بناء ملاحظات: مربع العد - 💡 Fix My Ideas

بناء ملاحظات: مربع العد

بناء ملاحظات: مربع العد


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

منذ أكثر من عدة مرات ، كنت أتعامل معها ليلًا للعثور على ابني في السرير مع آلة حاسبة في يد ومصباح يدوي في جهة أخرى ، نائمًا بعد الضغط على "1 + = = =" ومشاهدة الأرقام تتسلق حتى لا يستطيع تبقي عينيه مفتوحة. لذلك ، في عيد ميلاده الرابع ، قررت أن أبني عليه آلة مخصصة لن تفعل شيئًا سوى العد التنازلي والعد التنازلي في قيادته.

كانت فكرتي المبدئية بسيطة: شاشة LED كبيرة مكونة من سبعة أرقام متعددة الأزرار ، وزرّ رواق كبيران للجمع والطرح ، ومفتاح دوار 10 أوضاع في المنتصف. أدر المفتاح الدوار لاختيار قيمة من واحد إلى 10 ، ثم اضغط على زر لزيادة الرقم المعروض على مصابيح LED بهذا المبلغ. اضغط على الزر الآخر وسوف ينخفض ​​بنفس الشيء.

الدائرة

جاءت الدائرة أولاً في هذا المشروع ، لأن حجم العلبة يعتمد على حجم الحزمة الإلكترونية الجاهزة.

في صميمها ، هناك ATmega328 ، أحد معالجات Arduino الأكثر شيوعًا. يُظهر زوج من شاشات LED المكونة من 4 أرقام الرقم ، مدفوعًا بشريحة برنامج تشغيل عرض Maxim MAX7219 LED قادرة على التعامل مع 64 LED أو 8 أرقام من سبعة أجزاء ، وذلك باستخدام 3 دبابيس إخراج فقط على ATmega.

بعد بناء الدائرة على اللوح وكتابة برنامج اختبار أساسي ، حصلت على مقدمة أولى لتبديل الارتداد ، أو الضوضاء الإلكترونية أو الثرثرة على مستوى المللي ثانية مع فتح أو إغلاق جهات اتصال المحول. يمكن قراءة ما يبدو وكأنه زر واحد دفع لنا من قبل المعالج الدقيق كما العشرات أو المئات ، أو أكثر. لحسن الحظ ، فإن أزرار الممرات أمرت أن تكون مفاتيح رمي مزدوج. هذه تسمح بحل بسيط إلى حد ما في الأجهزة باستخدام بوابات منطقية NAND لكل مفتاح. توفر الدائرة المتكاملة 74HC00 جميع البوابات الأربعة المطلوبة في شريحة واحدة.

كان المفتاح الدوار مشفرًا ثنائيًا ، لذا فقد كان الأمر يتعلق فقط بتوصيل 4 دبابيس - واحدة لكل واحدة من البتات المطلوبة لعد 10 - بدبابيس إدخال ATmega ، وقراءة كل منها والجمع بينها ، ثم التحويل إلى رقم عشري.

الآن وبعد أن تمكنت الدائرة من الاعتماد ، احتجت إلى طريقة لتخزين القيمة الحالية للعرض. لا ترغب في جعل "مربع العد" الخاص بك يصل إلى رقم مرتفع بشكل مثير للدهشة فقط لفقده عند إيقاف الطاقة. يجب أن تكون هذه مهمة سهلة لـ EEPROM الداخلية لـ ATmega ، لكن عندما نظرت إلى المواصفات ، تم تصنيفها فقط على 100،000 دورة كتابة. مع عرض قد يصل إلى 99،999،999 ، بدا ذلك غير كافٍ. بدلاً من ذلك ، عثرت على شريحة ذاكرة EEPROM 24LC256 بها 1000،000 دورة كتابة - لا تزال غير عالية كما يمكن أن يصل إليها "مربع العد" ، ولكن أقرب بكثير. في الاستخدام الفعلي ، على الرغم من أن ذاكرة ATmega الموجودة على متن الطائرة ستكون كافية على الأرجح.

لقد قمت بعمل النماذج الأولية والبرمجة باستخدام Arduino Duemilanove ، لكن بالنسبة للبناء النهائي ، استخدمت نفس شريحة ATmega لبناء دارة قائمة بذاتها على الشريط. أفضل متحكم مستقل في مشاريعي لأنه يستخدم مساحة أقل من البناء في لوحة Arduino بأكملها ، ويتكلف أقل ، ويترك Arduino مجانًا للمشروع التالي.

شاشة LED موجودة على لوحتها الخاصة ، متصلة بواسطة كابل الشريط بلوحة المعالج الرئيسية. من المؤكد أن الرقم 99،999،999 الذي تسمح به الأرقام الثمانية هو مبالغة ، لكن استخدام شاشات LED المكونة من 4 أرقام يوفر الكثير من الأسلاك واللحام مقارنة باستخدام الأرقام الفردية.

