„Arduino“nešiojamasis darbastalis 3 dalis: 11 žingsnių

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

Jei peržiūrėjote 1, 2 ir 2B dalis, tai kol kas šiame projekte nebuvo daug „Arduino“, tačiau tai yra tik keletas plokščių laidų ir tt, o infrastruktūros dalis turi būti pastatyta prieš poilsio darbai.

Tai elektronikos ir „Arduino“kodas. Ankstesnėje 2B instrukcijoje pateikiama išsami informacija apie maitinimo šaltinį.

Šiame skyriuje yra nešiojamasis darbastalis su šiomis funkcijomis

TFT jutiklinis ekranas, kuriame yra ekranas, kurį valdo „Arduino Mega“, kad būtų galima pateikti šiuos dalykus

1. 8 skaitmeniniai ekranai, išjungti/įjungti/svyruoti
2. 4 įtampos rodmenys
3. 3 srovės/įtampos rodmenys
4. E24 atsparumo matuoklis (nes nebegaliu skaityti spalvų juostų)

Pridėsiu ir kitų dalykų, bet tai buvo mano pradinis tikslas. „Arduino“kode taip pat yra serijinis ekranas, I2C ekranas, talpos matuoklis, skaitmeniniai jungikliai ir osciloskopas, kuriuos pridedu laikui bėgant. Taip pat nesu visiškai nusprendęs, ar verta pridėti 3V3 maitinimo šaltinį, kintamą maitinimo šaltinį ar maitinimo įtampos/srovės stebėjimą. Iki šiol tai buvo sukurta naudojant „Mega“, bet aš taip pat ketinu perkelti kai kurias funkcijas į atskiras I2C prieinamas grandines, skirtas mikroschemas arba užprogramuotus „Atmel 328“, kurie lengviau pritaikys kitą valdiklį.

Prekės

5 x 16 krypčių antgalių lizdai

5 x 8 krypčių „dupont“lizdai, iš tikrųjų pagaminti iš ilgų 40 krypčių vienkartinių lizdų, supjaustytų iki reikiamo ilgio

1 x 3,5 colio jutiklinis ekranas ILI9486 TFT

1 x „Arduino Mega 2650“

Atskiri komponentai

Kaip rašoma tekste, kai kurių iš jų vertė nėra visiškai fiksuota, o jei praleisite funkciją, jos visai nereikės:)

Skaitmeninis įėjimas

16 x 10K rezistoriai

Analoginis įėjimas

1 x TL074 keturių „jfet opamp“, tai turėjau kaip atsarginį, viskas, kas panašu, bus naudinga:)

4 x 68K ir 4 x 430k rezistoriai, naudojami kaip įtampos skirstytuvai.

4 x 1N4001 ar pan

Atsparumo matuoklis

1 x TL072 dvigubas „jfet opamp“, tai turėjau kaip atsarginį, viskas, kas panašu, bus naudinga:)

1M0, 300k, 100k, 30k, 10k, 3k, 1k, 300R (Jei šios vertės pakeistos, „Arduino“kodas turi būti atnaujintas)

1 žingsnis: Elektronikos apžvalga

Pilką konsolę aš sukūriau prieš 30 metų ir ji vis dar reguliariai naudojama, tačiau laikai bėgo. Jame yra du maitinimo šaltiniai kairėje, centrinis garso stiprintuvas viduryje, su vidiniu garsiakalbiu ir osciliatorius kairėje. Šiais laikais daugumai mano grandinių reikia tik maitinimo šaltinio, o iš to - tik teigiamo bėgio. Reikėjo kažko kitokio, taip pat etikečių, be kurių gyvenau, ir aš tai padariau.

Pagrindiniai projekto dėžutės elektronikos reikalavimai buvo maitinti naujesnes grandines naudojant „Arduino“arba „Raspberry PI“, todėl 5 V buvo būtini, kaip ir USB lizdai. Šviečiantys jungikliai nurodo, ar maitinimas įjungtas, ar ne, ir bandydamas reguliariai turiu sukurti mažas pagalbines grandines, kad laikinai rodytų būseną. Turiu didelių gabaritų skaitiklių dėžę, kuri sunaudoja daug vietos suolelyje, o svarbiausia - man reikia ekrano, kurį galėčiau lengvai perskaityti, kai mano regėjimas pablogėja. Taigi man reikia skaitmeninių ekranų, įtampos matuoklių, srovės matuoklių ir šiuo atveju šiek tiek prabangos, kaip pasipriešinimo matuoklis, kad galėčiau greitai atpažinti E24 serijos rezistorius - viskas 15 cm atstumu nuo projekto lentos ir kompaktiškame nešiojamajame dėkle.

