آردوینو سفارشی (ارزان تر MakeyMakey): 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

سلام - من 14 ساله هستم (حداقل زمانی که این دستورالعمل را نوشتم) و این پروژه را برای یک استاد در دانشگاه محلی و همچنین برای مادربزرگم ، که با کودکان دارای معلولیت کار می کند ، ساختم.

اگر از این دستورالعمل خوشتان می آید یا از هدفی که من برای آن (بچه های دارای معلولیت) تهیه می کنم حمایت می کنید ، پیش بروید و نظر دهید!

A Makey Makey یک برد مبتنی بر آردوینو است که توسط دو فارغ التحصیل از دانشگاه MIT ، Jay Silver و Eric Rosenbaum ، و با همکاری SparkFun Electronics طراحی و توسعه داده شده است. این دستگاه به عنوان صفحه کلید و ماوس عمل می کند و در اصل یک صفحه کلید و موس دوم را به رایانه شما اضافه می کند. نوآوری واقعی که سیلور و روزنبام معرفی کردند توانایی "حس لامسه" بود. آنها با استفاده از مقاومت های کششی فوق العاده با ارزش ، توانستند از اشیاء روزمره به عنوان دکمه استفاده کنند.

بسیاری از قابلیت ها و ایده ها برای MakeyMakey وجود دارد ، اما یکی از موارد مورد علاقه من استفاده از آن برای کودکان معلول است. کسانی که نمی توانند از انگشتان خود به اندازه کافی برای استفاده از صفحه کلید استاندارد QWERTY استفاده کنند ، می توانند از MakeyMakey به عنوان شبیه ساز صفحه کلید استفاده کنند. کودکان معلول که می توانند از اشیاء روزمره به عنوان کلیدهای صفحه کلید استفاده کنند ، می توانند از اقلامی مانند میوه (موز ، سیب یا پرتقال) ، خمیر بازی یا هر چیز کمی رسانا به عنوان کلید استفاده کنند.

این پروژه بیشتر به عنوان یک تجربه یادگیری شروع شد. عمه ام کلاس آموزش ویژه ای را که از MakeyMakeys استفاده می کرد ، به پایان رسانده بود. او و 15 دانش آموز دیگر هرکدام MakeyMakeys خود را به قیمت 50 دلار خریداری کرده بودند. من پیشنهاد دادم که می توانم یکی را با کمتر از 40 دلار تهیه کنم و بقیه تاریخ است.

یک نکته سریع: این پروژه بر اساس طرح اصلی است که از طریق مجوز سخت افزار منبع باز توسط جی سیلور و اریک روزنبام ارائه شده است. من از آنها قدردانی می کنم و از سخاوت آنها تشکر می کنم.

مرحله 1: تحقیق کنید

اولین قدم این است که بفهمید چگونه یک MakeyMakey سنتی کار می کند ، سپس قطعات و تامین کنندگان را پیدا کنید تا خودتان آن را بسازید. خوشبختانه شما ، من تا آنجا که می توانستم برای شما انجام دادم و آن را به آنچه شما باید بدانید خلاصه کردم.

ابتدا ، MakeyMakey از استفاده از مقاومت های کششی سوء استفاده می کند. به طور خلاصه ، یک مقاومت کششی جزءی است که تضمین می کند کامپیوتر تا زمانی که پین واقعاً لمس نشود ، "بدون تماس" ثبت کند. بدون مقاومت کششی ، کامپیوتر نمی داند که پین لمس شده است یا لمس نشده است.

در مورد روشن شدن ، مقاومت ها اجزای فیزیکی هستند که می توانید آنها را ببینید و احساس کنید. مقاومت کششی یک مقاومت معمولی است که فقط برای انجام یک کار خاص سیم کشی شده است (این کار "کشیدن" یک پین است).

در حال حاضر ، مقاومت ها دارای مقادیر زیادی هستند که بر حسب اهم اندازه گیری می شوند. همه چیز مقاومت دارد ، اما مقاومتها با مقدار مقاومت خاصی ساخته می شوند. معمولاً یک مقاومت کششی معمولی حدود 10،000 Ω (اهم) است. مواردی که در MakeyMakey هستند 22 ، 000 ، 000 (22 میلیون) اهم هستند که به هر جسمی که کمتر از 22 میلیون Ω دارد اجازه می دهد به عنوان یک سوئیچ کار کند.

