The Holi-Tie: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

โดย gwfongMonkey Patchingติดตามเพิ่มเติมโดยผู้เขียน:

เกี่ยวกับ: แค่ผู้ชายที่กำลังมองหาสิ่งที่เจ๋งๆ More About gwfong »

นี่คือ Holi-Tie เนคไทเทศกาลที่ออกแบบมาเพื่อสวมใส่ในช่วงวันหยุด Holi-Tie อิงจาก Ampli-Tie โดย Becky Stern ซึ่งใช้บอร์ด Flora อย่างหลวมๆ ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Circuit Python Express (CPX) เพื่อขับเคลื่อนแอนิเมชั่น NeoPixel และเพลง ปุ่มเปลี่ยนระหว่าง 2 ภาพเคลื่อนไหว NeoPixel ที่แตกต่างกัน ทัชแพดแบบ Capacitive เปลี่ยนสี NeoPixel และความเร็วของแอนิเมชั่น ปุ่มอื่นจะเปลี่ยนระหว่างภาพเคลื่อนไหว LED และเพลง ไมโครโฟนในตัวใช้สำหรับวัดเสียงรบกวนรอบข้างสำหรับแอนิเมชั่น VU meter และลำโพง CPX จะส่งสัญญาณเพลงชิปวันหยุด

ทุกอย่างถูกเข้ารหัสโดยใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม Python ที่ทำงานบนระบบ CircuitPython ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ LiPo 3.7V 500mAH ซึ่งได้รับการปรับปรุงให้มีสวิตช์เปิด/ปิด

มีคลิปวิดีโอสองคลิปที่แสดง Holi-Tie:

• เสร็จสิ้น Holi-Tie
• ภายใน Holi-Tie

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วนและเครื่องมือ

อะไหล่

• Circuit Playground Express
• 15x Flora Neopixels
• ลวดแม่เหล็ก
• เทปกาวและห่วง
• แบตเตอรี่ lipo 500mAH พร้อมขั้วต่อ JST
• เนคไทลูกอม
• สวิตช์สไลด์ขนาดเล็ก SPDT
• ท่อหดความร้อน

ในการจัดหาชิ้นส่วน ทางที่ดีควรซื้ออุปกรณ์เสริม ฉันมี NeoPixel ทั้งหมด 20 อัน อันหนึ่งเสียไปตั้งแต่แรกและอันหนึ่งที่ฉันพัง เนคไท Candy Cane ราคาถูกมากจนฉันซื้ออันที่สองในกรณีที่ฉันทำลายอันแรก

เครื่องมือ

• ปืนกาวร้อน
• สถานีบัดกรี
• เครื่องตัดลวด
• มีดเล่มเล็ก
• มัลติมิเตอร์
• คอมพิวเตอร์
• ไฟแช็กหรือปืนความร้อน
• ด้ายและเข็ม

ขั้นตอนที่ 2: เตรียมเน็คไท

เป้าหมายหลักคือการเข้าถึงแกนผูกด้านในและกำหนดเส้นแบ่งเขตซึ่งระบุว่าควรวาง LED ไว้ที่ใด

ขั้นตอนที่ 1: ผูกเน็คไทเข้ากับตำแหน่ง

มันจะยากที่จะผูกเน็คไทเมื่อมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้าที่ ดังนั้นให้ผูกเนคไทให้ดูดีและปมค่อนข้างแน่นและไม่คลี่คลาย จากนั้นค่อย ๆ ดึงปลายเล็ก ๆ ของเนคไทเพื่อเปิดรูเพื่อให้เนคไทอยู่เหนือศีรษะ นี่คือตำแหน่งที่จะผูกเน็คไท

เนคไทมีหลากหลายแบบ ฉันรู้แค่คนเดียวที่เรียนตอนเด็กๆ คือ วินด์เซอร์ ไม่สำคัญว่าจะใช้ปมใด

ขั้นตอนที่ 2: เปิดด้านหลังของเน็คไท

ฉีกเปิดตะเข็บที่ด้านหนึ่งของห่วงเนคไทและโลโก้ จากนั้นลงมาตรงกลางของเนคไท ระวังเพราะมันจะต้องเย็บกลับขึ้นในตอนท้าย