Pagrindinis PSU, aprašytas ankstesniame straipsnyje, maitina dangtį, naudodamas 40 krypčių juostinį kabelį, leidžiantį sujungti du, kai dangtis uždarytas. Tai suteikia jungiamus 5 V ir 12 V maitinimo šaltinius skydo elektronikai ir duonos plokštei.

Visas maitinimo ir signalo įvestis užtikrina 2x8 krypčių PCB antraštės lizdai lygiagrečiai su 8 krypčių dupont lizdu. Tai tikriausiai yra per daug, dauguma duonos lentų turi maitinimo bėgius, tačiau tai buvo lengva padaryti.

Maitinimo lizduose pagrindinis maitinimo šaltinio 0 V bėgis yra bendras visiems šaltiniams ir yra prieinamas. Viršuje yra 5 V maitinimo šaltinis, įjungtas pagrindinis įrenginys, o virš jo yra du tiekiami +12 V ir -12 V maitinimo šaltiniai, kurie šiuo metu yra fiksuoti, nors aš turiu idėją nulaužti tiekimą, kad jis būtų kintamas, ir pateikti 3,3-20 V kintamas tiekimas.

2 žingsnis: Elektronika

Aš paskelbiau duonos lentos ekrano atspaudus, kaip atrodo grandinė, pastatyta ant matricos plokštės, schemą kaip PDF ir originalius Fritzing failus. Tai nėra ypač sudėtinga elektronika ir yra skirta ribojantiems rezistoriams, buferiniams stiprintuvams ir ventiliatoriaus jungtims montuoti „Arduino“plokštėje. Tačiau yra keletas vaizdų, kurie šiek tiek aiškiau parodo daugybę ryšių. Dauguma laidų buvo pagaminti iš standartinio ilgio iš anksto užspausto dvigubo juostinio kabelio, surinkto į kelių krypčių korpusus, kad juos būtų lengviau prijungti ir patikimiau.

„Arduino Mega 2650“yra sumontuotas dangtelyje su USB jungtimi, kurią galima programuoti. Jis valdo jutiklinį TFT ekraną, naudojamą rodyti visus išėjimus ir įėjimus.

8 skaitmeniniai įėjimai yra prieinami per 2 x 8 krypčių PCB antraštę ir jų būsena rodoma ekrane, jei pasirinkta ši funkcija. Tai paprastas įjungimo/išjungimo ekranas, raudonas, žalias. Galiu pridėti svyravimą kaip būsimą pakeitimą.

4 įtampos įvestys taip pat prieinamos per PCB antraštę ir įtampos skirstytuvas - ekrane rodoma įtampa. Kiekviena įvesties įtampa priekiniame skydelyje, atsižvelgiant į bendrą žemę, perduodama dalijimui iš 7 įtampos skirstytuvo, o po to buferuojama vienu iš keturių stiprintuvų TL074, sukonfigūruotame kaip lyginimo stiprintuvas, kad būtų išvengta nelaimingų atsitikimų su neigiama įtampa. Būtų malonu tam tikru etapu pridėti poliškumo nuorodą, bet ne šį kartą. Išėjimas iš kiekvieno operacinio stiprintuvo yra į vieną iš „Arduino“ADC įėjimų.

Kita PCB antraštė atskleidžia tiek nuoseklųjį, tiek I2C ryšį. Tai buvo padaryta, kad būtų galima įdiegti serijinio ekrano konsolę ir pagrindinę I2C identifikavimo funkciją.

Įtampos/skaitmeniniai įėjimai gali pasirodyti ne visi reikalingi, todėl jie gali būti perkonfigūruoti taip, kad suteiktų skaitmeninius perjungimo išėjimus.

