Прототип деки Arduino-Raspberry Pi: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Прототип звуковой платы, созданный с помощью Arduino и Raspberry Pi, предназначен для простого воспроизведения 4 разных звуков или шумов, имея возможность переключать наборы звуков с помощью ручки и отображать текущий набор звуков с помощью ЖК-экрана.

* Обратите внимание: код проекта готов на 99%, но не работает.

Raspberry Pi управляет ЖК-экраном 16x2 и поворотным энкодером, в то время как Arduino считывает аналоговые входы с силовых резисторов (FSR) и отправляет сигнал на Arduino для воспроизведения звука. Мы оба никогда не использовали Arduino или Pi до этого класса, но наш профессор дал нам все необходимые инструменты и рекомендации, чтобы легко кодировать и создавать этот проект. TinkerCad, бесплатный онлайн-инструмент для 3D-моделирования от AutoDesk, использовался для моделирования нашего проекта.

Самой сложной частью проекта было найти способ заставить Arduino и Raspberry Pi обмениваться данными с помощью последовательной связи. Изначально мы хотели использовать Pi только для всего проекта, но нам нужна была Arduino, чтобы считывать аналоговый сигнал с FSR. Мы легко могли отправлять строки слов или чисел из Arduino и отображать их на Pi, но проблема возникла, когда мы попытались прочитать эти значения в Python и реализовать их в операторах условий для их обработки.

Требуются навыки

• Простое понимание C / C ++ для кодирования Arduino
• Простое понимание Python для кодирования Raspberry Pi
• Знания о том, как подключена макетная плата
• Базовые навыки 3D-моделирования
• Желание изучать и расширять программирование, разводку и создание чего-то интересного.

Список запчастей

1 х Raspberry Pi 3

1 x Elegoo Uno ИЛИ Arduino Uno

1 x 830 макетная плата для галстука

1 x коммутационная плата GPIO (RSP-GPIO)

1 х ленточный кабель для коммутационной платы

4 резистора, чувствительных к малой силе

1 x базовый ЖК-экран 16x2 символов

1 x модуль поворотного энкодера

24 провода от мужчины к женщине

10 x папа-папа проводов

4 резистора по 10 кОм

1 потенциометр 10 кОм

1 х наколенник из садовой пены (долларовый магазин)

Шаг 1. Протестируйте FSR с помощью Arduino

Сначала мы решили опробовать FSR с Arduino. FSR отправляют аналоговый сигнал, и поэтому нам пришлось использовать Arduino, поскольку Pi не принимает аналоговый сигнал без других схем. Мы хотели проверить пороги, чтобы убедиться, что прессы находятся под хорошим давлением. Мы обнаружили, что это около 150 из 1000. Последовательный плоттер на Arduino IDE очень помог на этом этапе.

Шаг 2: нарисуйте планы доски

Затем мы составили и измерили планы доски. Мы хотели иметь 4 пэда для воспроизведения звуков, место для ЖК-экрана для отображения текущей звуковой группы и поворотный регулятор для изменения звуковой группы.

Шаг 3. Смоделируйте плату в TinkerCad

После того, как планы были составлены, мы смоделировали плату на бесплатном онлайн-сайте 3D-моделирования TinkerCad от Autodesk. Мы настоятельно рекомендуем его тем из вас, кто не хочет тратить кучу денег на большое программное обеспечение для 3D-моделирования, поскольку оно простое в использовании, основано на облаке и полностью поддерживает 3D-печать.

После того, как он был смоделирован, нам пришлось разделить его на 2 части, чтобы разместить на принтере. Он распечатался очень хорошо, но моя ошибка заключалась в том, что размер слота ЖК-экрана был неверным (не делайте этой ошибки!). Мы загрузили левую и правую файлы. STL, если вы хотите их проверить.

Шаг 4: проверьте ЖК-экран

Мы уже использовали экран на Arduino, и его было очень легко настроить. Однако с Pi работать было сложнее. После нескольких часов поиска и устранения неисправностей в Google и возни с проводами мы наконец-то заставили его работать. Пожалуйста, посмотрите окончательный код Python в конце, чтобы увидеть, как он работает. Мы использовали пару веб-сайтов, чтобы помочь нам подключить его и написать код.

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

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

Шаг 5: Проверьте поворотный энкодер с помощью ЖК-экрана

Затем мы хотели посмотреть, можем ли мы заставить ЖК-экран изменять текст при повороте кодировщика. Кодировщик не имеет установленного количества углов или поворотов, поэтому в коде мы подсчитали, сколько раз он был повернут по часовой стрелке или против часовой стрелки, и сделали счет до 3. Если он перешел, он вернется к 0, и если бы оно опустилось ниже 0, оно вернется к 3. Эти числа могут быть установлены для любого количества звуковых наборов, которые вам нравятся, но мы закончили тестирование только одного набора звуков. Убедитесь, что ваши звуки находятся в той же папке / месте, где выполняется основной код Python.

Шаг 6: соберите доску

FSR размещаются под четырьмя разными слотами. Мы выровняли их по центру и приклеили скотчем. Мы рекомендуем клейкую ленту или, может быть, даже приклеивание, потому что простой скотч плохо прилипал к материалу, напечатанному на 3D-принтере. После быстрого похода в долларовый магазин мы нашли мягкую, но мягкую садовую наколенник, которую можно было разрезать на четыре части и использовать в качестве кнопок для доски. Мы разрезаем их так, чтобы они могли плотно прилегать к своим местам, чтобы они могли оставаться на месте, но при необходимости легко снимались.

Шаг 7: Подключите все

После сборки платы и установки FSR, кодировщика и экрана на место мы все подключили. Можно было использовать 2 макета, но мы смогли уместить все на одной. Картинка выглядит беспорядочно, но мы сделали принципиальную схему в бесплатной программе под названием Fritzing. Обратите внимание, что вы можете изменить, к каким контактам вы хотите прикрепить все, но диаграмма соответствует нашему коду.

Шаг 8: Завершите кодирование ВСЕГО

Это было самое сложное. Как сказано во вступлении, мы не смогли завершить эту часть. Код здесь на 99%, но одна часть, которая не сработала, была последовательная связь от Arduino к Pi. Мы могли легко отправить информацию, когда подключили Arduino к Pi с помощью USB-кабеля, но Pi не мог ничего делать, кроме отображения этой информации на экране. Мы хотели иметь возможность определить, какая кнопка была нажата, и заставить ее воспроизводить определенный звук, но данные, которые поступали через коммуникацию, не могли быть помещены в оператор условия, чтобы проверить, какая кнопка была нажата.

См. Прилагаемый код, примечания были прокомментированы в коде Python для Pi. Код Ардуино должен быть 100%.

Шаг 9: заключение

В целом, этот проект стал ОГРОМНЫМ опытом обучения для нас двоих, и мы надеемся, что эта статья может дать будущим студентам, учителям или мастерам-мастерам немного вдохновения для их собственного проекта и направить их, извлекая уроки из наших ошибок. Поздравляем нашего замечательного профессора робототехники, который безмерно помог нам во время занятий и дал нам возможность получить массу удовольствия и многому научиться в старшем классе COMP! Спасибо за прочтение:)