תיבת מוסיקה MP3 לילדים: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

כשחיפשתי כמה פרויקטי DIY חדשים סביב ארדואינו מצאתי כמה רעיונות נחמדים על נגני MP3 מבוססי RFID לילדים. ויש קופסת צעצועים מקצועית אחת גדולה בשוק - החבר'ה האלה שולטים. הם עשו עסק נהדר מתוך הרעיון החכם שלהם. בדוק - תמצא את הדף שלהם!

כששני ילדי נכנסים להאזין לספרי שמע ומוסיקה, יותר ויותר, ועדיין משתמשים בדיסקיות ישנות וטובות עם כל טרחת הטיפול, החלטתי לבנות תיבת נגן MP3 כזו עם כמה תכונות נחמדות כדי להפוך אותה לאדם נהדר. צעצוע בשבילם. לאחר שקניתי לאחרונה את מדפסת התלת -ממד הראשונה שלי הפרויקט הזה נראה כמגרש משחקים טוב שאפשר גם לצלול בו להדפסה תלת -ממדית.

אז התחלתי בשלב הרעיון - אילו תכונות הייתי רוצה ליישם - RFID, נגן MP3, WLAN (בוטל מאוחר יותר), בקרת IMU, תצוגת LCD, שעון מעורר, טעינה אלחוטית … צריך לעשות קצת מחקר, אילו רכיבים אצטרך. באילו רכיבים אוכל לעשות שימוש חוזר? עדיין היה לי מודול IMU, LCD, כמה ננו ארדואינו.

עם ניסיון כלשהו בהלחמה ומדידת ההרכבה ניתן לביצוע תוך 1-2 לאחר מפגשי עבודה.

הדפסת התיבה, המורכבת מבסיס, לוח כיסוי ותחנת טעינה, אורכת זמן (12+ שעות בהתאם למדפסת ולהגדרות הפריסה), אך עשיתי זאת במהלך הלחמה.

שלב 1: רכיבים

הרכיבים הם בינתיים ממש מיינסטרים. להלן רשימת הרכיבים בהם השתמשתי לפרויקט זה.

1. תצוגת LCD 1602 2x16 תווים גדולים 5 V 122*44 מ מ כחול

2. קורא RFID- NFC RFID-RC522 RF IC

3. נגן MP3 - מודול נגן MP3 של DFPlayer מיני MP3 לוח פענוח קול עבור Arduino תומך בכרטיס TF U- דיסק IO/יציאה טורית/AD

4. רמקול- 4 אוהם 3 ואט 53 מ"מ רמקול מרובע 36 מ"מ חיצוני קצף מגנטי קצף כסוף כסוף

5. כרטיס מיקרו SD 8GB

6. חיישן ג'ירוסקופ אנלוגי 3 צירים MPU6050

7. MINI USB NANO V3.0 CH340 5 V 16 Mt Atmega328 בקר בקר (כמעט כל הסיכות בשימוש!)

8. DS3231 Precision RTC - מודול שעון מעורר

9. Powerbank JETech 3400 מיליאמפר / שעה

10. מודול מקלט מטען אלחוטי DIY PCBA Qi - כחול + שחור

11. לוח אב-טיפוס הלוח הלוח הלוח הלוח הלוח הלוח הארוך, פרוטוטייפ, פרוטוטייפ ללא הלחמה FR4 PCB דו צדדי 5x7 ס"מ 50x70 מ"מ FR4

12. 1x 2N 3904: טרנזיסטור NPN TO-92 40V 0, 2A 0, 5W

13. נגד 1x1kOhm להגבלת זרם הבסיס, 3x220Ohms 0, 5 w (מקביל! כדי לספק אנרגיה - אפשר להשתמש בנגד מפרט גבוה יותר, היו לי אלה) לעומס הנוכחי בין פולט לאספן. 2x1kOhms לקו TX ו- RX בין Arduino ו- DFplayer כדי להרוג רעש - לא הייתה לי בעיה כאן.

14. כמה דברים אלקטרוניים סטנדרטיים - הלחמה, הלחמה, קוצץ, מחברים, כבלים …

14. הרבה אנרגיה ושעתיים להרכבה:)

המחיר הכולל לרכיבים לעיל ~ 30-35 € - בעיקר מ- aliexpress.com ו- dx.com. המשלוח לוקח קצת זמן, אבל המחיר מצוין.

