เครื่องคำนวณการส่งข้อความ: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ตอนนี้สินค้า!

การสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าต้องใช้ความพยายามเพียงเล็กน้อย มันเป็นถนนยาวห้าปีที่ฉันมีความสุขอย่างทั่วถึง ปลายปี 2015 ฉันเรียนจบมหาวิทยาลัยและมีวันหยุดยาว 3 เดือนข้างหน้า จะมีวิธีใดที่จะดีไปกว่าการวิจัยและพัฒนาด้านวิศวกรรมเพียงเล็กน้อย! มาสร้างเครื่องคำนวณการส่งข้อความกันเถอะ!

ขั้นตอนที่ 1: เลือกเครื่องคิดเลขวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่

ขั้นตอนนี้ค่อนข้างบังคับ

ไม่น่าจะเป็นไปได้มากที่เราจะหาบริษัทมาปั้นเคสเครื่องคิดเลขและปุ่มต่างๆ ได้ในราคาถูก

ตอนนี้มันก็แค่เรื่องของการฉีกอวัยวะภายในออกแล้วใส่วงจรของเราเองเข้าไป

ขั้นตอนที่ 2: การเลือกส่วนประกอบ

องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดสามประการสำหรับโครงการนี้คือ LCD, MCU และ Bluetooth Module

สำหรับ LCD ฉันใช้ "162COG-BA-BC" โดย Displaytech จอ LCD ต้องบางเป็นพิเศษจึงจะใส่ลงในกล่องเครื่องคิดเลขได้ และจอ LCD นี้ตรงตามข้อกำหนดนั้น นอกจากนี้ยังเป็นจอ LCD สะท้อนแสงและจะไม่กินกระแสไฟจำนวนมาก สุดท้าย จอ LCD นี้ใช้คอนโทรลเลอร์ที่เข้ากันได้กับ Hitachi HD44780 ที่คุ้นเคย และทำให้การเขียนโปรแกรมเป็นเรื่องง่ายด้วยเอกสารออนไลน์มากมาย

สำหรับ MCU จำเป็นต้องใช้หมุด I/O สำหรับใช้งานทั่วไปจำนวนมากเพื่อรองรับปุ่มเครื่องคิดเลขวิทยาศาสตร์จำนวนมาก หน่วยความจำแฟลชในปริมาณที่เหมาะสมและอินเทอร์เฟซ UART สำหรับโมดูล Bluetooth ก็จำเป็นเช่นกัน

สำหรับโมดูล Bluetooth ข้อกำหนดที่จำเป็นคือโมดูลสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งมาสเตอร์และสเลฟ กล่าวคือ ไม่เพียงแต่อุปกรณ์อื่นๆ สามารถเชื่อมต่อกับโมดูลได้ แต่โมดูลยังสามารถสแกนหาอุปกรณ์บลูทูธอื่นๆ และเริ่มต้นการเชื่อมต่อได้เอง หากไม่มีความสามารถนี้ เครื่องคิดเลขจะไม่สามารถเชื่อมต่อกันได้ และจะสามารถรับได้เฉพาะคำขอเชื่อมต่อจากอุปกรณ์ที่ชาญฉลาดกว่า เช่น สมาร์ทโฟนเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 3: การออกแบบวงจรไฟฟ้า

การดูเอกสารข้อมูลบอกเราว่าเราต้องการรางแรงดันไฟฟ้าสองราง เราต้องการรางขนาด 3.3 V สำหรับโมดูล Bluetooth และราง 5.0 V สำหรับ LCD

เรามีแหล่งจ่ายไฟ 3.0 V จากแบตเตอรี่อัลคาไลน์สองก้อนที่อยู่ในชุด เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ เราจะใช้ Boost Converter และ Low Dropout Regulator (LDO) แรงดันเอาต์พุตของ Boost Converter ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนความต้านทานของ R3 และ R4 ในแผนภาพ Boost Converter จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจาก 3.0 V เป็น 5.0 V ด้วยค่าที่ระบุ

จากนั้นเราอาจใช้ราง 5.0 V เพื่อสร้างราง 3.3 V ด้วยความช่วยเหลือของ LDO เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณใช้ตัวเก็บประจุ SMD ขนาดพอเหมาะบนอินพุตและเอาต์พุตของตัวควบคุมเหล่านี้ เนื่องจากมีความสำคัญต่อการทำงานที่ประสบความสำเร็จ

สุดท้าย เราใส่ Flip-Flop สำหรับการสลับอัจฉริยะที่เราจะใช้กับปุ่มเปิดและปิดที่มีอยู่ในเคสเครื่องคิดเลข