ขั้นตอนที่ 3: วาดเส้นที่ควรวาง LEDs

หากต้องการให้ไฟ LED ปรากฏในส่วนแถบสีขาวของเนคไท จะเป็นการง่ายกว่าที่จะหาเส้นกึ่งกลางสำหรับส่วนแถบสีขาวแต่ละส่วนที่ด้านหลังของแกนเนคไท จากนั้นแมปนั้นกับด้านหน้าของแกนเนคไท ตรวจสอบและตรวจสอบอีกครั้งว่าเส้นกึ่งกลางคือ 1) ตรงกลาง และ 2) ขนานกับแถบ การปรับตำแหน่ง LED แบบละเอียดจะทำได้หากตำแหน่งนั้นดับลงเล็กน้อย แต่เป็นการดีที่สุดที่จะทำให้มันใกล้เคียงกันในตอนนี้มากกว่าในภายหลัง

ทดสอบความตรงกึ่งกลางของเส้นโดยวางไฟ LED บนเส้นและวางผ้าลายทางด้านบน ปรับตามต้องการ

ขั้นตอนที่ 3: การแนบ NeoPixels

โดยพื้นฐานแล้ว เรากำลังสร้างแถบ LED ของเราเอง เราเพียงแค่ติดตั้งไฟ LED เข้ากับแกนผูกแล้วเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 1: ยึด NeoPixels เข้ากับแกนเนคไท

วางกาวร้อนเล็กน้อยที่ด้านหลังของ NeoPixel วางลงบนเส้นกึ่งกลาง สำหรับส่วนที่มี 3 NeoPixels ให้จัดแนว NeoPixel ตรงกลางในแนวตั้งแล้วติดกาวที่ด้านล่างก่อน วิธีนี้จะช่วยให้จัดตำแหน่ง NeoPixel ด้านซ้ายและขวาโดยสัมพันธ์กับจุดกึ่งกลางได้ง่ายขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความกว้างของเนคไทเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้จัดแนว NeoPixels ทั้งหมดไปในทิศทางเดียวกัน โดยเริ่มจากล่างซ้ายไปขวาบน หากไม่ถูกต้อง แถบจะไม่ทำงาน

หมายเหตุเกี่ยวกับกาวร้อน ก็เพียงพอแล้วที่โครงการจะแล้วเสร็จ ส่วนจะยืนยาวอีกหลายปีหรือไม่ ต้องดูกันต่อไป

ขั้นตอนที่ 3: ประสาน NeoPixels เข้าด้วยกัน

เนื่องจากฉันตัดสินใจที่จะประสาน NeoPixels เข้าด้วยกันแทนที่จะใช้ด้ายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า รูในแผ่นรอง NeoPixel จึงทำงานได้เล็กน้อย เพียงแค่หาที่ที่ดีบนแผ่นรองเพื่อบัดกรีลวดเข้าไป อย่าพยายามเติมรูด้วยการบัดกรี แต่ถ้าเกิดขึ้นก็ไม่เป็นไร

ลวดแม่เหล็กมีชั้นฉนวนบางๆ รอบแกนทองแดง ใช้มีดขูดฉนวนที่ปลายเพื่อบัดกรี ทางที่ดีควรขูดเส้นลวดทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 4: ทดสอบการเชื่อมต่อ

ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อทดสอบการเชื่อมต่อของ:

1. การเชื่อมต่อในเชิงบวก ควรมีการเชื่อมต่อจากปลายจรดปลาย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการทดสอบการเชื่อมต่อบนแผ่นอิเล็กโทรดไม่ใช่สาย
2. การเชื่อมต่อภาคพื้นดิน ทำการทดสอบเดียวกันแต่ใช้แผ่นรองพื้น
3. แต่ละสายข้อมูล จากแผ่นข้อมูลหนึ่งไปยังอีกแผ่นหนึ่ง ให้ตรวจสอบว่ามีการเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่ 4: การแนบ Circuit Playground Express

Circuit Playground Express (CPX) เป็นหัวใจสำคัญของระบบ Adafruit มีบทช่วยสอนมากมายสำหรับคอนโทรลเลอร์นี้ ต่อมาในคำแนะนำนี้ ฉันจะเน้นคุณสมบัติบางอย่างของ MCU

ขั้นตอนที่ 1: ประสาน CPX กับปลายด้านล่าง NeoPixel

ตัดลวดแม่เหล็กให้มีความยาวที่เหมาะสมสำหรับกำลังไฟฟ้า กราวด์ และข้อมูล ดันพวกมันผ่านผ้าแกนเนคไทเพื่อให้สัมผัสกับพลังงาน กราวด์ และแผ่นข้อมูล NeoPixel ประสานพวกเขาลงเพื่อให้แน่ใจว่าสายที่มีอยู่บนแผ่นยังคงทำการเชื่อมต่อที่ดี

ถัดไปพลิกแกนผูกและวาง CPX ในตำแหน่งที่ต้องการ ป้อนสายไฟเข้ากับแผ่น VOUT สายกราวด์กับแผ่นกราวด์ และสายข้อมูลไปยังแผ่น I/O ใดๆ ที่ไม่ใช่ A0 รหัสที่ฉันเขียนใช้ A3

ทดสอบการเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่ 2: ผูก CPX

ใช้ด้ายและเข็ม เลือกแผ่นอิเล็กโทรดที่เท่ากันสี่แผ่นแล้วเย็บลงบนแกนมัด

ขั้นตอนที่ 5: เปิดเครื่อง CPX

CPX ไม่มีสวิตช์เปิด/ปิด ซึ่งหมายความว่าในขณะที่เสียบแบตเตอรี่ เน็คไทจะเปิดขึ้น นอกจากนี้ยังหมายความว่าวิธีเดียวที่จะปิดเครื่องได้คือการถอดแบตเตอรี่ออก ซึ่งเป็นเรื่องยุ่งยากมาก วิธีแก้ไขง่ายๆ คือ ปิดสวิตช์แบตเตอรี่

ขั้นตอนที่ 1: ตัดพินที่ 3 บนสวิตช์

ไม่จำเป็นต้องใช้หมุดที่ไม่อยู่ตรงกลางอันใดอันหนึ่ง ตัดมันออกให้ล้างออกด้วยตัวของสวิตช์

ขั้นตอนที่ 2: บัดกรีสวิตช์ในสายตะกั่วแบตเตอรี่

ตัดสายกราวด์ของแบตเตอรี่ที่อยู่ตรงกลาง เลื่อนท่อหดความร้อนบนสายกราวด์แต่ละเส้น ประสานสายกราวด์หนึ่งเส้นเข้ากับหมุดตัวใดตัวหนึ่งและสายกราวด์อีกเส้นหนึ่งเข้ากับหมุดอีกอัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้สัมผัสกันหรือประสานสัมผัสกับตัวโลหะ

ตรวจสอบว่าไม่ได้เชื่อมต่อโดยใช้มัลติมิเตอร์ เลื่อนท่อเหนือจุดเชื่อมที่บัดกรีแล้วหด ติดเทปพันสายไฟเล็กน้อยในส่วนที่อาจใช้งานไม่ได้เนื่องจากความล้าจากการดัดงอ

ขั้นตอนที่ 3: ตรวจสอบการทำงานของแบตเตอรี่

ณ จุดนี้ สามารถเสียบแบตเตอรี่เข้ากับ CPX ได้ หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี สวิตช์ควรจะสามารถเปิดและปิด CPX ได้

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้งแบตเตอรี่

ใส่ตะขอกาวและเทปพันห่วงที่ด้านหลังของแบตเตอรี่และบนแกนมัด วิธีนี้จะช่วยให้เข้าที่หากผูกเน็คไทไม่แน่นจนเกินไป

ขั้นตอนที่ 6: การตั้งค่า Circuit Playground Express

ฉันจะไม่ลงรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการตั้งค่า CPX Adafruit ทำเช่นนั้นแล้วบางส่วน ฉันจะให้คำแนะนำเล็กน้อยสำหรับปัญหาที่ฉันพบบ่อย

CPX ค้าง

อาจเนื่องมาจากปัญหาหน่วยความจำรันไทม์ CPX จะหยุดทำงานค่อนข้างบ่อย วิธีแก้ไขด่วนคือลบแล้วแฟลชใหม่ ค้นหา "Old Way" ในคำแนะนำเหล่านี้ โดยทั่วไป จะเป็นการกดปุ่มสองสามครั้ง การลากและวางเพื่อลบ จากนั้นลากแล้วปล่อยเพื่อแฟลชอีกครั้ง

คำเตือน: สิ่งนี้จะลบทุกอย่าง รหัสทั้งหมดใน CPX จะหายไป

การบันทึกการเปลี่ยนแปลงใน CPX อาจทำให้เกิดปัญหาได้

ฉันค้นพบว่าบางครั้งหลังจากบันทึกไฟล์ลงใน CPX รันไทม์ของ python จะอยู่ในสถานะที่ไม่ดี การแก้ไขคือการรีสตาร์ทรันไทม์ของ python โดยกดปุ่มรีเซ็ต กดเพียงครั้งเดียว การกดสองครั้งจะเป็นการเริ่มกระบวนการแฟลชซ้ำ

การบันทึกโดยตรงไปยัง CPX นั้นมีความเสี่ยง

เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่ CPX จะต้องถูกแฟลชอีกครั้ง อาจมีความเสี่ยงต่อการสูญเสียรหัสทั้งหมด หลังจากทำโค้ดหายสองครั้งแล้ว ฉันก็คิดขั้นตอนการทำงานง่ายๆ ขึ้นมา ฉันจะบันทึกรหัสของฉันลงในฮาร์ดดิสก์ในเครื่อง เมื่อพร้อมที่จะทดสอบบน CPX ฉันจะคัดลอกโดยเรียกใช้สคริปต์การปรับใช้อย่างง่าย