„Arduino“maitina įtampos skirstytuvo pasipriešinimo matricą, kad užtikrintų atsparumo matuoklio funkcionalumą. Prieš tai „Arduino“nuskaito ir apskaičiuoja varžą, jos išvestį buferizuoja op-amp (pusė TL072). Tai nėra tikslus pasipriešinimo matavimas, bet greitas E24 serijos verčių nustatymas, nors šiek tiek kalibravus jis galėtų būti naudojamas kaip pagrindinis skaitiklis. Jo veikimas yra aptikti, kai ant dviejų priekiniame skydelyje sumontuotų spyruoklių yra mažesnis nei 9M9 pasipriešinimas, ir tada selektyviai perjungti 5 V į kiekvieną skirstytuvo masyvo rezistorių, kol bus išmatuota arčiausiai 2,5 V esanti vertė arba pasirinktas paskutinis rezistorius. tada apskaičiuojami ir palyginami, kad būtų nustatyta artimiausia E24 vertė. 5 V šaltinis gaunamas iš skaitmeninių išėjimų 3-10 „Arduino“, kurie yra sukonfigūruoti kaip didelės varžos įėjimai tarp kiekvieno matavimo, kad būtų sumažintos klaidos. „Arduino“kaiščiai D3-10 buvo sąmoningai naudojami kaip būsimas papildymas gali būti talpos matuoklis, naudojant šių išėjimų PWM galimybes, o tai gali būti tik programinės įrangos pakeitimas.

Modifikuota INA3221 plokštė suteikia papildomus įtampos ir srovės matavimus per I2C sąsają su įėjimais iš priekinio skydelio. Viskas sujungta naudojant trumpiklius, kad ateityje būtų lengva perkelti funkcijas.

3 žingsnis: INA3221 įtampos/srovės įvestis

Tai buvo skirta greitai išspręsti įtampos/srovės matavimus dėžutėje, tačiau paaiškėjo, kad, kaip įdiegta mano įsigytoje plokštėje, ji buvo skirta akumuliatoriaus įkrovimui stebėti, todėl turėjo būti pakeista, kad būtų pateikti trys nepriklausomi matavimai. Jei kurdami šį projektą galite įsigyti INA3221 plokštę, kuri įgyvendina šį lustą pagal duomenų lapą, tai nėra būtina.

Žvelgiant į paveikslėlį, PCB pėdsakuose reikia padaryti tris pjūvius, kad būtų atskirti matavimo rezistoriai. Šių trijų rezistorių trinkelės taip pat turi būti nupjautos, kad būtų atskirtos nuo likusios PCB. Tada rezistoriai sujungiami su trinkelėmis, lituojant papildomus laidus kaip tiltus. Aš tai dokumentuoju, nes tai yra bendra lenta ir gali būti vienintelė.

Prijungimas prie plokštės iš priekinio skydo atliekamas per jungiamuosius laidus per matavimo rezistorius.

Plokštės galia paimama iš „Arduino 5V“kaiščių, kaip ir žemė, o I2C jungtys patenka į elektronikos PCB.

4 žingsnis: ekranas

Tai buvo „eBay“pirkinys, kurį galima įsigyti iš daugybės šaltinių ir yra ILI9486 maitinamas ekranas. Radau, kad jis geriausiai veikė su David Prentice MCUFRIEND bibliotekomis, tačiau prieš naudojimą jis turi būti sukalibruotas, todėl tiesiog reikėjo, kad vienas iš Davido pateiktų bibliotekos pavyzdžių būtų paleistas prijungus ekraną, vykdykite ekrane pateikiamas instrukcijas ir užsirašykite rodomus parametrus, įterpdami į „Arduino_Workstation_v01“kodo failą, jei jie skiriasi.

Šiam projektui jutiklinis ekranas yra būtinas, jis sukasi aplink, neturėdamas tam skirtų jungiklių ir galimybės tiesiog pridėti meniu ir funkcijas ateityje be daugybės laidų.

5 veiksmas: sujungimas

„Arduino Mega“yra ant dangčio LHS, o jo USB ir maitinimo prievadai yra prieinami iš korpuso išorės. RHS šalia „Arduino“yra elektronika, sumontuota ant matricos plokštės, o virš jos yra sumontuota INA3221 plokštė dangčio gale.