ขั้นตอนที่ 4: การออกแบบวงจรควบคุม

แผนผังสำหรับวงจรควบคุมค่อนข้างตรงไปตรงมา

เราใช้ JTAG ของ ATmega ในการดีบักอุปกรณ์

เราเชื่อมต่อโมดูล Bluetooth กับอินเทอร์เฟซ UART ของ MCU ตัวใดตัวหนึ่งที่มีตัวต้านทานความปลอดภัยบางตัวเพื่อให้แน่ใจว่าเราอาจไม่เห็นแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่า 3.3 V บนโมดูล Bluetooth จำเป็นต้องมีตัวแบ่งตัวต้านทานเนื่องจาก MCU ทำงานจากราง 5 V (ไม่สามารถเรียกใช้ MCU จากราง 3.3 V ได้ เนื่องจาก 3.3 V ไม่เพียงพอสำหรับลอจิก LCD ที่สูง)

LCD เชื่อมต่อโดยตรงกับ I/O วัตถุประสงค์ทั่วไปบน MCU ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าใช้สำหรับพินคอนทราสต์ หรือใช้โพเทนชิออมิเตอร์ที่นี่ก็ได้ อย่างไรก็ตาม ฉันชอบความทนทานของผลิตภัณฑ์แบบคงที่ที่มาพร้อมกับตัวต้านทานแยกกันเพื่อปรับความคมชัด

เพิ่มตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน, คริสตัล 16 MHz สำหรับ MCU, ดึงตัวต้านทานสำหรับปุ่มและการออกแบบแผนผังเสร็จสิ้น

ขั้นตอนที่ 5: การออกแบบ PCB

สำหรับการออกแบบ PCB ฉันใช้ Altium Designer ส่วนที่สำคัญที่สุดและยุ่งยากที่สุดของการออกแบบ PCB คือการวัดขนาดทางกายภาพของเครื่องคิดเลข บอร์ดไม่เพียงต้องมีความกว้างและความสูงที่สมบูรณ์แบบเพื่อให้พอดีกับเคสเครื่องคิดเลขเท่านั้น แต่ยังต้องมีขนาดตามจริงอีกหลายขนาดด้วย รู LCD ต้องมีตำแหน่งที่ถูกต้องบน PCB เพื่อให้สอดคล้องกับหน้าต่างในเคส PCB จะต้องมีรูหลายรูเพื่อให้สกรูผ่านจากด้านหลังของเคสไปด้านหน้าเคส ในที่สุด PCB จะต้องมีแผ่นรองสำหรับปุ่มที่จัดตำแหน่งได้ดี

การออกแบบแผ่นรองสำหรับปุ่มใช้รูปทรงแบบสอดแทรกมาตรฐานเพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือสูงเมื่อกดแผ่นรองปุ่มสื่อกระแสไฟฟ้าลง

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ตัดทองแดงออกจาก PCB โดยใช้ "Keep Out Area" รอบเสาอากาศของโมดูล Bluetooth เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการประนีประนอมในการเชื่อมต่อสัญญาณ ผู้ผลิตของฉันตัดสินใจตัดกระดานทั้งหมดออกจากที่ที่ฉันทำเครื่องหมายไว้โดยไม่คาดคิด แต่โชคดีที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหาใดๆ กับฉัน

ขั้นตอนที่ 6: รหัสออกไป

ฉันใช้ AVR Studio กับดีบักเกอร์ JTAG ICE แบบเก่าเพื่อเขียนโค้ดทั้งหมดของฉัน รหัสของฉันไม่ได้เขียนอย่างหรูหรา แต่ทุกอย่างก็ใช้ได้ดีในตอนท้าย ฉันลงเอยด้วยการใช้หน่วยความจำแฟลช 64Kbytes จาก 128Kbytes ที่มีอยู่

โมดูล Bluetooth นั้นค่อนข้างทรงพลังจริงๆ ฉันจัดการเพื่อให้อุปกรณ์ของฉันสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องคิดเลขอื่นๆ, iPhone และ Android

ข้อกำหนดสำหรับการเข้ารหัสคือความรู้เกี่ยวกับคอนโทรลเลอร์ LCD ของ Hitachi ทักษะการเขียนโปรแกรม AVR ขั้นพื้นฐาน และความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการโต้ตอบกับอุปกรณ์ต่อพ่วงผ่านคำสั่ง AT และ UART

ขอบคุณมากสำหรับการอ่าน!

www.rubydevices.com.au/productSelect/RubyCalculator

www.ebay.com.au/itm/Text-Messaging-Calculat…