Phát bài hát bằng động cơ bước !!: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Dự án này là về việc thiết kế một giao diện động đơn giản, cho phép tương tác với động cơ bước theo hai cách khác nhau.

Giao diện đầu tiên sẽ kiểm soát hướng và tốc độ của động cơ bước thông qua việc sử dụng GUI đơn giản, có các mũi tên trái và phải để chỉ hướng và mũi tên lên và xuống cho tốc độ.

Giao diện thứ hai sẽ mang tính chất âm nhạc hơn, cho phép phát các bài hát đơn giản bằng cách sử dụng âm thanh quay của động cơ bước.

Bước 1: Các bộ phận cần thiết

1. Arduino UNO (hoặc bảng tương thích)
2. Nextion Nâng cao NX4827K043 từ iTead Studio.
3. Bảng mở rộng Nextion cho màn hình nâng cao Nextion
4. Thẻ Micro SDHC
5. Đầu đọc / Máy ghi thẻ SD - để chuyển các tập tin từ máy tính sang thẻ SDHC
6. Breadboard
7. Động cơ bước (42BYGHM809)
8. 100 uF CapacitorDuinotech Stepper Motor Driver (L298) - [JayCar part # XC4492].
9. Nguồn điện bên ngoài - ví dụ: Nguồn cung cấp phòng thí nghiệm được điều chỉnh

Bước 2: Tạo giao diện

Bước đầu tiên là tạo giao diện trong Nextion Editor trên PC của bạn.

Bạn có thể tải xuống Nextion Editor tại đây.

Tải lên Nextion Editor và tạo một dự án mới. Khi bắt đầu một dự án mới, bạn cần đảm bảo rằng bạn chọn đúng thiết bị Nextion từ các tùy chọn có sẵn. Ở đây thiết bị “Nextion Enhanced NX4827K043” được sử dụng.

1. Chọn Tệp → Mới Chọn tên cho dự án và lưu vào vị trí thích hợp trên ổ cứng.

2. Chọn thiết bị Nextion thích hợp từ các tùy chọn có sẵn

   Thiết bị của tôi có kích thước màn hình là 480 x 272 pixel

Bước 3: Tài nguyên dự án

Bạn cần nhập tất cả các tài nguyên (ví dụ: hình ảnh và phông chữ) vào dự án của mình, sau đó thiết kế giao diện phù hợp với nhu cầu cụ thể của bạn.

Phông chữ

Không có phông chữ cụ thể nào được sử dụng, nhưng nếu bạn muốn viết bất kỳ văn bản nào lên màn hình, bạn sẽ cần tạo một phông chữ trong Nextion Editor.

A) Công cụ → Trình tạo phông chữ

1. Chọn Chiều cao của Phông chữ (ví dụ: 16).
2. Chọn loại mã Phông chữ (ví dụ: iso-8859-2)
3. Chọn nếu bạn muốn nó ở dạng In đậm hay không
4. Chọn Phông chữ bạn muốn sử dụng (ví dụ: Arial)
5. Chọn khoảng cách (ví dụ: 0)
6. Và cuối cùng đặt cho Phông chữ này một cái tên duy nhất (ví dụ: Arial_16)
7. Nhấn nút “Tạo phông chữ” ở phía dưới bên phải của cửa sổ.

Khi bạn nhấn nút Tạo phông chữ, nó sẽ giúp bạn lưu phông chữ bằng cách sử dụng đuôi *.zi và sẽ tự động hỏi bạn có muốn “Thêm phông chữ đã tạo không?” vào dự án. Nếu bạn hài lòng với phông chữ và muốn sử dụng phông chữ này trong dự án của mình, hãy chọn “Có”, nếu không hãy chọn “Không” và bắt đầu lại.

Bạn không thể thêm bất kỳ văn bản nào vào dự án của mình cho đến khi bạn đã nhập hoặc thêm phông chữ. Tất cả các phông chữ dự án của bạn sẽ được hiển thị trong cửa sổ phông chữ.

