOX“jungiklius.

Surinkimas

Dabar jūs turite visus komponentus, reikalingus surinkimui. Yra užsakymas surinkti šią pirmąją versiją, nes jungikliai yra lituoti.

1. Lituokite SMD komponentus. tai rezistoriai, kondensatoriai ir šviesos diodai.

2. Lituokite „Arduino pro micro“.

3. Prieš litavimą įdėkite 3 jungiklius į 3D spausdintą dangtelį. Lituoti jungiklius dangtelio negalima nuimti. Nerekomenduojama išjungti jungiklių litavimo ir gali juos sugadinti.

4. Dabar lituokite jungiklius vietoje. Padarykite tai kuo greičiau, nes plastikiniai jungikliai gali juos ištirpinti ir sugadinti arba smarkiai sumažinti paspaudimų skaičių.

5. Įdėkite surinktą dangtelį į 3D spausdintą dėklą ir pritvirtinkite juostele arba varžtais, jei jie netrukdo klavišų dangteliams.

6. Padėkite „keyCaps“ant jungiklių ir baigsite.

Rekomendacijos

Įkėlę kodą, išlydykite arba užmaskuokite arduino šviesos diodus. Šviesos diodus malonu turėti, jei jūsų kodas neįkeliamas, bet nėra malonu žiūrėti kaip į gatavą produktą. Reikalingi įgūdžiai ir smailūs pincetai.

Taip pat kai kurios rankenos apačioje yra patogios, kad neslystų ir leistų sklisti rgb šviesai.

5 veiksmas: kodas V1 (aparatinės įrangos išjungimas)

Šio projekto kodas nėra pritaikytas pradedantiesiems, todėl jei tik pradedate programuoti arduino, šis kodas gali jus šiek tiek išgąsdinti. Tačiau aš stengiuosi kuo geriau paaiškinti, kas vyksta. Kai kurie dalykai bus paaiškinti vėliau šiame tekste, taigi, jei turite klausimų, pirmiausia perskaitykite visą.

Įkeliamas kodas

Pirmiausia atsisiųskite visus 3 „.ino“failus ir įdėkite juos į vieną aplanką. Jei neturite „Arduino IDE“, tiesiog atsisiųskite jį nemokamai oficialioje arduino svetainėje.

Prijunkite „Arduino“prie kompiuterio ir atidarykite „OSU_Keyboard_code_V1.ino“. Įrankių lentoje pasirinkite „Arduino/Genuino Micro“. Taip pat skiltyje Įrankiai pasirinkite tinkamą COM prievadą. Tai kartais gali pasikeisti. Jei norite įkelti kodą į „Arduino“, tiesiog spustelėkite rodyklę viršutiniame kairiajame ekrano kampe ir palaukite, kol apačioje kairėje bus nurodyta, kad jis baigtas.

OSU_Klaviatūros_kodas_V1

Įskaitant ir apibrėžiant

Pirmiausia turite įtraukti klaviatūros biblioteką. Tai leidžia naudoti „Arduino“kaip klaviatūrą.

Toliau apibrėžiu kai kurias vertybes. „Define“yra kaip kintamasis, tačiau jie negali keistis, kol programa veikia. Pirmieji 9 skirti klaviatūros simboliui, arduino PIN kodui ir prievado bitams.

Tada LED duomenų ir laikrodžio prievado bitai.

Taip pat apibrėžtas šviesos diodų skaičius ir kintamas spalvų rato kampas.

Sąranka

Ši kodo dalis bus vykdoma tik vieną kartą, kai „arduino“bus prijungtas.

Pirmiausia šviesos diodų laikrodis ir duomenų kaiščiai nustatomi kaip išėjimai, o jungiklių kaiščiai - kaip įėjimai. Tai yra išplėstinė pinMode () versija. Jei jus domina, ieškokite „tiesioginio manipuliavimo uostu“.