Taip pat LHS dangčio gale virš „Arduino“yra bendra įžeminimo jungčių plokštė, prie kurios prijungti visi pagrindai.

Kiek įmanoma daugiau laidų buvo sujungta į kelių krypčių jungtis. Dėl to grandines prijungti daug lengviau ir patikimiau, o abipusė jungčių atrama daugiapakopiame korpuse užtikrina geresnį atsparumą atsilaisvinimui. Toliau pateikiamas šių konsolidavimų sąrašas.

Visos jungtys buvo pridėtos logiškai, suteikdamos didžiausią prieigą prie ryšių užmezgimo mano gremėzdiškais pirštais, paliekant priekinio skydo jungtis iki galo, o paskutinės ekrano jungtys praeina per tvirtinimo angą. Ekranas buvo pritvirtintas 3D spausdintuvu.

6 veiksmas: konsoliduoti potencialūs klientai

1. Įtampos ir pasipriešinimo įėjimai į „Arduino ADC“prievadus, penki 20 cm laidai su atskiromis vyriškomis jungtimis viename gale, sujungti į šešių krypčių korpusą, kuriame yra tarpas, kad tilptų „Arduino“antraščių tarpas.
2. 4 krypčių 10 cm kabelis nuo keturių krypčių korpuso iki dviejų 2 krypčių korpusų, skirtų priekinio skydo įtampos kaiščiams prijungti prie plokštės.
3. 8 krypčių 10 cm kabelis nuo 2x4 krypčių antgalio iki 8 krypčių moterų
4. 4 krypčių 10 cm kabelis nuo 4 krypčių moterų korpuso iki 4 krypčių moterų korpuso, skirtas prijungti serijinį ir I2C prie priekinio skydelio
5. 4 krypčių 10 cm kabelis iš 4 krypčių korpuso į keturias atskiras jungtis, skirtas prijungti INA3221 prie priekinio skydelio
6. 4 krypčių 20 cm kabelis, skirtas keturių krypčių moterų korpusui prijungti prie keturių krypčių vyriško korpuso, kad būtų galima perkelti serijinius ir I2C iš „Arduino“į plokštės ventiliatorių.
7. 8 krypčių 10 cm kabelis nuo 8 krypčių moterų korpuso iki 8 krypčių moterų korpusas, skirtas skaitmeniniams įėjimams perkelti iš priekinio skydo į plokštę.
8. 8 krypčių 10 cm kabelis, skirtas 8 krypčių moteriškam korpusui prijungti prie vieno 3 krypčių vyriško korpuso ir vienas 5 krypčių korpusas, skirtas varžos skirstytuvui prijungti prie plokštės. Du korpusai naudojami nestandartiniam „Arduino“plokštės antraščių tarpui užpildyti.
9. 2 krypčių 20 cm kabelis, skirtas 2 krypčių moteriškam korpusui prijungti prie dviejų INA3221 maitinimo šaltinio jungčių.
10. 2 krypčių 10 cm kabelis, skirtas 2 krypčių moterų korpusui prijungti prie dviejų atskirų korpusų, kad būtų galima prijungti trečiąjį INA3221 monitoriaus jungtį prie priekinio skydelio.
11. 2 krypčių 10 cm kabelis, skirtas 2 krypčių moterų korpusui prijungti prie 2 krypčių korpuso, kad būtų galima prijungti INA3221 prie I2C fanout jungčių.

7 žingsnis: „Arduino“kodas

Šis projektas yra pagrįstas „Arduino Mega 2650“dėl paprastos priežasties, dėl kurios norėjau daug įvesties/išvesties prievadų, skirtų paprasto formato užduotims. TFT jutiklinio ekrano bibliotekos pagal nutylėjimą palaiko „Arduino Uno“ir turi būti redaguojamos, kad palaikytų „Mega“. Bibliotekų redagavimą palaiko originalus TFT kodo autorius, jis yra paprastas ir aprašytas kitame žingsnyje.

Jutiklinio ekrano naudojimas yra šios projekto dalies pagrindas, tačiau kadangi ekranas, kurį kažkas naudoja, gali skirtis nuo to, kurį naudojau, kodas tik atskiroms aparatūros funkcijoms priskiria atskiras procedūras, kad būtų galima nustatyti visus būtinus pakeitimus.