من أجل الطاقة ، خططت لاستخدام بطاريات AA قابلة لإعادة الشحن.

البرنامج

يحتوي البرنامج على 3 وظائف أساسية: الضغط على زر المعالجة لزيادة العدد وخفضه بالكمية المحددة ، وعرض الرقم ، وتخزين الرقم على الذاكرة.

تظهر عمليات الضغط على الأزرار كمقاطعات ، والتي تؤدي إلى حد كبير ما يبدو كما لو كانت - تقاطع أي إجراءات أخرى تحدث في البرنامج. البديل عن ذلك هو الاستقصاء المستمر للزر لمعرفة ما إذا كان يتم الضغط عليه ، ولكن هذا غير فعال مقارنةً بالسؤال الأساسي للزر لإعلامك بموعد الضغط عليه. عند الضغط على زر ، يقرأ البرنامج قيمة المفتاح الدوار ، ويضيف أو يطرح هذا المبلغ من المتغير ، ثم يقسمه إلى أرقام فردية لإرساله إلى MAX7219 للعرض. في كل حلقة ، يقارن البرنامج القيمة الحالية للمتغير مع قيمة المتغير في الحلقة السابقة. إذا كانوا مختلفين ، فسيخزن القيمة الجديدة إلى شريحة ذاكرة EEPROM.

يمكنك وضع الصفر في مربع العد عن طريق تعيين محدد الأرقام على 8 مع الاستمرار في الضغط على زر النقصان عند تشغيله. وبالمثل ، سيؤدي تعيين محدد الأرقام إلى 3 مع الاستمرار على زر الزيادة أثناء التشغيل إلى عرض إحصائيات مثل الأرقام الأعلى والأدنى التي تم الوصول إليها وعدد إجمالي ضغطات الأزرار على مدى عمر الصندوق. لتوفير الطاقة ، ينتقل جهاز ATmega إلى النوم وتظل شاشة LED مظلمة إذا لم يتم الضغط على أي أزرار لمدة دقيقة واحدة. الضغط على أي زر سوف يستيقظ النظام.

بناء الصندوق

مع تنفيذ الدائرة والبرامج ، أضعهما جانباً. من المؤكد أنهم يمكن أن يتحملوا بعض التحسينات ، لكن متطلبهم الحقيقي الوحيد هو أنهم يعملون. وعلى الرغم من ذلك ، فسيتم عرض المربع كل يوم وكان عليه أن يبدو جيدًا قدر الإمكان. كان عليها أن تكون صديقة للأيدي الشابة ومرنة بما يكفي لتحمل الهبوط العرضي. كان الخشب هو المادة المثالية ، لكن ليس لديّ مهارات الدقة في الأعمال الخشبية أو متجر لبناء ما أريد. القطع بالليزر لإنقاذ!

لوضع نمط المفاصل على الزوايا ، استخدمت أداة مساعدة عبر الإنترنت تسمى BoxMaker (boxmaker.rahulbotics.com). أدخل العرض الخارجي والعمق والارتفاع للمربع النهائي الخاص بك ، وسمك المادة ، والشق (عرض المواد التي تمت إزالتها بواسطة القطع) ، ويقوم بإنشاء ملف PDF لجميع القطع المطلوبة.

لقد قمت باستيراد ملف PDF هذا إلى Adobe Illustrator ، وأعدلت بعض التعديلات الطفيفة على التباعد من أجل التناظر بين الجانبين الأيسر والأيمن ، ووضع عناصر مثل فتحة النافذة وزر الأزرار.

قبل التحميل للتقطيع ، قمت بطباعة الخطط وتثبيتها على لوحة 1/4 بوصة من الرغوة ، ثم قمت بقص وتجميع القطع. تعتبر ألواح الرغوة أرخص بكثير من القطع بالليزر ، لذلك تعد هذه المرحلة مكانًا أفضل بكثير للعثور على الأخطاء (مثل علامة تبويب يجب أن تكون فتحة أو صندوقًا غير عميق بما يكفي لوضع زر).

لم يقتصر الأمر على نموذج بالحجم الطبيعي ، ولكن جميع المكونات تتناسب مع ذلك. بعد القيام بهذا الفحص النهائي ، قمت بتحميل التصميم إلى Ponoko (ponoko.com) ليكون مقصوصًا بالليزر من خشب البامبو.

بعد أسبوعين وصلت حزمة مع الخشب قطع هش. كانت القطع جميلة ، لكنها لم تكن مناسبة معًا. لقد حددت نطاقًا واسعًا جدًا من الشق (عرض القطع) ، وفي التعويض عن ذلك ، قام برنامج BoxMaker بتعديل عرض الشقوق لإغلاق الفجوات غير الموجودة. باستخدام ملف وبعض أوراق الصنفرة ، تمكنت من توسيع الشقوق بما يكفي لتوحيد الصندوق.

لقد قمت بلصق المفاصل ورملها بنصف قطر على جميع الزوايا ، ثم أنهيت الخشب بريق من البولي يوريثين للحماية ولإضفاء توهج دافئ وعنبر على الخيزران.

