التحكم في باهتة LED الذكية DIY عن طريق البلوتوث: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

يصف Instructable كيفية إنشاء باهتة رقمية ذكية. الخافت هو مفتاح إضاءة شائع يستخدم في المنازل والفنادق والعديد من المباني الأخرى. كانت الإصدارات القديمة من مفاتيح باهتة يدوية ، وعادة ما تتضمن مفتاح دوار (مقياس جهد) أو أزرار للتحكم في مستوى الضوء. يصف Instructable كيفية بناء باهتة رقمي له طريقتان للتحكم في شدة الضوء ؛ الهاتف الذكي والأزرار المادية. يمكن أن يعمل الوضعان معًا بسلاسة بحيث يمكن للمستخدم زيادة أو تقليل السطوع من كل من الزر والهاتف الذكي. يتم تنفيذ المشروع باستخدام وحدة SLG46620V CMIC و HC-06 Bluetooth وأزرار الضغط ومصابيح LED.

سنستخدم SLG46620V CMIC لأنه يساعد في تقليل مكونات المشروع المنفصلة. تعد الدوائر المتكاملة GreenPAK ™ صغيرة وتحتوي على مكونات متعددة الاستخدامات ، مما يسمح للمصمم بتقليل المكونات وإضافة ميزات جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تخفيض تكلفة المشروع لاحقًا.

يحتوي SLG46620V أيضًا على واجهة اتصال SPI وكتل PWM و FSM والكثير من الكتل الإضافية المفيدة في شريحة واحدة صغيرة. تسمح هذه المكونات للمستخدم ببناء جهاز تخفيت ذكي عملي يمكن التحكم فيه عبر جهاز Bluetooth أو أزرار الحائط ، ودعم التعتيم لفترة طويلة ، وإضافة ميزات قابلة للتحديد دون استخدام متحكم دقيق أو مكونات باهظة الثمن.

فيما يلي وصفنا الخطوات اللازمة لفهم كيفية برمجة الحل لإنشاء باهتة LED ذكية يتم التحكم فيها عبر البلوتوث. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب فقط في الحصول على نتيجة البرمجة ، فقم بتنزيل برنامج GreenPAK لعرض ملف تصميم GreenPAK المكتمل بالفعل. قم بتوصيل GreenPAK Development Kit بجهاز الكمبيوتر الخاص بك واضغط على البرنامج لإنشاء باهتة LED ذكية يتم التحكم فيها عبر Bluetooth.

الخطوة 1: ميزات المشروع والواجهة

مميزات المشروع:

1. طريقتان للتحكم. تطبيق جوال وأزرار حقيقية.

2. الانتقال السلس للضوء. هذا أكثر صحة لعين المستهلك. كما أنه يعطي إحساسًا بمزيد من الفخامة ، وهو ما يجذب الفنادق والصناعات الخدمية الأخرى.

3. ميزة وضع السكون. ستكون هذه قيمة مضافة لهذا التطبيق. عندما يقوم المستخدم بتنشيط هذا الوضع ، ينخفض سطوع الضوء تدريجيًا في غضون 10 دقائق. هذا يساعد الأشخاص الذين يعانون من الأرق. كما أنه مفيد لغرف نوم الأطفال ومحلات البيع بالتجزئة (وقت الإغلاق).

واجهة المشروع

تحتوي واجهة المشروع على أربعة أزرار ضغط ، والتي تُستخدم كمدخلات GreenPAK:

ON / OFF: تشغيل / إيقاف تشغيل المصباح (بدء تشغيل / إيقاف).

UP: زيادة مستوى الضوء.

لأسفل: تقليل مستوى الضوء.

وضع السكون: من خلال تنشيط وضع السكون ، ينخفض سطوع الضوء تدريجيًا خلال فترة 10 دقائق. يمنح هذا المستخدم وقتًا قبل النوم ويضمن عدم بقاء الضوء طوال الليل.