از نوک انگشتان تا نوک انگشتان ، بسته به نوع مرطوب پوست شما ، از 1000 تا 100 ، 000 Ω مقاومت دارید. این مقدار 21.9M Ω (22M - 100K = 21.9M) را برای هر شیئی که می خواهید از آن استفاده کنید به شما می دهد. فلز ، نمک ، حتی سرب از مداد کار می کند ، فقط تا زمانی که مقاومت کمتر از 22M Ω باشد.

اگر می خواهید توضیح اساسی تری در مورد نحوه عملکرد MakeyMakey داشته باشید ، MakeyMakey پاسخ بسیار خوبی دارد.

مرحله 2: برنامه ریزی/خرید

برای این مرحله ، ما از نرم افزار Eagle CAD ، که در حال حاضر متعلق به Autodesk است ، استفاده خواهیم کرد. اگر این نرم افزار را ندارید ، می توانید یک دوره آزمایشی یک ساله رایگان را بارگیری کنید. وقتی به تغییرات یا استفاده از ابزار خاصی اشاره می کنم ، از نرم افزار ایگل استفاده می کنم. با این حال ، من طرح نهایی خود را به اشتراک می گذارم.

اکنون که درک درستی از نحوه عملکرد MakeyMakey دارید ، می توانید سفارش کالاها را شروع کنید. من طرح SparkFun را برای MakeyMakey بارگیری کردم و برای سهولت مونتاژ آن را تغییر دادم. در طرح اصلی از SMD (Surface Mount Devices) در اندازه 0402 استفاده شده است. این قطعات کوچک هستند ، در حدود 0.4 میلی متر در 0.2 میلی متر. من آن را امتحان کردم ، اما تقریبا نیمی از تمام قطعات را از دست داد.

برای راحت تر ساختن ، اندازه قطعات را به اندازه 0603 یا بزرگتر تغییر دهید. برای جایگزینی این موارد ، فقط از ابزار "جایگزینی" استفاده کنید. از آنجا که این یک آموزش عقاب نیست ، فرض می کنم که شما نحوه کار با عقاب را می دانید.

برای سفارش PCB (برد مدار چاپی) یا بردی که همه چیز روی آن قرار دارد ، به OSHPark رفتم. آنها PCB های با کیفیت بالا را بسیار سریع و بسیار ارزان تولید می کنند. آنها حداقل تعداد سفارش سه عدد را دارند ، اما نمی توانید از قیمت آن پیشی بگیرید. این هم لینک طراحی من.

برای قطعات ، باید به DigiKey یا ارائه دهنده لوازم الکترونیکی دیگر مراجعه کنید. متاسفانه نمی توانم سبد خرید خود را به اشتراک بگذارم ، اما تکمیل و سفارش یک سبد خرید نباید بیش از 20 دقیقه طول بکشد. با این حال ، من یک برگه Excel با پیوندها را اضافه کرده ام. فقط چند نکته قبل از سفارش:

• وقتی ATMEGA32u4 را به سبد خرید خود اضافه می کنید ، مطمئن شوید که یک بسته 44TQFP است
• حمل و نقل DigiKey گران است. بهتر است بیش از نیاز خود دریافت کنید ، بنابراین اگر یکی از بین رفت یا آسیب دید ، موارد اضافی دارید.
• DigiKey دارای تخفیفات عمده است. به عنوان مثال ، یک مقاومت 0.10 دلار است ، اما 10 مقاومت آن 0.11 دلار است. از تخفیف استفاده کنید!
• فیوزها کمی گرانتر هستند ، اما حداقل یک عدد اضافی بخرید. می توانید بعداً از من تشکر کنید
• من هیچ LED در DigiKey پیدا نکردم ، بنابراین فقط از آنها استفاده نکردم. اگر این کار را بکنید ، به مقاومت 330 Ω نیاز دارید تا با آنها همراه شوید.

به غیر از این ، تقریباً مستقیم است. در اینجا برگه Excel است که برای سفارش استفاده کردم:

مرحله 3: آن را بسازید

اکنون قسمت سرگرم کننده می آید: همه چیز را کنار هم قرار دهید. این یک راهنمای لحیم کاری روی سطح نیست ، اما در اینجا یک آموزش عالی است. در مورد لحیم کاری اجزای اندازه مختلف ، همه آنها باید در نهایت یکسان عمل کنند. این مرحله احتمالاً سخت ترین و بیشترین زمان را می طلبد ، اما نباید شما را بکشد (توصیه می کنم با انگشتان دست خود را فقط برای ایمن نگه دارید). در اینجا تنها چند نکته وجود دارد که من هنگام کار بر روی آن تکیه کردم:

• در مورد میکروکنترلر ATMEGA32u4 ، بهترین راهی که من پیدا کردم این بود که یک پد را در گوشه ای از صفحه قلع بزنم ، سپس تراشه را در بالا ، به درستی جهت دهی کنم. سپس ، پس از قفل کردن آن با ذوب کردن گوشه ، همه پین ها را با لحیم کاری بارگذاری کنید. باید پل های بزرگ لحیم کاری وجود داشته باشد. سپس ، با استفاده از فتیله لحیم کاری خود ، لحیم را مجدداً ذوب کنید تا جدا شود. این یک نتیجه خوب ، بدون هیچ گونه شورت به جا می گذارد.
• قبل از اقدام به اتصال کابل USB ، پین های زیر اتصال USB Mini-B را بررسی کنید. اولین تلاش من یک پل کوچک زیر کانکتور داشت که باعث آسیب به تراشه شد.
• در مورد ترتیب قطعات ، با میکروکنترلر AMTEGA32u4 شروع کنید ، سپس به سراغ خازن ها ، مقاومت ها ، ساعت و سرانجام هدرهای زن با اتصال USB بروید.

مرحله 4: کد

در حال حاضر آخرین و رضایت بخش ترین مرحله می آید (فقط زمانی که کار می کند رضایت بخش است). برای کدگذاری Arduino سفارشی ، ابتدا باید بوت لودر را رایت کنید. بوت لودر یک قطعه کد کوچک است که در هر آردوینو در کارخانه برنامه ریزی شده است تا به آردوینو بگوید که هنگام شروع به کار چه کاری انجام دهد و با کدی که با آن برنامه نویسی می کنید چکار کند. از آنجا که این کار در کارخانه آردوینو انجام می شود ، ما نیز باید این کار را انجام دهیم. برای انجام این کار ، می توانیم از یک آردوینو پیش ساخته دیگر برای برنامه ریزی آن استفاده کنیم. برای این کار به یک آردوینو با تراشه ATMEGA328 (مانند Uno یا Nano) نیاز است. برای انجام این کار ، ما از راهنمای SparkFun پیروی می کنیم. مطابق شکل پین ها را وصل کنید:

آردوینو || میکی میکی

5V/Vcc - Vcc

GND - GND

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - بازنشانی

سپس ، وارد Arduino IDE شوید و برد Arduino را که برای برنامه ریزی MakeyMakey خود استفاده می کنید ، انتخاب کنید. در مثالها ، طرح "Arduino as ISP" را باز کنید. آن را مانند معمول در Arduino خود بارگذاری کنید. سپس ، در بخش Tools ، زیر Board 'Arduino/Genuino Micro' را انتخاب کنید. سپس در بخش Tools> Programmer ، "Arduino as ISP" را انتخاب کنید (با "ArduinoISP" اشتباه گرفته نشود). سپس ، یکبار دیگر در بخش Tools ، "Burn Bootloader" را انتخاب کنید. پس از چند دقیقه ، IDE باید بگوید "Bootloader انجام شد". MakeyMakey شما اکنون آماده است تا مانند هر آردوینو دیگر عمل کند.

گام بعدی این است که به MakeyMakey's GitHub و به بخش "سیستم عامل" بروید. کافی است 'makey_makey.ino' و 'settings.h' را در دفترچه یادداشت کپی و جایگذاری کنید و آنها را مطابق برنامه های افزودنی مربوطه ذخیره کنید. اکنون ، 'makey_makey.ino' تازه ذخیره شده خود را باز کنید ، آن را با Arduino IDE باز کنید و آن را در برد MakeyMakey خود بارگذاری کنید. اکنون باید MakeyMakey را به طور کامل کار کنید! تبریک می گویم!

مرحله 5: بازی کنید

با MakeyMakey جدید خود ، چه کاری می توانید انجام دهید؟ گزینه های بسیار زیادی وجود دارد ، با استفاده از برخی برنامه ها یا وب سایت های سرگرم کننده که در وب سایت MakeyMakey ذکر شده است. اگر ایده ای برای به اشتراک گذاشتن دارید ، لطفاً انجام دهید! من و بسیاری دیگر دوست دارم ایده های شما را بشنوم! برخی از تصاویری را که دیده ام یا خودم به دست آورده ام اضافه کرده ام.

به عنوان یک نکته جانبی: اگر بازخوردی در مورد این دستورالعمل ، خوب یا بد دارید ، لطفاً آن را در نظرات بنویسید. من سعی کردم نویسنده بهتری باشم ، بنابراین هر انتقادی قابل تقدیر است. با تشکر!