שלב 2: קישוריות אלקטרוניקה

לא ציירתי פריסה, וגם לא השתמשתי בכל כלי שימושי כמו Fritzing או דומה. כנראה בנקודת זמן מאוחרת יותר. התיאור שלהלן מציג את הקישוריות. כל הסיכות שאינן מוזכרות אינן מחוברות.

במהלך הלחמה המשכתי למדוד את הקישוריות של הקווים, בדיקת סיום עם רכיבים מותקנים בוצעה גם כן. אין דבר יותר מעצבן מאשר לחפש חיבור רע אחד אחרי הכל מורכב. רוב אכפת על GND ומתח +.

פריסת הסיכה של כל רכיב זמינה באמצעות Google.

תצוגת LC

LED ---- GND

LED+--- באמצעות 220Ohm ל- 5V powerbank

DB7 --- Arduino D2

DB6 --- Arduino D3

DB5 --- Arduino D7

DB4 --- Arduino D8

E --- Arduino A1/פין 15

R/W --- GND

RS --- Arduino A0/סיכה 14

V0 --- 10 קאוהם פוטנציומטר Rx (להתאמת ניגודיות)

VDD --- Powerbank +5V

VSS --- GND

נגן MP3 של DFPlayer

VCC ---+5V Powerbank

RX --- תוכנת סדרת Arduino D5 (פוטנציאל באמצעות נגד 1kOhm במקרה של בעיות רעש)

TX --- תוכנת סדרת Arduino D9 (פוטנציאל באמצעות נגד 1kOhm במקרה של בעיות רעש)

SPK1 --- רמקול +

GND --- Powerbank GND

SPK2 --- רמקול-

עסוק --- ארדואינו A7

GND --- GND

קורא RFID NFC522

3.3V --- Arduino 3.3V

GND --- GND

MISO --- Arduino D12

MOSI --- Arduino D11

SCK --- Arduino D13

SDA --- Arduino D10

חיישן ג'יירו IMU 6050

VCC --- Arduino 3.3V

GND --- GND Powerbank

SCL --- Arduino A5/SCL

SDA --- Arduino A4/SDA

ADO ---+3.3V (אות גבוה) עבור כתובת I2C 0x69

שעון בזמן אמת DS3231

3, 3V --- Arduino 3.3V

SDA --- Arduino A4/SDA

SCL --- Arduino A5/SCL

GND --- GND

טריגר העומס הנוכחי

פולט 2N3904 - GND

בסיס 2N3904 - באמצעות 1kOhm ל- Arduino D6

אספן 2N3904 - באמצעות 3x220Ohms (מקביל! - אפשר להשתמש בנגד מפרט גבוה יותר, היו לי אלה) ל +5V

מקור אנרגיה

קווי V+ ו- GND של Powerbank המחוברים באמצעות מחבר USB נקבה למחבר מתח על הלוח ומתחברים ל- Vin/GND של Arduino). Powerbank מופעל באמצעות מיקרו -מתג בצלחת המכסה. הלחמתי מיקרו -מתג ל- V+ דרך נגד עומס ל- GND כדי לדמות מצב עומס ולהדליק אותו. לאחר מכן העומס הנוכחי מונע ממנו להיכבות.

+5V - מחבר מתח על הלוח +5V

מחבר חשמל GND -לוח על GND

+5V של powerbank - נגד עומס - מיקרו -מתג פין A

GND - סיכת מיקרו -מתג B

שלב 3: הרכבה אלקטרונית

רכיבי הלוח - נגן MP3, RTC, IMU, Arduino מותקנים בשקעים. מקשי בחירה ומעלה/מטה, RFID, LCD והספק מחוברים באמצעות 'כבלי פס' מולחמים בעצמם מספיק זמן כדי להיכנס לקופסה מאוחר יותר.

Microswitch להפעלת powerbank הוא לוח כיסוי קבוע - לא מוצג במחשבים.

השתמשתי באספקת חשמל קבועה כדי לבדוק את ההתקנה.

בזמן ההרכבה בדקתי כל רכיב בנפרד -> דוגמה של סקיצות ארדואינו לרכיבים מאוד מועילות כאן.

מכיוון שלפאוורבנק היה כיבוי אוטומטי עם זרם נמוך כללתי שיא עומס נשלט על כל טרנזיסטור במשך כל 15 שניות במשך 100 אלפיות השנייה באמצעות נגד של 70 אוהם (למעשה 3 מקבילים של 220 אוהם כדי לספק הספק מספיק, זה רק שיא קצר אבל שלושת הנגדים יחלקו את הזרם ולכן לא יופעלו מעל המפרט).