Čia yra įtraukta veikianti kodo versija ir ji bus atnaujinta, tačiau naujausi atnaujinimai bus „github“.

Pagrindinė kodo funkcija sukasi aplink ekraną, kiekvienas ekrano elementas turi įrašą viename masyve, kuriame yra elemento tipas, o ekrane jis rodo spalvą ir papildomus parametrus, pvz., Įvesties šaltinį. Šio masyvo ekrano kopija su komentarais parodyta aukščiau. Jame taip pat yra laukas, skirtas valdyti, ar jis turi būti rodomas ekrane, ar ne. Redaguojant šį masyvą, galima pridėti naujų funkcijų arba jas pašalinti. Kodo „ciklinė“rutina nuolat eina per šį masyvą, nuosekliai apdorodama kiekvieną tinkamą elementą ir paskui kartodama. Šiuo metu yra 6 skirtingi elementai.

Meniu elementai - juose nerodoma informacija, tačiau palietus vykdoma susijusi paprograma, nurodyta elemento parametruose

Skaitmeniniai elementai - ekrane rodomas kaip langelis raudonos arba žalios spalvos, atsižvelgiant į susieto skaitmeninio įvesties kaiščio būseną. Pavyzdinė konsolė yra prijungta prie 8 skaitmeninių kaiščių, tačiau ją galima padidinti arba sumažinti, kaip pageidaujama.

Analoginiai elementai - rodyti apytikslę įtampą, išmatuotą atitinkamame analoginiame kaištyje. Keturi iš pradžių nurodyti.

Tikslieji elementai - rodomas įvestis iš išorinio tikslaus volto/srovės matuoklio modulio. Jų yra tik trys, tačiau galima pridėti antrą ar trečią modulį.

Atsparumo elementas - tai vienas elementas, rodantis įvestį iš varžos matuoklio.

Prisilietimas - tai vienintelė rutina, kuri visada vykdoma siekiant nustatyti, ar ekranas buvo paliestas, ir tada priimti sprendimą pagal tai, kas buvo paliesta. ty jei meniu elementas, ką reiškia, kad jis bus rodomas toliau.

Ekranas turi tris būsenos režimus: įprastą, didelį ir visą ekraną, o visi elementai keičia savo veikimą, priklausomai nuo būsenos. Trys režimai pasirenkami iš meniu palietus elementą ir susijusią meniu parinktį.

Įprastas režimas - rodo 8 skaitmeninius įėjimus, keturis analoginius įtampos įėjimus, tris tikslumo elementus, pasipriešinimo elementą ir keturis meniu elementus. Meniu pasirinkus Normal, ekranas pereina į šį režimą.

Didelis režimas - pasirenkamas palietus bet kurį ekrano elementą, o po to - Didelis. Pasirinkus, tas elementų tipas yra vienintelis pasirinktas tipas ir to tipo elementai pertvarkomi taip, kad užpildytų visą ekraną.

Viso ekrano režimas - pasirenkamas palietus bet kurį ekrano elementą, po to - visą ekraną. Pasirinkus, tas elementas yra vienintelis rodomas elementas ir pertvarkomas taip, kad užpildytų visą ekraną, užtikrinant maksimalų to vieno elemento matomumą.

Norėdami pridėti papildomų funkcijų, turite pridėti šias procedūras

„piešimo“tvarka, kuri yra iškviečiama tam elementui gauti, paskambinkite atitinkamai ekrano atnaujinimo procedūrai ir užregistruokite grąžintą jutiklinę informaciją

„loginė“rutina, kuri priima informaciją iš piešimo rutinos ir naudoja atitinkamą ekrano tvarkyklės tvarką, kad įdėtų informaciją į ekraną ir grąžintų teisingą liečiamą ekrano srities informaciją

„sąrankos“rutina, vadinama „Arduino“sąrankos dalimi

Galima įtraukti ir kitas procedūras, tačiau tarp elemento kodo neturėtų būti jokios priklausomybės, jei elementas nebuvo įjungtas, jo kodas neturėtų būti vykdomas, o paprasta daugiafunkcinė struktūra išsaugo vientisumą.