سيقوم النظام بإخراج إشارة PWM ، والتي سيتم تمريرها إلى مؤشر LED خارجي ومؤشر LED لوضع السكون.

يتكون تصميم GreenPAK من 4 كتل رئيسية. الأول هو مستقبل UART ، الذي يتلقى البيانات من وحدة Bluetooth ، ويستخرج الطلبات ، ويرسلها إلى وحدة التحكم. الكتلة الثانية هي وحدة تحكم تتلقى الطلبات الواردة من مستقبل UART أو من الأزرار الخارجية. تقرر وحدة التحكم الإجراء المطلوب (تشغيل / إيقاف ، زيادة ، تقليل ، تمكين وضع السكون). يتم تنفيذ هذه الوحدة باستخدام طرفية المستعملين المحليين.

الكتلة الثالثة تزود مولدات CLK. في هذا المشروع ، يتم استخدام عداد FSM للتحكم في PWM. ستتغير قيمة ولايات ميكرونيزيا الموحدة (لأعلى ولأسفل) وفقًا للأوامر المقدمة من 3 ترددات (عالية ومتوسطة ومنخفضة). سيتم في هذا القسم توليد الترددات الثلاثة وتمرر CLK المطلوبة إلى ولايات ميكرونيزيا الموحدة وفقًا للترتيب المطلوب ؛ عند تشغيل / إيقاف التشغيل ، يمر التردد العالي إلى FSM لبدء / إيقاف التشغيل. أثناء التعتيم ، يمر التردد المتوسط. يمر التردد المنخفض في وضع السكون لتقليل قيمة FSM بشكل أبطأ. بعد ذلك ، ينخفض سطوع الضوء ببطء أيضًا. الكتلة الرابعة هي وحدة PWM ، والتي تولد نبضات لمصابيح LED خارجية.

الخطوة 2: تصميم GreenPAK

أفضل طريقة لبناء باهتة باستخدام GreenPAK هي استخدام FSM 8 بت و PWM. في SLG46620 ، يحتوي FSM1 على 8 بتات ويمكن استخدامه مع PWM1 و PWM2. يجب توصيل وحدة Bluetooth ، مما يعني أنه يجب استخدام خرج SPI المتوازي. يتم توصيل بتات الإخراج المتوازية SPI من 0 إلى 7 اتصالات مع مخرجات DCMP1 و DMCP2 و LF OSC CLK و OUT1 و OUT0 OSC. تحصل PWM0 على ناتجها من FSM0 (16 بت). FSM0 لا تتوقف عند 255 ؛ تزداد حتى 16383. للحد من قيمة العداد عند 8 بتات يتم إضافة FSM أخرى ؛ يتم استخدام FSM1 كمؤشر لمعرفة متى يصل العداد إلى 0 أو 255. تم استخدام FSM0 لتوليد نبض PWM. نظرًا لأنه يجب تغيير قيمتي FSM في نفس الوقت للحصول على نفس القيمة ، يصبح التصميم معقدًا بعض الشيء حيث يكون في كل من FSMs CLK محدد مسبقًا ومحدود وقابل للتحديد. يتم استخدام CNT1 و CNT3 كوسيطين لتمرير CLK إلى كل من ولايات ميكرونيزيا الموحدة.

يتكون التصميم من الأقسام التالية:

- جهاز استقبال UART

- وحدة التحكم

- مولدات ومضاعفات CLK

- PWM

الخطوة 3: جهاز استقبال UART

أولاً ، نحتاج إلى إعداد وحدة HC06 Bluetooth. يستخدم HC06 بروتوكول UART للاتصال. UART تعني جهاز استقبال / جهاز إرسال غير متزامن عالمي. يمكن لـ UART تحويل البيانات ذهابًا وإيابًا بين التنسيقات المتوازية والمتسلسلة. وهو يشتمل على جهاز استقبال تسلسلي إلى متوازي ومحول متوازي مع محول تسلسلي يتم تسجيلهما بشكل منفصل. سيتم إرسال البيانات الواردة في HC06 إلى جهاز GreenPAK الخاص بنا. حالة الخمول لـ Pin 10 عالية. يبدأ كل حرف يتم إرساله ببت بدء منطق منخفض ، متبوعًا بعدد قابل للتكوين من بتات البيانات ، وبت توقف منطقي واحد أو أكثر.

