Arduino tùy chỉnh (MakeyMakey rẻ hơn): 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Xin chào - Tôi 14 tuổi (ít nhất là khi tôi viết cuốn sách Có thể hướng dẫn này) và tôi đã xây dựng dự án này cho một giáo sư tại một trường đại học địa phương, cũng như cho bà của tôi, người làm việc với những đứa trẻ khuyết tật.

Nếu bạn thích điều này có thể hướng dẫn hoặc ủng hộ lý do mà tôi đang làm điều này cho (trẻ em khuyết tật), hãy tiếp tục và để lại nhận xét!

Makey Makey là một bảng dựa trên Arduino được thiết kế và phát triển bởi hai sinh viên tốt nghiệp MIT, Jay Silver và Eric Rosenbaum, trong sự hợp tác với SparkFun Electronics. Nó hoạt động như một bàn phím và một con chuột, về cơ bản là thêm một bàn phím và chuột phụ vào PC của bạn. Sự đổi mới thực sự mà Silver và Rosenbaum giới thiệu là khả năng "cảm ứng chạm". Sử dụng các điện trở kéo lên có giá trị cực kỳ cao, họ có thể sử dụng các vật dụng hàng ngày làm nút bấm.

Có nhiều khả năng và ý tưởng cho MakeyMakey, nhưng một trong những mục yêu thích của tôi là việc sử dụng cho trẻ em khuyết tật. Những người không thể sử dụng ngón tay đủ tốt để sử dụng bàn phím QWERTY tiêu chuẩn có thể sử dụng MakeyMakey làm trình mô phỏng bàn phím. Có thể sử dụng các đồ vật hàng ngày làm phím của bàn phím, trẻ khuyết tật có thể sử dụng các vật dụng như trái cây (chuối, táo hoặc cam), chơi bột hoặc bất cứ thứ gì dẫn điện nhẹ làm phím.

Dự án này bắt đầu nhiều hơn như một kinh nghiệm học tập. Dì của tôi vừa hoàn thành một lớp giáo dục đặc biệt sử dụng MakeyMakeys. Cô và 15 sinh viên khác đã từng mua MakeyMakeys của riêng mình với giá 50 đô la. Tôi đã đề nghị rằng tôi có thể kiếm một cái với giá dưới 40 đô la, và phần còn lại là lịch sử.

Lưu ý nhanh: dự án này dựa trên thiết kế ban đầu do Jay Silver và Eric Rosenbaum cung cấp thông qua giấy phép Phần cứng nguồn mở. Tôi ghi công đầy đủ cho họ và cảm ơn sự hào phóng của họ.

Bước 1: Nghiên cứu

Bước đầu tiên là tìm hiểu cách hoạt động của MakeyMakey truyền thống, sau đó tìm các bộ phận và nhà cung cấp để tự chế tạo. Thật may mắn cho bạn, tôi đã làm nhiều nhất có thể cho bạn và cô đọng nó thành những gì bạn cần biết.

Đầu tiên, MakeyMakey khai thác việc sử dụng điện trở kéo lên. Tóm lại, một điện trở kéo lên là một thành phần đảm bảo máy tính sẽ đăng ký "không chạm" cho đến khi chân thực sự được chạm vào. Nếu không có điện trở kéo lên, máy tính sẽ không biết chốt được chạm hay không chạm.

Để làm rõ hơn, điện trở là thành phần vật lý mà bạn có thể nhìn thấy và cảm nhận được. Một điện trở kéo lên là một điện trở bình thường, chỉ cần nối dây để làm một công việc nhất định (công việc đó là "kéo lên" một chân).

Bây giờ, điện trở có nhiều giá trị, được đo bằng ohms. Mọi thứ đều có điện trở, nhưng điện trở được chế tạo với một giá trị điện trở cụ thể. Một điện trở kéo lên điển hình thường là khoảng 10, 000 Ω (ohms). Các giá trị trên MakeyMakey là 22, 000, 000 (22 triệu) ohms, cho phép bất kỳ đối tượng nào có dưới 22M Ω hoạt động như một công tắc.

Từ đầu ngón tay đến đầu ngón tay, bạn có điện trở trong khoảng từ 1, 000 Ω đến 100, 000 Ω, tùy thuộc vào độ ẩm của da bạn. Điều đó giúp bạn có khoảng 21,9M Ω (22M - 100K = 21,9M) cho bất kỳ đối tượng nào bạn muốn sử dụng. Kim loại, muối, thậm chí chì từ bút chì sẽ hoạt động, miễn là điện trở nhỏ hơn 22M Ω.