تم قطع نافذة الأكريليك الحمراء التي تغطي مصابيح LED بالليزر في نفس الوقت الذي تم فيه قطع الخشب. كنت آمل أن يكون هناك احتواء محكم لا يتطلب أي غراء ، لذا صنعت 6 إصدارات مختلفة من النافذة ، كل منها بحجم بضع مئات من البوصات أكبر من البوصة ، واستخدمت الملاءمة الأفضل.

عندما بدأت تجميعها معًا ، أدركت أنني لست سعيدًا بالطريقة التي تناسبها بطاريات AA في العلبة. لقد كانت قبيحة ، وسيكون إخراجهم من أجل الشحن مشكلة. لاستبدالها ، استخدمت حزمة بطارية ليثيوم أيون وشاحن USB ، كلاهما من Adafruit (adafruit.com). تتغذى البطارية 3.7 فولت في دائرة خطوة الجهد لتوفير 5 فولت اللازمة.

مثل الكثير منا ، يحب ابني أن ينظر إلى الأشياء ويعرف كيف تعمل. يتيح لي تغيير التيار الكهربائي في اللحظة الأخيرة وضع الدائرة في اتجاه الخارج حيث كانت البطاريات ، مما يتيح للباب الموجود على ظهره أن يعمل كنافذة ليراهن على الأجهزة الإلكترونية بداخله. للحفاظ على سلامة الأسلاك الهشة ، غطيت الدائرة بقطعة من الأكريليك واضحة الحجم وحجمها مواجهات.

يتم تثبيت الباب الموجود في الجزء الخلفي من الصندوق بأربعة مغناطيسات من النيوديميوم مقاس 3 مم يتم إبوكسيها في فتحات تم حفرها في لوحة الباب والإطار. المغناطيس قوي بما فيه الكفاية للحفاظ على الباب آمنًا في الاستخدام المنتظم ، لكنه يعطي عند فتحه باستخدام قواطع نصف القمر على كل جانب.

باستخدام مربع العد

بالإضافة إلى التشويق الواضح المتمثل في معرفة مدى ارتفاع الأرقام ، فمن السهل الخروج بألعاب للعب مع Counting Box. اطرح أسئلة مثل ، "كيف يمكنك الوصول إلى 49 في أقل عدد من أزرار الضغط؟ هل يمكنك القيام بذلك باستخدام مفتاح التبديل المحدد لنفس القيمة طوال الوقت؟ "يمكن أيضًا استخدام" صندوق العد "للمساعدة في تقديم مفاهيم رياضية مثل تخطي الحساب. تأتي الأفكار الأكثر تقدماً مثل الضرب والقسمة بسرعة عندما يتضح أنها ليست أكثر من عملية جمع أو طرح متكررة.

لست متأكدًا من الذي تعلم أكثر ، وأنا في بنائه أو مع ابني في اللعب به ، ولكن في كلتا الحالتين ، يضيف "صندوق العد" الكثير من المرح.

أكثر في hahabird.com.

يتميز MAKE Volume 33 ببرنامجنا الخاص بقسم صناع البرامج الذي يغطي تطبيقات تصميم لوحات الدارات الكهربائية ، والتصميم والطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتحكم الدقيق ، والبرمجة للأطفال. أيضًا ، تعرف على روبوت Rovera الجديد الذي يعمل بنظام Arduino وابدأ باستخدام Raspberry Pi. كالعادة ، ستجد أيضًا صانعين رائعين في الداخل ، مثل المجانين على غلافنا ، والمتسللين وراء أحداث Power Racing Series الشهيرة في Maker Faire.

جرب يدك في 22 مشروعًا رائعًا من مشاريع DIY ، مثل مربع تأثيرات جيتار Optical Tremolo ، أواني الكيك "Panjolele" ، و Wii Nunchuk Mouse ، وحيل نجارة CNC ، ومخدش القط الذي يعالج الاستغناء عن الكتب ، والكتب الخشبية ذات الثناء بالليزر ، وتخمير القدر ، زراعة الفلفل الحار "لا يصدق" الفلفل الحار ، وأكثر من ذلك بكثير.

في أكشاك بيع الصحف الآن ، عن طريق الاشتراك ، أو متاح في Maker Shed

اشتري الآن!



قد تكون مهتمة

فقدت المعرفة: نقش الخشب والتصويرية وبستر

فقدت المعرفة: نقش الخشب والتصويرية وبستر


فقدت المعرفة: جلد الكابل

فقدت المعرفة: جلد الكابل


فقدت المعرفة: عصا الملاحة الرسم البياني

فقدت المعرفة: عصا الملاحة الرسم البياني


Suitcase Sound Systems و LionBot و 8 مشاريع أخرى لا تريد أن تفوتها في Maker Faire Barcelona

Suitcase Sound Systems و LionBot و 8 مشاريع أخرى لا تريد أن تفوتها في Maker Faire Barcelona