** Lưu ý: Mỗi phông chữ sẽ tự động được lập chỉ mục, vì vậy bạn có thể tham khảo phông chữ chuyên nghiệp về mặt ngữ pháp nếu cần. Trên thực tế, tất cả các tài nguyên mà bạn thêm vào dự án của mình đều được gán một số và tăng thêm một cho mỗi tài nguyên được thêm vào. Đối với một số tài nguyên, bạn có thể thấy con số này ở bên trái của mục. Ví dụ. Trong hình trên, Phông chữ Courier có chỉ số là 0, trong khi phông chữ Arial có chỉ số là 1. Nếu bạn xóa một tài nguyên, số chỉ mục có thể thay đổi cho mục đó.

Bước 4: Nhập hình ảnh

Trên thiết bị Nextion Enhanced NX4827K043, mỗi ảnh phải có kích thước 480 x 272 pixel.

Bây giờ chúng tôi sẽ nhập các hình ảnh sau vào Nextion Editor để chúng tôi có thể sử dụng chúng trong dự án. Ở góc dưới cùng bên trái của trình chỉnh sửa Nextion là cửa sổ tài nguyên “Phông chữ và Hình ảnh”:

1. Chọn tab Hình ảnh
2. Sau đó chọn biểu tượng “+”
3. Thao tác này sẽ mở ra một hộp thoại cho phép bạn chọn (các) ảnh để thêm vào dự án. Bạn có thể chọn nhiều ảnh để nhập.

Đối với Splash Screen, bạn có thể tạo bất kỳ hình ảnh nào tùy theo sự lựa chọn của mình.

Và đối với động cơ bước và giao diện piano, bạn có thể tải hình ảnh trên.

Bước 5: Tạo GUI

Mọi tài nguyên sẽ nhận được một ID dựa trên thứ tự nó được thêm vào và mỗi tài nguyên sẽ tự động có một tên.

Bạn có thể thay đổi tên của tài nguyên hoặc đối tượng, nhưng bạn không thể chỉnh sửa ID.

Ba trang sẽ được thiết kế để đáp ứng các tiêu chí được mô tả ở trên.

Để thêm một trang, bạn chỉ cần chọn biểu tượng “Thêm” từ “cửa sổ trang”. Và tiếp tục thêm các trang cho đến khi bạn có tổng cộng 3 trang (trang0, trang1 và trang2).

Bước 6: Trang 0-Splash Screen

Khi Nextion được bật nguồn, màn hình giật gân sẽ hiển thị trong 3 giây trước khi hiển thị màn hình Bộ điều khiển động cơ bước. Tôi đã sử dụng các bước sau để tạo màn hình giật gân.

Thêm hình ảnh màn hình giật gân vào trang 0

• Chọn “trang 0” từ cửa sổ Trang
• Chọn “Hình ảnh” từ cửa sổ Hộp công cụ
• Nhấp đúp vào thuộc tính “pic” từ cửa sổ Thuộc tính
• Chọn hình ảnh màn hình giật gân từ danh sách
• Nhấn nút OK

2. Thêm Bộ hẹn giờ vào trang 0

• Chọn Bộ hẹn giờ từ cửa sổ Hộp công cụ
• Thay đổi thuộc tính "thời gian" từ 400 thành 3000 trong cửa sổ Thuộc tính
• Nhập “trang page1” vào phần Mã người dùng của Sự kiện hẹn giờ (0) Sự kiện hẹn giờ này sẽ làm cho Nextion chuyển đến trang1 sau 3 giây.

Sự kiện hẹn giờ này sẽ làm cho Nextion chuyển sang trang 1 sau 3 giây.