Nếu bạn muốn được giải thích cơ bản hơn về cách hoạt động của MakeyMakey, MakeyMakey có một câu trả lời tuyệt vời.

Bước 2: Lập kế hoạch / Mua

Đối với bước này, chúng tôi sẽ sử dụng phần mềm Eagle CAD, hiện do Autodesk sở hữu. Nếu bạn không có phần mềm này, bạn có thể tải xuống bản dùng thử miễn phí một năm. Khi tôi tham khảo các sửa đổi hoặc cách sử dụng một công cụ cụ thể, tôi đang sử dụng phần mềm Eagle. Tuy nhiên, tôi sẽ chia sẻ thiết kế cuối cùng của mình.

Bây giờ bạn đã hiểu cơ bản về cách hoạt động của MakeyMakey, bạn có thể bắt đầu đặt hàng. Tôi đã tải xuống thiết kế của SparkFun cho MakeyMakey và sửa đổi nó để lắp ráp dễ dàng hơn. Thiết kế ban đầu sử dụng SMD (Surface Mount Devices) với kích thước 0402. Những mảnh đó rất nhỏ, khoảng 0,4 mm x 0,2 mm. Tôi đã thử nó ra, nhưng bị mất gần một nửa của tất cả các mảnh.

Để tự mình thực hiện dễ dàng hơn, hãy thay đổi kích thước của các thành phần thành kích thước 0603 hoặc lớn hơn. Để thay thế những thứ này, chỉ cần sử dụng công cụ "Replace". Vì đây không phải là hướng dẫn về Eagle nên tôi sẽ cho rằng bạn biết cách làm việc với Eagle.

Để đặt mua PCB (Bảng mạch in), hoặc bảng mà mọi thứ được đặt trên đó, tôi đã đến OSHPark. Họ tạo ra PCB chất lượng cao rất nhanh chóng và rất rẻ. Họ có số lượng đặt hàng tối thiểu là ba, nhưng bạn không thể vượt qua mức giá. Đây là liên kết đến thiết kế của tôi.

Đối với các bộ phận, bạn sẽ cần đến DigiKey hoặc một nhà cung cấp thiết bị điện tử khác. Rất tiếc, tôi không thể chia sẻ giỏ hàng của mình, nhưng sẽ không mất quá 20 phút để hoàn tất và đặt hàng. Tuy nhiên, tôi có một trang tính Excel với các liên kết. Tuy nhiên, chỉ cần một số lưu ý trước khi bạn đặt hàng:

• Đảm bảo khi bạn thêm ATMEGA32u4 vào giỏ hàng của mình, đó là gói 44TQFP
• Phí vận chuyển DigiKey rất đắt. Tốt hơn là bạn nên có nhiều hơn những gì bạn cần, để nếu một cái bị mất hoặc bị hỏng, bạn sẽ có thêm.
• DigiKey có chiết khấu số lượng lớn. Ví dụ, một điện trở là 0,10 đô la, nhưng 10 trong số chúng là 0,11 đô la. Sử dụng chiết khấu!
• Cầu chì đắt hơn một chút, nhưng hãy mua thêm ít nhất một cái. Bạn có thể cảm ơn tôi sau.
• Tôi không thể tìm thấy bất kỳ đèn LED nào trên DigiKey, vì vậy tôi đã không sử dụng chúng. Tuy nhiên, nếu bạn làm như vậy, bạn sẽ cần điện trở 330 Ω để đi cùng với chúng.

Ngoài ra, nó là khá thẳng về phía trước. Đây là trang tính Excel mà tôi đã sử dụng để sắp xếp:

Bước 3: Xây dựng nó

Bây giờ đến phần thú vị: tập hợp tất cả lại với nhau. Đây không phải là hướng dẫn hàn gắn trên bề mặt, nhưng đây là một hướng dẫn tuyệt vời. Đối với việc hàn các thành phần kích thước khác nhau, cuối cùng thì tất cả chúng phải hoạt động giống nhau. Bước này có lẽ là khó nhất và mất nhiều thời gian nhất, nhưng nó sẽ không giết bạn (mặc dù vậy, tôi khuyên bạn nên bắt chéo ngón tay để an toàn). Đây chỉ là một số mẹo mà tôi đã dựa vào khi làm việc này:

• Đối với vi điều khiển ATMEGA32u4, cách tốt nhất tôi tìm thấy là dán một miếng đệm vào một góc của bo mạch, sau đó đặt con chip lên trên, được định hướng chính xác. Sau đó, sau khi khóa nó vào vị trí bằng cách làm tan chảy miếng đệm góc, hãy tải tất cả các chốt bằng thuốc hàn. Cần có cầu hàn lớn. Sau đó, sử dụng bấc hàn của bạn, làm tan chảy lại chất hàn để loại bỏ nó. Điều này để lại một kết quả tốt đẹp, không có bất kỳ quần short.
• Trước khi bạn cố gắng cắm cáp USB, hãy kiểm tra các chân bên dưới đầu nối USB Mini-B. Lần thử đầu tiên của tôi có một cầu nối nhỏ dưới đầu nối, gây hỏng chip.
• Về thứ tự các bộ phận, hãy bắt đầu với vi điều khiển AMTEGA32u4, sau đó đến tụ điện, điện trở, đồng hồ và cuối cùng là các đầu cái có đầu nối USB.

Bước 4: Mã

Bây giờ đến bước cuối cùng, hài lòng nhất (chỉ khi nó hoạt động thì nó mới thỏa mãn). Để viết mã Arduino tùy chỉnh, trước tiên bạn phải ghi bộ nạp khởi động. Bộ nạp khởi động là một đoạn mã nhỏ được lập trình vào mọi Arduino tại nhà máy để cho Arduino biết phải làm gì khi nó khởi động lần đầu và phải làm gì với mã mà bạn lập trình nó. Vì điều đó được thực hiện tại nhà máy Arduino, nên chúng tôi cũng cần phải làm điều đó. Để làm điều này, chúng ta có thể sử dụng một Arduino khác, được tạo sẵn, để lập trình nó. Điều này yêu cầu Arduino có chip ATMEGA328 (chẳng hạn như Uno hoặc Nano). Để làm điều này, chúng tôi sẽ làm theo hướng dẫn của SparkFun. Móc các chốt như hình:

Arduino || MakeyMakey

5V / Vcc - Vcc

GND - GND

D11 - D16

D12 - D14

D13 - D15

D10 - ĐẶT LẠI

Sau đó, vào Arduino IDE, chọn bảng Arduino mà bạn đang sử dụng để lập trình MakeyMakey của mình. Dưới các ví dụ, hãy mở bản phác thảo 'Arduino as ISP'. Tải nó lên Arduino của bạn, giống như bạn thường làm. Sau đó, trong Công cụ, chọn trong Bảng 'Arduino / Genuino Micro'. Sau đó trong Tools> Programmer, chọn 'Arduino as ISP' (đừng nhầm với 'ArduinoISP'). Sau đó, một lần nữa trong Công cụ, chọn 'Ghi Bootloader'. Sau một vài phút, IDE sẽ thông báo "Đã ghi xong bộ nạp khởi động". MakeyMakey của bạn hiện đã sẵn sàng hoạt động như bất kỳ Arduino nào khác.

Bước tiếp theo là truy cập GitHub của MakeyMakey và đến phần 'chương trình cơ sở'. Chỉ cần sao chép và dán 'makey_makey.ino' và 'settings.h' vào Notepad và lưu chúng theo các phần mở rộng tương ứng. Bây giờ, hãy mở 'makey_makey.ino' mới được lưu của bạn, mở nó bằng Arduino IDE và tải nó lên bảng MakeyMakey của bạn. Bây giờ bạn sẽ có MakeyMakey hoạt động đầy đủ! Xin chúc mừng!

Bước 5: Chơi

Với MakeyMakey mới, bạn có thể làm gì? Có rất nhiều tùy chọn, với một số ứng dụng hoặc trang web thú vị để sử dụng được liệt kê trên trang web của MakeyMakey. Nếu bạn có một ý tưởng để chia sẻ, hãy làm! Tôi và nhiều người khác rất muốn nghe ý kiến của bạn! Tôi đã bao gồm một số hình ảnh về những gì tôi đã thấy hoặc tự nghĩ ra.

Lưu ý thêm: Nếu bạn có bất kỳ phản hồi nào về Hướng dẫn này, dù tốt hay xấu, vui lòng để lại trong phần bình luận. Tôi đã cố gắng trở thành một nhà văn giỏi hơn, vì vậy bất kỳ lời phê bình nào cũng được đánh giá cao. Cảm ơn!