מאוחר יותר התברר כי ה- Mini DFPlayer מושך ברציפות> 70mA. כאשר השתמשתי בכיבוי האוטומטי של powerbank גם לכיבוי התיבה (על ידי לא להפעיל את העומס הנוכחי יותר) עכשיו אני צריך לחשוב מחדש על זה.

עדיין נתקל בבעיות במצב שינה של Arduino ו- DFplayer להורדת הזרם - הזרם אינו יורד מתחת לסף כדי לאפשר כיבוי. משוב יתקבל בברכה.

הערה: עבור הקופסה השנייה נאלצתי להזמין מחדש פאוורבנק אחר מכיוון שהרגתי את האלקטרוניקה של הבנק הראשון שלי. ותראה הנה - הספק הבנק הזה נכבה 10 שניות אחרי שאני מפסיק להפעיל את זרם העומס -> כיבוי פועל כעת.

מקלט הטעינה האלחוטי מחובר ל- usb הטעינה של powerbank. בסיס המטען בנוי לתוך קופסת מטען, מודפסת במדפסת התלת מימד שלי.

שלב 4: תוכנה

תוכנה זמינה ב- github

תכנות הוא כיף, אני אוהב להתחיל מגרעין מהיר של דוגמאות ולהתפתח הלאה. מכיוון שאני לא באמת עושה את המפרט, התכנון והתכניות התוכניות הנובעות מכך, בסופו של דבר יש לי קוד עובד אבל לא ממש אלגנטי. זה תמיד עבודה -> להיכנס יותר לאובייקטים, להפריד ב-.h ו-.cpp …

עם זאת אני רוצה שהדבר יעבוד מהר ולכן במקרים רבים אני מגיע לשם לא בדרך היעילה ביותר.

אבל הדבר הגדול הוא - ברגע שה- HW עובד אפשר להתחיל לעשות כל מיני דברים.

השתמשתי ב- arduino IDE, כמה ספריות נדרשות - פשוט נעשה עם מנהל הספרייה arduino IDE.

אז הגרסה הנוכחית של התוכנה תומכת ב:

הודעת קבלת פנים

עוצמת הקול (אחי)

הטה שמאלה/ימינה של התיבה כדי לעבור לשיר הקודם/הבא ואם RFID מושבת לתיקיה הבאה דרך הלוך ושוב.

השהה/הפעל (אחי)

אתחל, למד RFID חדשה - תיקייה מוקצית על סמך תיקיית כרטיס ה- SD הבאה הבאה של RFID. הנתונים מאוחסנים ב- Arduino EEPROM

תיקיית הפעלה שהוקצתה ל- RFID-הקצאת RFID לתיקייה באמצעות פונקציית למידה

טען ושמור פרמטרים כדי לאפשר הגדרות שנשמרו. איפוס להגדרות היצרן:)

הגדרת שעון ותאריך.

הפעלה/כיבוי של אזעקה, הגדרת שעון ודקה מעורר, השמעת שיר קבוע לאזעקה.

כבה את RFID - הפעל mp3 בלעדיו.

עוד כמה רעיונות ברשימה שלי - עדיין לא יושמו

הצג טמפרטורה (ה- RTC יכול לעשות זאת - הוא מודד את הטמפ 'כדי לפצות את ההשפעה על הקוורץ)

התחל לצחוק כשהוא מזועזע, הגדר שיר לאזעקה

בחר באיזו תיקיה מוקצה RFID במצב למידה

הקצאת תיקיות החנות והשיר האחרון שהושמע על שבב RFID - שימוש חוזר בין קופסאות (אני בונה עוד - שני ילדים זוכרים …?)

אפשר כיבוי -זה לא עובד כרגע מבלי להיות מחובר ל- USB -> העומס הנוכחי דרך Powerbank מצטמצם בהגדרה זו.

מידע על מבנה התיקיות בכרטיס SD

אחסנו כמה ספרי שמע ומוזיקה לילדים שלי. אז השתמשתי בכמה סקריפטים של לינוקס כדי להפוך את השירים לשם המתאים. יש למנות תיקיות ברצף מספרים דו ספרתיים (כלומר "00", "01", "02" …). יש לקרוא לשירים שם ברצף מספרים תלת ספרתיים (כלומר "001.mp3", "002.mp3", …).