ขั้นตอนที่ 7: การเข้ารหัส Circuit Playground Express

ณ จุดนี้ CPX และ NeoPixels ค่อนข้างสมบูรณ์ ไม่ต้องทำงานเครื่องกลหรืองานไฟฟ้าอื่นๆ ที่เหลือเป็นซอฟต์แวร์ทั้งหมด

รหัสสามารถพบได้ที่บัญชี GitHub ของฉัน รหัสไพ ธ อนหลักควรทำงานโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ สำหรับระบบปฏิบัติการทั้งหมด อย่าติดตั้งไลบรารี Adafruit CircuitPython ภายนอก พวกเขาไม่ได้ใช้

นี่คือบทสรุประดับสูงของสิ่งที่เกิดขึ้นในโค้ด

อินพุตอะไรทำอะไร?

• ปุ่ม A: วนไปตามภาพเคลื่อนไหว LED
• ปุ่ม B: วนรอบเพลง
• Capacitive Touch Pad A1: เปลี่ยนสีสำหรับภาพเคลื่อนไหว LED
• Capacitive Touch Pad A6: เปลี่ยนความเร็วของภาพเคลื่อนไหว LED

มีแอนิเมชั่นอยู่ 3 ตัว แต่มีเพียง 2 ตัวเท่านั้นที่มีผล

code.py

นำเข้าพิกเซลoff

#import vumeter นำเข้าบันได นำเข้ากระพริบตา … led_animations = [pixelsoff. PixelsOff(pixels), # vumeter. VuMeter(pixels, 100, 400) Stairs(pixels), twinkle. Twinkle(pixels)]

ฉันย้ายรหัสลักษณะมิเตอร์ Ampli-Tie VU แล้ว ใช้ไมโครโฟน CPX เพื่อรับเสียงและทำให้ NeoPixels สว่างขึ้นตามแอมพลิจูดของเสียง อย่างไรก็ตาม ฉันต้องการแอนิเมชั่นมากกว่านี้ เนื่องจากข้อจำกัดของหน่วยความจำรันไทม์ ฉันต้องเลือกแอนิเมชั่นที่ฉันต้องการ ดังนั้นโดยค่าเริ่มต้น Stairs และ Twinkle อีกสองรายการจะทำงานโดยไม่ต้องทำการเปลี่ยนแปลงโค้ด ในการเรียกใช้แอนิเมชั่น VU meter จะต้องใส่ความคิดเห็นหนึ่งหรือทั้งสองแอนิเมชั่นอื่น ๆ และไม่แสดงความเห็น VU meter

โปรแกรมจัดการเพลงและการเข้ารหัสแบบออฟไลน์

frosty_the_snowman.py

นำเข้า music_notes เป็น mn

# Frosty the Snowman # วอลเตอร์ อี. โรลลินส์ เพลง = [(mn. G4, mn. HLF), (mn. E4, mn. DTQ), (mn. F4, mn. ETH), (mn. G4, mn. QTR), (mn. C5, mn. HLF), …

convert_to_binary.py

เพลง = [(jingle_bells.song, "jingle_bells.bin"), (frosty_the_snowman.song, "frosty_the_snowman.bin")] สำหรับเพลงในเพลง: data=song[0] file=song[1] with open(file, "wb") เป็น bin_file: สำหรับการป้อนข้อมูล: print("writing: " + str(entry)) note=entry[0] dur=entry[1] bin_file.write(struct.pack("<HH", note, dur))

ฉันต้องการเพลงวันหยุด CPX รองรับทั้ง WAV และโทน ไฟล์ WAV นั้นใหญ่เกินไปในแง่ของขนาดไฟล์และหน่วยความจำรันไทม์ การใช้โครงสร้างข้อมูล python เพื่อเก็บเสียงและระยะเวลาของมันก็กลายเป็นการใช้หน่วยความจำรันไทม์มากเกินไป ดังนั้นฉันจึงแก้ไขโค้ด Holi-Tie เพื่ออ่านไฟล์ไบนารีที่บีบอัดซึ่งมีเฉพาะข้อมูลเพลงที่จำเป็นในรูปแบบไบนารีที่บีบอัด ฉันเขียนสคริปต์ที่อ่านเพลงในโครงสร้างข้อมูลหลามและเขียนออกในรูปแบบไบนารี การเข้ารหัสเพลงเป็นข้อมูลไบนารีในไฟล์ทำให้เพลงมีขนาดเล็กและเป็นไดนามิก เมื่อเล่นเพลงเสร็จ ความจำก็จะถูกปล่อยออกมา