Keyboard.begin () paprasčiausiai pradeda USB ryšį kaip klaviatūra.

Kiti 3 pertraukimai yra susieti su jungiklio kaiščiais. Kiekvieną kartą, kai aptinkamas jungiklio kaiščio pakeitimas, bus vykdoma maža programa. Ši maža programa bus kuriama toliau.

Kilpa

Ši dalis nuolat kartosis, kol arduino yra įjungtas.

Aš jį naudoju tik norėdamas pakeisti ir atnaujinti šviesos diodų spalvą.

Nutraukia

Čia atliekamos mažos programos, kurios bus vykdomos tik tada, kai bus aptikta jungiklio kaiščių kaita. Jie yra identiški, išskyrus tai, į kurį kaištį jie reaguoja.

Pirmiausia ji patikrina, ar mygtukas yra paspaustas ar atleistas, ir siunčia teisingą klaviatūros komandą.

LED (paaiškinta kita tvarka)

Jei jums įdomu, kaip valdomi šviesos diodai, turėtumėte pažvelgti į APA102 duomenų lapą.

„OneBit“

Tai vėlgi tiesioginio prievado manipuliavimo skaitmeninio rašymo versija.

Pirmiausia ji patikrina, ar turėtų siųsti 0 ar 1, ir atitinkamai ištraukia duomenų kaištį žemai arba aukštai. Tada jis labai trumpai užrašo laikrodžio kaištį ir vėl žemą.

„OneByte“

Tai kartojasi „OneBit“8 kartus su ciklu „už“. Jis skaito pirmąjį bitą baite ir perduoda jo reikšmę funkcijai „oneBit“ir daro tą patį kitiems 7 bitams.

LedData

Tai kartoja „oneByte“4 kartus, kad būtų pateikti duomenys, reikalingi vienam LED. Pirmasis baitas prasideda 111xxxxx ir 5 bitų ryškumo reikšmė xxxxx vietoje. Ryškumą galima nustatyti nuo 0 iki 31 (2^5 = 32 lygiai).

Kiti 3 baitai yra mėlynos, žalios ir raudonos vertės. Vienas baitas kiekvienai spalvai.

SpalvaRatasŠisLedas

Ši funkcija vadina „ledData“suteikia jai rgb spalvas, priklausomai nuo spalvų rato kampo.

16 bitų vertė yra dividendas iš 6 vienodai išdėstytų 60 laipsnių dalių. Žiūrėdami į paveikslėlius galite geriau suprasti.

(taip pat pateikiama 8 bitų versija, bet pakomentuota, nes ji per daug mirguliuoja)

StartEndFrame

Pradžios rėmelį reikia naudoti kiekvieną kartą, kai norite siųsti naujas spalvas į lemputes ir atnaujinti tikrąją lempučių spalvą

Aš naudoju tik pradžios rėmelį, nes galinio rėmo nereikia. Pradinis kadras yra 4 baitai iš 0. Baigiamasis rėmelis yra 4 baitai iš 255 (11111111).

6 veiksmas: „Code V2“(programinė įranga išjungiama naudojant laikmačius)

Po kurio laiko žaidimo pastebėjau kai kurias dvigubo paspaudimo problemas, susijusias su aparatūros išjungimu. Tai galima išspręsti naudojant kai kuriuos kitus vertės rezistorius ar kondensatorius, tačiau kadangi mygtukai ir dangtelis nėra nuimami, maniau, kad programinės įrangos išjungimas būtų puikus sprendimas. Programinės įrangos išjungimas turėtų veikti, ar įdiegtas aparatinės įrangos atjungimas, ar ne. Dabartinėje sąrankoje aš nenuėmiau dangčio, todėl tiesiog palikau rezistorius ir kondensatorius.

Neaiškinsiu kodo taip plačiai kaip ankstesnėje versijoje, nes jį paaiškinti yra šiek tiek sunkiau.