ה- mp3-on-Welcome שלי ("שלום, אני ארגז הצעצועים שלך …") מאוחסן בתיקייה "99" כ- "001.mp3".

התסריט אינו הוכחה אידיוטית ויש להשתמש בו רק בספריית 'העתק' ולא במסמכי מקור.

#!/bin/bashlet i = 1 עבור קובץ ב- *.mp3 לעשות אם (($ i <10)); ואז mv "$ file" "00 $ {i}.mp3" elif (($ i <100)); ואז mv "$ קובץ" "0 $ {i}.mp3" אחר mv "$ קובץ" "$ {i}.mp3" fi תן לי ++ לעשות

שלב 5: הדפסה והרכבה של הקופסה

אז עכשיו HW ו- SW עובדים - אני צריך קופסה!

מקום נהדר להתחיל בו הוא טינקרד - אני אוהב את זה! פשוט לשימוש ותקבל את כל מה שאתה רוצה. בונים על קהילה ענקית והרבה דוגמאות נהדרות מ"טינקרים "חכמים.

אפשר להיכנס לזה לנצח בקלות - כאן שינוי אחד, שם הר חדש, חור,… עיצוב חדש,….

אבל בסופו של דבר אני מרוצה לחלוטין מעיצוב הקופסא הנוכחי. בניתי גם קופסת בסיס למטען שאליה ניתן לשים את תיבת ה- mp3 לטעינה. ראה כאן

ההדפסה לוקחת את הזמן שלה (~ 8-12 שעות ויותר) ובדקתי בעובי קו שונה, בסוף נשארתי בסטנדרטים של המדפסות. עבור הקופסאות הנוכחיות אני משתמש בקופסאות האב-טיפוס (שהודפסו בהתחלה על בסיס עיצוב ישן יותר), אולם העיצוב העדכני ביותר כולל כמה תכונות חדשות, תושבות, שלמים שהופכים פריט נוסף לרשימת המטלות שלי.

ועוד דבר אחד מאוד חשוב לעשות: להשיג כמה בגדים יפים לארגז - אבל זה יהיה נחלת אשתי - מצפה לבגדים החדשים של הקופסה - בקרוב …

ברגע שההדפסים מתקררים ובדיקת בסיס של האלקטרוניקה נעשתה מחוץ לקופסה, ההרכבה הסופית הייתה צריכה להיעשות.

השתמשתי בדבק חם כדי לתקן את החלקים - מתג מיקרו, מקלט LCD ומקבל RFID קבוע בצלחת המכסה. השתמשתי בקלטת דו צדדית לתיקון רכיבים מראש ולאחר מכן השתמשתי בדבק החם כדי להכניס כמה נקודות תיקון אחרונות.

אותו דבר עם קופסת הבסיס. ראשית יש לתקן את לוחית מקלט הטעינה לקרקע התיבה - סרט דו צדדי עשה עבודה טובה כאן - צריך להתאים אותו לאמצע הבסיס כדי להיות קרוב מספיק לסליל הטעינה בעת הנחת התיבה על גבי בסיס המטען..

ואז הספק, שוב תיקון מראש דו צדדי, ואז לשים קצת דבק חם לנקודות 'אסטרטגיות'. ניתן לתקן את הרמקול בעזרת כמה נקודות דבק נחמדות בתושבים המוכנים - נחמדים והדוקים.

לבסוף הלוח - כללתי כמה כריות מיני -הר בעיצוב הדפס תלת -ממדי, כך שהלוח הותקן שם בצורה מסודרת - שוב - כמה נקודות דבק אסטרטגיות חמות. רעש לא אמור לפרק דברים - אז נתתי לזה קצת תשומת לב.

ולבסוף השתמש בכמה ברגי מיני זמינים (עיצוב ההדפסה שלי כלל כמה תושבי בורג 3M, אבל הם לא ממש נהדרים עבור ברגים אמיתיים)

שלב 6: קופסה מוגמרת - אך ללא בגדים

והנה שתי הקופסאות המוגמרות לילדים שלי. הם כבר עשו בדיקות בטא ומצאו כמה באגי תוכנה;-).

קניתי גם חבילה של 20 מדבקות RFID M3.

עכשיו אני צריך לאסוף את כל הדמויות הקטנות האפשריות ולגרום להן לשחק אסימונים לתיבת ה- MP3. כיף לאבא ולילדים:)