يرسل HC06 بت START واحد و 8 بتات بيانات وبت STOP واحد. معدل الباود الافتراضي هو 9600. سنرسل بايت البيانات من HC06 إلى كتلة SPI الخاصة بـ GreenPAK SLG46620V.

نظرًا لأن كتلة SPI لا تحتوي على تحكم بتات START أو STOP ، يتم استخدام هذه البتات بدلاً من ذلك لتمكين وتعطيل إشارة ساعة SPI (SCLK). عندما يتحول Pin 10 إلى LOW ، يتلقى IC بت START ، لذلك نستخدم كاشف حافة السقوط PDLY لتحديد بداية الاتصال. يعمل كاشف الحافة المتساقطة على ساعات DFF0 ، والتي تمكن إشارة SCLK من تسجيل كتلة SPI.

معدل الباود 9600 بت في الثانية ، لذا يجب أن تكون فترة SCLK 1/9600 = 104 µs. لذلك ، قمنا بتعيين تردد OSC على 2 ميجا هرتز واستخدمنا CNT0 كمقسم تردد.

2 ميجا هرتز - 1 = 0.5 ميكرو ثانية

(104 µs / 0.5 µs) - 1 = 207

لذلك ، نريد أن تكون قيمة عداد CNT0 هي 207. لضمان عدم فقدان البيانات ، تتم إضافة تأخير دورة نصف ساعة على ساعة SPI بحيث يتم تسجيل كتلة SPI في الوقت المناسب. يتم تحقيق ذلك باستخدام CNT6 و 2-بت LUT1 والساعة الخارجية لكتلة OSC. لا يرتفع ناتج CNT6 حتى 52 µs بعد تسجيل DFF0 ، وهو بالضبط نصف فترة SCLK لدينا البالغة 104 µs. عندما ترتفع ، تسمح بوابة LUT1 AND ذات 2 بت لإشارة OSC 2 ميجاهرتز بالمرور إلى EXT. إدخال CLK0 ، الذي يتم توصيل مخرجاته بـ CNT0.

الخطوة 4: وحدة التحكم

في هذا القسم ، سيتم تنفيذ الأوامر وفقًا للبايت المستلم من مستقبل UART ، أو وفقًا للإشارات من الأزرار الخارجية. تتم تهيئة الدبابيس 12 و 13 و 14 و 15 كمدخلات ويتم توصيلها بأزرار خارجية.

يتم توصيل كل دبوس داخليًا بمدخل بوابة OR ، بينما يتم توصيل الإدخال الثاني للبوابة بالإشارة المقابلة التي تأتي من الهاتف الذكي عبر البلوتوث والتي ستظهر على خرج SPI Parallel.

يتم استخدام DFF6 لتنشيط وضع السكون حيث يتغير خرجه إلى مرتفع مع ظهور الحافة الصاعدة من 2 بت LUT4 ، بينما يتم استخدام DFF10 للحفاظ على حالة الإضاءة ، ويتغير ناتجها من منخفض إلى مرتفع والعكس بالعكس مع كل حافة صاعدة قادمة من إخراج LUT10 3 بت.

FSM1 هو عداد 8 بت ؛ يعطي نبضة عالية على ناتجه عندما تصل قيمته إلى 0 أو 255. وبالتالي ، فإنه يستخدم لمنع FSM0 (16 بت) من تجاوز القيمة 255 ، حيث يعيد إخراجها ضبط DFFs وتغير حالة DFF10 من تشغيل إلى إيقاف و والعكس صحيح إذا تم التحكم في الإضاءة بواسطة الأزرار + ، - وتم الوصول إلى المستوى الأقصى / الأدنى.