Iš esmės dauguma kodų veikia taip pat, o LED kodas nepaliestas. pasikeitė tai, kad išoriniai pertraukimai nebenaudoja arduino funkcijų. Dabar jis veikia grynu C kodu. O dabar pridėta programinės įrangos pertraukimas. Tam aš naudoju AVR laikmačius tam tikrą laiką palaukti, kol atšokimas sustos. Kadangi laikmačiai yra pertraukiami, atsijungimo laikas neturi įtakos tam, kas vyksta cikle.

Vienintelis minusas, kurį galiu sugalvoti, yra tai, kad arduino uždelsimo funkcijų nebegalima naudoti. Kadangi atidėjimo funkcijos naudoja laikmatį 0, o ši programa naudoja 0 laikmatį, kad atsijungtų.

Nuotraukoje galite pamatyti, kaip maždaug veikia kodas. Mem bitas rodo, ar veikia laikmatis. Tai, kas nėra pavaizduota, yra ta, kad mygtuko paspaudimo pabaigoje įvestis yra maža. Tokiu atveju bus išsiųstas tik klavišo paspaudimas, kol mygtukas jau atleistas. Tai reiškia, kad raktas bus laikomas nuspaustas tiek, kiek tai susiję su kompiuteriu. Dėl šio reto išimties tikrinimas bus iš anksto suformuotas, kai pasibaigs laikmatis. Jei laikmačio pabaigoje mygtukas nepaspaudžiamas, bus išsiųsta klavišo atleidimo komanda.

7 veiksmas: kodas V3 (programinės įrangos perkrovimas naudojant vertikalų skaitiklį) (rekomenduojama) (nėra šviesos diodo)

Šis kodas taip pat turi versiją, kur jums nereikia nuleidžiamų rezistorių. Būtinai prijunkite kiekvieną mygtuką prie įvesties ir GROUND! Naudojamas įmontuotas traukimas

Taip pat patyriau keletą neregistruotų spaudų kodui V2. Manau, kad kodas tiesiog tapo per daug sudėtingas su laikmačiu ir išoriniu pertraukimu, ir galbūt praleidau kai kurias išimtis. Dėl šios priežasties aš pradėjau nuo nulio ieškodamas internete programinės įrangos išjungimo metodų.

(sąžiningai, bent pusė šio projekto šiuo metu tapo mygtuko išjungimu)

Po kelių paieškų radau šį įrašą:

www.compuphase.com/electronics/debouncing….

Tiesą pasakius, man prireikė nemažai laiko, kol visiškai supratau, kaip tai veikia. Tai apima gana sudėtingas bitų manipuliacijas, tačiau pabandysiu tai padaryti kuo lengviau. Tačiau mano paaiškinimai bus tik įrašo papildymas, todėl turėtumėte bent perskaityti „vertikalius skaitiklius“, „anotacinį įgyvendinimą“ir „delsos mažinimą“.

Mano paaiškinimas

Pridėta laiko schema (sukurta „WaveDrom“) turėtų apsunkinti bent šiek tiek suprantamą bitų matematiką. Atkreipkite dėmesį, kad paveikslėlyje yra 2 skaitikliai, bet mano kodas - 3. Tai reiškia ilgesnį atsijungimo laiką.

Vienas bitas už vertę

Naudojant vertikalų skaitiklį, vienu metu galima vienu metu atjungti kelis mygtukus lygiagrečiai. Visos vertės yra baitų (uint8_t) ir susideda iš 8 bitų. mums nerūpi, kokią vertę turi bet kuris iš šių baitų, o mus domina patys bitai. Kiekvienas atšaukiamas mygtukas naudoja tik vieną bitą iš kiekvieno baito. Pirmasis mygtukas naudoja tik pirmąjį kiekvieno baito bitą, antrasis mygtukas naudoja antrąjį bitą ir pan.