Bước 7: Trang 1 - Bộ điều khiển động cơ bước

Trang này được thiết kế để điều khiển hướng và tốc độ của động cơ bước. Sẽ có hai nút cho hướng (Trái và Phải) và hai nút cho tốc độ (Nhanh hơn và Chậm hơn). Và một nút nữa để chuyển sang trang tiếp theo (tức là trang Stepper Motor Piano). Các nút này cũng sẽ được ánh xạ tới bảng mở rộng Nextion. Các nút xúc giác của bảng mở rộng sẽ cung cấp một phương pháp điều khiển động cơ thay thế.

Thêm hình ảnh Bộ điều khiển động cơ bước vào trang1

• Chọn “page1” từ cửa sổ Trang
• Chọn “Hình ảnh” từ cửa sổ Hộp công cụ
• Nhấp đúp vào thuộc tính “pic” từ cửa sổ Thuộc tính
• Chọn hình ảnh “Bộ điều khiển động cơ bước” từ danh sách
• Nhấn nút OK

2. Thêm Điểm phát sóng qua mỗi nút trên hình ảnh Bộ điều khiển động cơ bước

a) Chọn “Điểm phát sóng” từ cửa sổ Hộp công cụ

b) Kéo và thay đổi kích thước Điểm phát sóng để nó che nút “Trái”

• Đây là khu vực sẽ phản hồi các lần nhấn "Nút trái".
• Nó sẽ trong suốt khi được tải lên Nextion board

c) Chọn tab “Touch Press Event” trong cửa sổ Sự kiện

d) Bỏ chọn hộp kiểm “Gửi ID thành phần”

e) Nhập mã sau vào Phần “Mã Người dùng” của cửa sổ Sự kiện:

in “L”

f) Thay đổi tên đối tượng của điểm phát sóng thành “Trái” bằng quy trình sau:

• Chọn tên đối tượng từ cửa sổ thuộc tính và thay đổi văn bản từ “m0” thành “Left”
• Không bắt buộc phải thay đổi tên đối tượng điểm phát sóng; tuy nhiên nó sẽ giúp ích sau này.

g) Lặp lại các bước 2a-2f cho từng nút khác theo thứ tự sau và theo bảng dưới đây

• Bên phải
• Nhanh hơn
• Chậm hơn
• Kế tiếp

Mã ASCII thập phân cho chữ “L” là 76, do đó khi màn hình Nextion Enhanced gửi chữ L đến Arduino bằng lệnh in “L”, Arduino sẽ nhận được số 76. Khi nhấn nút bên phải, nó sẽ nhận được số 82, v.v. Nút “Tiếp theo” không truyền bất cứ thứ gì tới Arduino, nó chỉ đơn giản là ở đó để chuyển đến giao diện tiếp theo trên màn hình Nextion Enhanced, do đó lý do tại sao mã người dùng khác với nút đó.

3. Nhấn các nút vào bảng Mở rộng

a) Chọn “trang0” rồi chọn “trang1” từ cửa sổ Trang

b) Chọn tab “Khởi đầu sự kiện” từ cửa sổ Sự kiện

c) Nhập mã sau vào trường "Mã Người dùng" của tab Sự kiện khởi đầu:

• cfgpio 5, 1, Trái
• cfgpio 2, 1, Right
• cfgpio 4, 1, Nhanh hơn
• cfgpio 3, 1, Chậm hơn
• cfgpio 1, 1, Tiếp theo

*** Xin lưu ý: Có một khoảng trắng giữa cfgpio và số bên cạnh nó, nhưng không có khoảng trắng nào khác trên mỗi dòng. Nếu bạn giới thiệu thêm không gian, nó sẽ không biên dịch. Mã này ánh xạ các nút trên bảng mở rộng tới các đối tượng điểm phát sóng trên trang1. Ví dụ: khi nhấn nút Left (IO5) trên bảng mở rộng, nó sẽ mô phỏng các hành động hoặc sự kiện liên quan đến điểm phát sóng m0 / Left. Trong trường hợp này, nó sẽ gửi một giá trị “L” (76) đến Arduino.