تظل الإشارات المتصلة بمدخلات FSM1 ، حتى تصل إلى FSM0 عبر P11 و P12 للمزامنة والحفاظ على نفس القيمة على كلا العدادات.

الخطوة 5: مولدات ومضاعفات CLK

في هذا القسم ، سيتم إنشاء ثلاثة ترددات ، لكن واحدًا فقط سوف يقوم بضبط ولايات ميكرونيزيا الموحدة في أي وقت. التردد الأول هو RC OSC ، والذي يتم جلبه من المصفوفة من 0 إلى P0. التردد الثاني هو LF OSC والذي يتم جلبه أيضًا من المصفوفة من 0 إلى P1 ؛ التردد الثالث هو إخراج CNT7.

3 بت LUT9 و 3 بت LUT11 يسمحان بمرور تردد واحد ، وفقًا لإخراج LUT14 3 بت. بعد ذلك ، تنتقل الساعة المختارة إلى FSM0 و FSM1 عبر CNT1 و CNT3.

الخطوة 6: PWM

أخيرًا ، تتحول قيمة FSM0 إلى إشارة PWM لتظهر من خلال الدبوس 20 الذي تمت تهيئته كإخراج ويتم توصيله بمصابيح LED الخارجية.

الخطوة 7: تطبيق Android

يحتوي تطبيق Android على واجهة تحكم افتراضية مشابهة للواجهة الحقيقية. لديها خمسة أزرار. ON / OFF ، UP ، DOWN ، وضع السكون ، والاتصال. سيكون تطبيق Android هذا قادرًا على تحويل ضغطات الأزرار إلى أمر وسيقوم بإرسال الأوامر إلى وحدة Bluetooth ليتم تنفيذها.

تم إنشاء هذا التطبيق باستخدام MIT App Inventor ، والذي لا يتطلب أي خبرة في البرمجة. يتيح App Inventor للمطور إنشاء تطبيق لأجهزة Android OS باستخدام مستعرض ويب عن طريق توصيل كتل البرمجة. يمكنك استيراد تطبيقنا إلى MIT App Inventor من خلال النقر على المشاريع -> استيراد مشروع (.aia) من جهاز الكمبيوتر الخاص بي ، واختيار ملف.aia المضمن في مذكرة التطبيق هذه.

لإنشاء تطبيق Android ، يجب البدء في مشروع جديد. يلزم وجود خمسة أزرار: أحدها عبارة عن منتقي قائمة لأجهزة Bluetooth ، والآخرون عبارة عن أزرار التحكم. نحتاج إلى إضافة عميل Bluetooth أيضًا. الشكل 6 عبارة عن لقطة شاشة لواجهة مستخدم تطبيق Android الخاص بنا.

بعد أن نضيف الأزرار ، سنقوم بتعيين وظيفة برمجية لكل زر. سنستخدم 4 بتات لتمثيل حالة الأزرار. بت واحد لكل زر ، لذلك ، عند الضغط على الزر ، سيتم إرسال رقم محدد عبر البلوتوث إلى الدائرة الفعلية.

هذه الأرقام موضحة في الجدول 1.

استنتاج

يصف Instructable هذا باهتًا ذكيًا يمكن التحكم فيه بطريقتين ؛ تطبيق Android وأزرار حقيقية. تم تحديد أربع كتل منفصلة داخل GreenPAK SLG46620V والتي تتحكم في تدفق العملية لزيادة أو تقليل PWM للضوء. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد ميزة وضع السكون كمثال على التعديل الإضافي المتاح للتطبيق. المثال الموضح هو الجهد المنخفض ، ولكن يمكن تعديله لتطبيقات الجهد العالي.