Visi tuo pačiu metu

Naudojant bitų matematiką, šiuos kaiščių atjungimus galima atlikti lygiagrečiai. Ir nors bitų matematika yra gana sudėtinga, ji yra labai efektyvi procesoriui.

Naudojant 8 bitų duomenų tipą, tai galima padaryti naudojant 8 mygtukus. Naudojant didesnius duomenų tipus, vienu metu galima atlikti daugiau nukrypimų.

Sumažėjimas

Išjungimo rutina vykdoma kas 1 milisekundė su laikmačio pertraukimu.

paspaudus mygtuką, būsena „State“, kuri yra išjungta, iš karto sumažės, o tai rodo mygtuko paspaudimą. Kad atpažintumėte atleidimą, mygtukas turi būti pakankamai aukštas pakankamai ilgai, o tai reiškia, kad tam tikrą laiką jis neatšoko. Perjungimas naudojamas mygtuko pakeitimui nurodyti. Skaitikliai naudojami…. skaičiuojant, kiek laiko nebuvo atšokimo.

Delta rodo skirtumą tarp įvesties ir atjungtos būsenos. Tik tada, kai yra skirtumas, skaitiklis bus skaičiuojamas. skaitiklis bus atstatytas, kai bus aptiktas atšokimas (delta yra 0).

8 žingsnis: rezultatas

Jei viskas klostėsi gerai, dabar turėtumėte turėti veikiančią klaviatūrą, kad galėtumėte žaisti Osu! ant. Aš asmeniškai nepastebėjau jokio vėlavimo. Jei tai padarysite, praneškite man. Taip pat, jei yra kokių nors klausimų, nedvejodami klauskite bet ko.

Ankstesni paminėjimai apie V2 nėra skirti pažadui, todėl neatidėkite šio projekto, nes norite laukti V2.

Tikiuosi, kad jums patiks klaviatūra!

Osu! Pavadinimas: Thomazzz3

Problemų sprendimas

Jei manote, kad turite problemų su klaviatūra, pirmiausia atidarykite teksto rengyklę ir trumpai paspauskite kiekvieną klavišą.

Ar neveikia vienas ar keli raktai?

Gali būti, kad litavimo metu sugadinote jungiklį viduje. Jei turite multimetrą, įjunkite tęstinumą/pyptelėjimą, padėkite jį lygiagrečiai jungikliui, kol „Arduino“nėra prijungtas, ir paspauskite klavišą. Turėtų pypt.

Ar ką tik įvesti simboliai atitinka klavišus, kuriuos sukonfigūravote „Osu“! ?

Pakeiskite arduino kodo simbolius pirmuose 3 #Defines ('' yra nereikalingas!).

Arba pakeisk savo Osu! nustatymus, kad galėtumėte naudoti sukonfigūruotus klavišus.

Ar vienas ar keli klavišai kartojami kelis kartus?

Atjungimo grandinė greičiausiai neveikia jūsų jungikliams arba nėra tinkamai lituojama. Patikrinkite litavimo jungtis. Jei vis tiek pasitaiko, išbandykite 1uF kondensatoriaus vertę. Tai bus labai sunku PCB vartotojams.

Jei turite problemų su šviesos diodais

Ar šviesos diodai mirksi?

Lituoklio jungtis gali būti laisva. Jei naudojate PCB, įsitikinkite, kad litavimo skarda tikrai tekėjo ant spaudinio pagalvėlės.

Ar neveikia nė vienas šviesos diodas arba nustoja veikti tam tikras šviesos diodų skaičius?

Patikrinkite, ar nėra trumpųjų jungčių tarp pirmojo šviesos diodo jungčių (sekite takelius) ir patikrinkite, ar gerai prijungta skarda yra „Arduino“išėjimuose ir vėl pirmasis šviesos diodas. Jei patvirtinama, kad jis teisingas ir vis dar yra defektas, gali tekti pakeisti pirmąjį šviesos diodą.

Jei tai išsprendžia, jei reikia, pakartokite kitiems šviesos diodams.