Số IO được đánh dấu trong dấu ngoặc trên bảng mở rộng.

Bước 8: Trang 2 - Piano động cơ bước

giao diện của anh ấy sẽ được thiết kế để trông giống như một cây đàn piano và sẽ cho phép tôi điều khiển động cơ bước sao cho nó tạo ra một nốt trong cùng một phím với phím mà tôi nhấn trên màn hình Nextion. Động cơ bước sẽ tạo ra nốt nhạc bằng cách quay ở một tần số cụ thể.

1. Thêm hình ảnh Stepper Motor Piano vào trang 2.

• Chọn “page2” từ cửa sổ Trang
• Chọn “Hình ảnh” từ cửa sổ Hộp công cụ
• Nhấp đúp vào thuộc tính “pic” từ cửa sổ Thuộc tính
• Chọn hình ảnh “Piano cơ bước” từ danh sách
• Nhấn nút OK

2. Thêm các Điểm phát sóng trên mỗi phím trên hình ảnh Đàn piano cơ Stepper

a) Chọn “Điểm phát sóng” từ cửa sổ Hộp công cụ

b) Kéo và thay đổi kích thước Điểm phát sóng sao cho nó che đi phím “A”. Đây là khu vực sẽ phản hồi khi nhấn phím “A”. Nó sẽ trong suốt khi tải lên bảng Nextion.

c) Chọn tab “Touch Press Event” trong cửa sổ Sự kiện.

d) Nhập nội dung sau vào phần “Mã người dùng”

in 1

e) Lặp lại các bước 2a-2d cho từng phím khác như bảng dưới đây.

** Khi nhấn phím cụ thể, bảng Nextion Enhanced sẽ truyền số được in, theo sau là ba giá trị 0x00. Các giá trị kết thúc có thể được bỏ qua.

3. Nút “Quay lại” sẽ cho phép tôi quay lại giao diện trước đó trên bảng Nextion Enhanced.

a) Tạo điểm phát sóng cho nút quay lại bằng quy trình sau:

1. Chọn Điểm phát sóng từ cửa sổ Hộp công cụ
2. Di chuyển / Thay đổi kích thước điểm phát sóng qua nút “Quay lại”

b) Chọn cửa sổ Sự kiện.

c) Đảm bảo rằng tab “Sự kiện báo chí chạm” được chọn

d) Gõ: trang page1 vào phần Mã người dùng

Bước 9: Gỡ lỗi

Điều tốt về Nextion Editor là bạn có thể kiểm tra chức năng giao diện trước khi tải nó lên hội đồng quản trị.

1. Lưu dự án bằng cách nhấn nút lưu trên thanh tác vụ
2. Sau đó nhấn nút biên dịch
3. Sau đó nhấn nút gỡ lỗi.

Một cửa sổ giả lập Nextion sẽ xuất hiện. Cửa sổ này sẽ phản hồi theo cách tương tự như mô-đun Nextion sau khi tệp Nextion được tải lên bảng. Trình giả lập này là một cách tuyệt vời để kiểm tra giao diện của bạn và đảm bảo rằng nó trông và hoạt động như mong đợi. Khi tôi hài lòng với (các) giao diện, tôi chuyển tệp Nextion đã biên dịch sang thẻ SD:

1. Nhấn nút biên dịch
2. Tệp → Mở Thư mục Bản dựng
3. Chọn tệp *.tft có cùng tên với tên của dự án.
4. Sao chép nó vào thẻ micro SDHC
5. Cắm thẻ SDHC vào khe cắm thẻ SD trên màn hình Nextion
6. Tăng sức mạnh cho bảng Nextion

Chờ tệp flash bảng Nextion và bạn sẽ thấy một thông báo như sau:

Bước tiếp theo là tắt nguồn bo mạch Nextion và tháo thẻ SDHC.

