النموذج الأولي Arduino-Raspberry Pi بموجه الصوت: 9 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

من المفترض أن تكون لوحة الصوت النموذجية التي تم إنشاؤها باستخدام Arduino و Raspberry Pi طريقة بسيطة لتشغيل 4 أصوات أو ضوضاء مختلفة مع وجود خيار تبديل مجموعات الصوت بمقبض وعرض مجموعة الصوت الحالية باستخدام شاشة LCD.

* يرجى ملاحظة: رمز المشروع مكتمل بنسبة 99٪ ، ولكنه لا يعمل.

يتحكم Raspberry Pi في شاشة LCD مقاس 16 × 2 وجهاز التشفير الدوار بينما يقرأ Arduino المدخلات التناظرية من المقاومات الحساسة للقوة (FSRs) ويرسل إشارة إلى Arduino لتشغيل صوت. لم يستخدم كلانا Arduino أو Pi سابقًا لهذا الفصل ، لكن أستاذنا قدم لنا جميع الأدوات والإرشادات اللازمة لتشفير وبناء هذا المشروع بسهولة. تم استخدام TinkerCad ، وهي أداة نمذجة ثلاثية الأبعاد مجانية عبر الإنترنت بواسطة AutoDesk ، لتصميم مشروعنا.

كان أصعب جزء في المشروع هو إيجاد طريقة لجعل Arduino و Raspberry Pi يتواصلان مع الاتصالات التسلسلية. أردنا في الأصل فقط استخدام Pi لكامل المشروع ، لكننا احتجنا إلى Arduino لقراءة الإشارة التناظرية من FSRs. تمكنا بسهولة من إرسال سطور من الكلمات أو الأرقام من Arduino وعرضها على Pi ، ولكن كانت المشكلة عندما حاولنا قراءة هذه القيم في Python وتنفيذها في عبارات شرطية لمعالجتها.

المهارات المطلوبة

• فهم بسيط لـ C / C ++ لترميز Arduino
• فهم بسيط لبايثون لتشفير Raspberry Pi
• معرفة كيفية توصيل اللوح
• مهارات النمذجة ثلاثية الأبعاد الأساسية
• الرغبة في تعلم وتوسيع البرمجة والتوصيلات وبناء شيء أنيق نوعًا ما

قائمة الأجزاء

1 x Raspberry Pi 3

1 × Elegoo Uno أو Arduino Uno

1 × 830 التعادل اللوح

1 × لوحة اندلاع GPIO (RSP-GPIO)

1 × كابل الشريط للوحة الاختراق

4 × مقاومات حساسة للقوة الصغيرة

1 × شاشة LCD أساسية 16 × 2 حرف

1 × وحدة التشفير الروتاري

24 × أسلاك ذكر لأنثى

10 × أسلاك ذكر لذكر

مقاومات 4 × 10 كيلو

1 × 10 كيلو الجهد

1 × وسادة الركبة رغوة الحديقة (متجر الدولار)

الخطوة 1: اختبر FSR باستخدام Arduino

قررنا أولاً تجربة FSR مع Arduino. ترسل FSRs إشارة تناظرية وبالتالي كان علينا استخدام Arduino لأن Pi لا يتلقى التناظرية بدون دوائر أخرى. أردنا اختبار العتبات للتأكد من أن المطابع تحت ضغط جيد. وجدنا أنها تساوي حوالي 150 من إجمالي 1000. كانت الراسمة التسلسلية على Arduino IDE مفيدة جدًا لهذه الخطوة.

الخطوة 2: رسم الخطط للمجلس

ثم قمنا بوضع وقياس الخطط الخاصة باللوحة. أردنا أن يكون لدينا 4 منصات لتشغيل الأصوات ، ومكان لشاشة LCD لعرض مجموعة الصوت الحالية ، وجهاز تشفير دوار لتغيير مجموعة الصوت.

الخطوة 3: نمذجة اللوحة في TinkerCad

بعد وضع الخطط ، قمنا بتصميم اللوحة على موقع إلكتروني مجاني للنمذجة ثلاثية الأبعاد يسمى TinkerCad by Autodesk. نوصي به بشدة لأولئك منكم الذين لا يرغبون في إنفاق أطنان من المال على برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد الكبيرة لأنها سهلة الاستخدام وقائمة على السحابة ولديها دعم كامل للطباعة ثلاثية الأبعاد.

بعد أن تم تصميمها ، كان علينا تقسيمها إلى قطعتين من أجل وضعها في الطابعة. لقد تم طباعتها جيدًا ، لكن خطئي لم يكن تغيير حجم فتحة شاشة LCD جيدًا (لا ترتكب هذا الخطأ!) لقد قمنا بتحميل ملفات STL على الجانب الأيمن والأيسر إذا كنت ترغب في التحقق منها.