การเพิ่มเพลงมากขึ้นเป็นเรื่องเล็กน้อย สำหรับรายละเอียด โปรดดู README.md ในเพลง

ปุ่ม A เคลื่อนไหว NeoPixels, B เล่นเพลง แต่ไม่พร้อมกัน

code.py

def button_a_pressed():

if music.is_playing(): # Stop music if playing music.stop() next_led_animation() def button_b_pressed(): if active_led_animation != 0: # Run no-op animation next_led_animation(0) if music.is_playing(): # Toggle เปิดหรือปิดเพลง music.stop() อื่น: music.play()

แม้จะมีระบบจัดการเพลงที่มีประสิทธิภาพในหน่วยความจำมากขึ้น ฉันก็ไม่สามารถเก็บภาพเคลื่อนไหว 2 ตัวในหน่วยความจำรันไทม์ได้ ขณะที่เล่น 1 ในนั้นและเล่นเพลงทั้งหมดพร้อมกันได้ เนื่องจากฉันเลือกไม่ให้มี VU meter ในหน่วยความจำรันไทม์เลย ฉันไม่ต้องการลดจำนวนแอนิเมชั่นลงเหลือเพียง 1 เท่านั้น ดังนั้นฉันจึงเขียนโค้ดเพื่อให้แอนิเมชั่นเล่นหรือเพลงกำลังเล่นอยู่ ทั้งสอง. อีกทางเลือกหนึ่งคือการลดจำนวน NeoPixels แต่นั่นจะทำให้ความเจ๋งของแอนิเมชั่นหายไป

Python Code Funkiness

แม้ว่าฉันจะเป็นนักพัฒนาซอฟต์แวร์ที่มีประสบการณ์ แต่ฉันไม่เคยเขียน Python หลังจากที่ฉันเข้าใจและลองใช้แนวทางการเขียนโค้ดที่ดี เช่น การห่อหุ้มและการทำให้เป็นโมดูล ฉันค้นพบอย่างรวดเร็วว่าฉันกำลังใช้หน่วยความจำรันไทม์มากเกินไป ดังนั้นจึงมีโค้ด non-DRY อยู่พอสมควร ฉันยังต้องใช้เทคนิค MicroPython เช่น const() เพื่อลดปัญหาหน่วยความจำรันไทม์เพิ่มเติม

โมดูลที่คอมไพล์

รวบรวม

#!/bin/bash

คอมไพเลอร์=~/development/circuitpython/mpy-cross-3.x-windows.exe เพลงซีดี python3./convert_to_binary.py cd.. สำหรับ f ใน *.py; ทำถ้า

ในช่วงต้นของโครงการ ฉันทำตามคำแนะนำของ Adafruit และจัดเก็บไลบรารี Adafruit CircuitPython ทั้งหมดไว้ในแฟลช อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้เหลือที่ว่างเล็กๆ น้อยๆ สำหรับโครงการของฉัน เพื่อให้สามารถรับรหัสของฉันไปยัง CPX ฉันได้เริ่มรวบรวมโมดูลและวางลงใน MCU ปรากฎว่า Holi-Tie ไม่ต้องการไลบรารี่ภายนอกใดๆ ไลบรารีที่มีอยู่ใน UF2 นั้นเพียงพอสำหรับโครงการนี้ การเรียกใช้ไฟล์ *.mpy นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเล็กน้อย ดังนั้นฉันจึงยังคงดำเนินการปรับใช้โมดูลที่คอมไพล์แล้ว

ดังที่เห็นได้ชัดในคอมไพล์สคริปต์ด้านบน ฉันกำลังทำงานกับเครื่อง Windows แต่ใช้ยูทิลิตี Unix เช่น bash และ python3 ฉันใช้ Cygwin เพื่อทำสิ่งนี้ให้สำเร็จ สคริปต์นี้สามารถแปลเป็นชุด DOS และการใช้งาน Python3 ดั้งเดิมของ Windows ได้อย่างง่ายดาย

ขั้นตอนที่ 8: ติดกระดุมเน็คไท

ขั้นตอนสุดท้ายคือใส่แกนผูกกลับเข้าที่ ประกอบเน็คไทกลับเข้าที่ แล้วเย็บกลับเข้าที่ อย่าลืมทำให้ CPX สามารถเข้าถึงได้ คุณจะต้องใช้เมื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่หรือเปลี่ยนรหัส