8 veiksmas: „Arduino“bibliotekų redagavimas

Mano naudojamas ekranas labai gerai veikia su „Arduino Uno“ir jam parašytomis bazinėmis bibliotekomis, tačiau veikia lėtai, kai yra tiesiogiai perkeltas į „Arduino Mega“. Norint teisingai valdyti ekraną, reikia naudoti kitokį duomenų kaiščių rinkinį ir šį naudojimo pakeitimą reikia nustatyti bibliotekose. Tai paprastas pakeitimas ir buvo skirtas autoriui. Nuotraukos pabrėžia atliktus pakeitimus.

Du failai saugomi aplanke MCUFRIEND_kbv / Utility kaip mcufriend_shield.h ir mcufriend_special.h. Reikalingi pakeitimai pirmiausia yra „skydo“antraštės faile, kad būtų užtikrinta pirmoji eilutė

#define USE_SPECIAL

kad būtų įkelta „speciali“antraštės byla.

Taip pat reikia atnaujinti „specialų“antraštės failą, kad būtų užtikrinta eilutė

#define USE_MEGA_8BIT_PROTOSHIELD

yra nekomentuojamas.

Šie du pakeitimai reiškia, kad šio ekrano rodymo kodas veiks naudojant „Arduino Mega“kaiščius 20–29, o ne pagal numatytuosius „Uno“3–10.

9 veiksmas: ekrano nuotraukos

Čia įdėjau ekrano kopijų, kad būtų lengva suprasti, ką konsolė turėtų daryti. Kitas skyrius susijęs su kodo įkėlimu į „Arduino“.

Pirmajame ekrane rodomas „normalus“ekranas su meniu viršuje, įtampos matavimai LHS, įtampos ir srovės matavimai RHS ir skaitmeninio kaiščio būsena apačioje, raudona - „klaidinga/žema“, žalia - „tiesa/aukšta““. Galiausiai centre yra pasipriešinimo matavimas.

Antrame ekrane rodomi skaitmeniniai įėjimai, įjungti dideliu režimu, kiekvienas įėjimas aiškiai rodomas.

Trečiame ekrane rodomi įtampos įėjimai dideliu režimu.

10 veiksmas: įkelkite „Arduino“kodą

Kodas pridedamas, tačiau, kaip minėta anksčiau, tam tikru metu bus pateiktas „github“ir čia pridėta vieta. Pagrindinis šaltinio kodo failas yra „Arduino_Workbench_v01.ino“, o kitos procedūros yra skirtos įvairioms funkcijoms teikti.

Jei bibliotekos buvo pakeistos gerai ir „Arduino Mega2650“buvo nustatyta kaip tikslinė platforma „Arduino IDE“, kodas turėtų būti sudarytas pirmą kartą.

Bibliotekos, kurias reikės įkelti, yra „Adafruit GFX“ir jutiklinio ekrano bibliotekos, kurias turėtų gauti „Arduino“bibliotekos valdytojas, MCUFRIEND_kbv kopija, kurią galima atsisiųsti iš „github“, o INA3221 - „SwitchDocLabs“biblioteka SDL_Arduino_INA3221, kurią taip pat galima atsisiųsti iš „github“. google paieška.

11 žingsnis: paskutiniai prisilietimai

Idėja yra naudoti jį projektiniam darbui, todėl buvo pagaminta nuimama plokštė, kurią sudaro „Arduino“plokščių tvirtinimo varžtai ir duonos lentelė, visa pritvirtinta prie dangtelio velcro užsegimu, kad būtų galima nuimti ir kad būtų galima pagaminti skirtingas plokštes, kuriose būtų projektai ir kad dėžutę būtų galima pakartotinai naudoti skirtingiems kartu vykstantiems projektams.

Tikiuosi, kad tai bus šaltinis kelioms idėjoms padaryti kažką kitokio, geresnio arba abu. Pridėsiu papildomas funkcijas, kurias minėjau, ir jas pridėsiu, bet jei tai jums padės, prašau, imkitės to, ko norite, ir mėgaukitės. Jei yra akivaizdžių problemų, praneškite man.

Šiuo metu aš pradėsiu ja naudotis ir turiu keletą projektų, kuriuos reikia dirbti!