الخطوة 4: اختبر شاشة LCD

لقد استخدمنا بالفعل الشاشة على Arduino وكان من السهل جدًا إعدادها. ومع ذلك ، كان من الصعب تشغيله باستخدام Pi. مع العديد من ساعات استكشاف الأخطاء وإصلاحها على Google والتململ مع الأسلاك ، نجحنا أخيرًا في تشغيلها. يرجى الاطلاع على كود Python النهائي في النهاية لمعرفة كيفية عمله. استخدمنا موقعين لمساعدتنا على توصيله وكتابة الكود.

learn.adafruit.com/drive-a-16x2-lcd-direct…

www.raspberrypi-spy.co.uk/2012/07/16x2-lcd…

الخطوة 5: اختبر جهاز التشفير الدوار باستخدام شاشة LCD

أردنا بعد ذلك معرفة ما إذا كان بإمكاننا تغيير نص شاشة LCD عند تدوير المشفر. لا يحتوي المشفر على مقدار معين من الزوايا أو التدوير ، لذلك قمنا في الكود بحساب عدد المرات التي تم تدويرها في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة وجعلناها العد إلى 3. إذا مر ، فسيعود إلى الصفر ، و إذا كان أقل من 0 ، فسوف يرتفع مرة أخرى إلى 3. يمكن تعيين هذه الأرقام مهما كانت مجموعات الصوت التي تريدها ، ولكن انتهى بنا المطاف فقط باختبار مجموعة صوت واحدة. تأكد من وجود الأصوات في نفس المجلد / الموقع حيث يتم تنفيذ كود Python الرئيسي.

الخطوة 6: تجميع المجلس

تنزلق FSRs تحت أربع فتحات مختلفة. قمنا بتوسيطهم وتسجيلهم. نوصي بشريط لاصق أو ربما حتى لصق لأن الشريط اللاصق البسيط كان فظيعًا في الالتصاق بالمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد. بعد رحلة سريعة إلى متجر الدولار ، وجدنا وسادة ركبة ناعمة لكن اسفنجية في الحديقة يمكننا تقطيعها إلى أربع قطع لاستخدامها كأزرار للوحة. قمنا بقصها بحيث تكون قادرة على وضعها بشكل مريح في أماكنها حتى تتمكن من البقاء في مكانها ، ولكن يمكن إزالتها بسهولة إذا لزم الأمر.

الخطوة 7: اربط كل شيء

بعد تجميع اللوحة ووضع FSRs والتشفير والشاشة في مكانها ، قمنا بتوصيل كل شيء. يمكنك استخدام لوحتي توصيل ، لكننا تمكنا من وضع كل شيء على لوح واحد. تبدو الصورة وكأنها فوضوية ، لكننا صنعنا مخططًا تخطيطيًا في برنامج مجاني يسمى Fritzing. لاحظ أنه يمكنك تغيير المسامير التي ترغب في إرفاق كل شيء بها ، لكن الرسم البياني يتوافق مع الكود الخاص بنا.

الخطوة 8: قم بإنهاء تشفير كل شيء

كان هذا هو الجزء الصعب. كما هو مذكور في المقدمة ، لم نتمكن من إكمال هذا الجزء. الكود موجود بنسبة 99٪ ، ولكن الجزء الوحيد الذي لم يعمل هو الاتصال التسلسلي من Arduino إلى Pi. يمكننا إرسال المعلومات بسهولة عندما قمنا بتوصيل Arduino بـ Pi باستخدام كبل USB ، لكن Pi لا يمكنه فعل أي شيء باستثناء عرض تلك المعلومات على الشاشة. أردنا أن نكون قادرين على معرفة الزر الذي تم الضغط عليه وجعل ذلك التشغيل صوتًا محددًا ، لكن البيانات التي كانت تأتي من خلال الاتصال لا يمكن وضعها في بيان شرط لاختبار الزر الذي تم الضغط عليه.

يرجى الاطلاع على الكود المرفق ، تم التعليق على الملاحظات في كود Python لـ Pi. يجب أن يكون كود Arduino 100٪.

الخطوة 9: اختتم

بشكل عام ، كان هذا المشروع تجربة تعليمية ضخمة لكلينا ونأمل أن تمنح هذه الكتابة للطلاب المستقبليين بعض الإلهام لمشروعهم الخاص وتوجيههم من خلال التعلم من أخطائنا. صرخ لأستاذ الروبوتات الرائع لدينا الذي ساعدنا كثيرًا خلال فترة وجودنا في الفصل ومنحنا الفرصة للحصول على الكثير من المرح وتعلم الكثير في فصل التخرج في COMP! شكرا للقراءة:)