Bước 10: THIẾT LẬP ARDUINO

Màn hình Nextion Enhanced đã sẵn sàng và bây giờ đến lượt Arduino. Arduino được lập trình để nhận các thông báo Nối tiếp từ màn hình Nextion Enhanced và điều khiển động cơ bước dựa trên các chữ cái hoặc số nhận được. Các chữ cái hoặc số duy nhất được truyền từ bảng Nextion, cho phép Arduino hiểu nút nào đang được nhấn và nó sử dụng các số hoặc chữ cái đó để điều khiển luồng mã nhằm thực hiện các hành động cụ thể của động cơ bước.

Thư viện SoftwareSerial được sử dụng để kích hoạt giao tiếp nối tiếp giữa Arduino và màn hình Nextion Enhanced. Thư viện AccelStepper được sử dụng để đơn giản hóa quá trình điều khiển động cơ bước.

Thiết lập tốc độ tối đa và tối thiểu cho động cơ và một số phím được xác định trước. Có thể “điều chỉnh” động cơ bằng giao diện đầu tiên của màn hình Nextion. Bạn có thể làm điều này bằng cách làm cho động cơ quay nhanh hơn hoặc chậm hơn cho đến khi bạn đạt được chìa khóa mong muốn. Ở đây ứng dụng “Tuner T1 Free” từ cửa hàng ứng dụng iTunes được sử dụng để xác định KHI nào động cơ tạo ra một ghi chú chính. Khi động cơ tạo ra một ghi chú cụ thể, tôi sẽ ghi lại tốc độ động cơ bước được in vào cửa sổ theo dõi Nối tiếp. Mỗi khi tăng hoặc giảm tốc độ động cơ, mã Arduino sẽ in tốc độ đó ra cửa sổ theo dõi nối tiếp. Sau đó, tôi sử dụng các tốc độ này để cập nhật mảng ghi chú trong mã Arduino. Mảng ghi chú giữ tốc độ động cơ bước tương ứng với các nốt riêng lẻ trên đàn piano. Màn hình Nextion về cơ bản gửi số chỉ mục của nốt nhạc để phát từ mảng ghi chú trên Arduino, do đó đơn giản hóa mã cần thiết để quay động cơ ở 16 tốc độ khác nhau.

Bước 11: Hoàn thiện + Sơ đồ

Khi tất cả các bo mạch đã tắt nguồn, bước tiếp theo là tạo tất cả các kết nối phần cứng cần thiết với Arduino. Có hai phần chính cần xem xét:

• Trình điều khiển động cơ bước và động cơ
• Bảng nâng cao Nextion.

Bạn cần đảm bảo rằng bạn sử dụng nguồn điện bên ngoài để cung cấp năng lượng cho cả động cơ bước và bo mạch Nextion Enhanced. Bản thân bảng điều khiển động cơ bước được cung cấp bởi Arduino mà không gặp bất kỳ sự cố nào, nhưng động cơ bước thực tế sẽ cần nguồn điện bên ngoài. Bo mạch Nextion Enhanced cũng cần nguồn điện bên ngoài vì nó yêu cầu dòng điện nhiều hơn mức mà Arduino có thể cung cấp một cách an toàn.

Ghi lại nguồn điện bên ngoài được sử dụng. Tôi đảm bảo rằng tôi có nguồn điện đủ lớn để xử lý các yêu cầu về điện của dự án và sử dụng các bảng dữ liệu liên quan để giúp tôi xác định các yêu cầu đó. Nếu bạn có kế hoạch tái tạo dự án này, hãy đảm bảo rằng bạn đã xem xét các yêu cầu công suất cụ thể của động cơ, trình điều khiển động cơ và màn hình Nextion của bạn. Arduino chỉ có thể cung cấp dòng điện 400mA từ chân 5V. Sau khi mọi thứ được kết nối, tôi bật nguồn màn hình Nextion, sau đó bật nguồn cho Arduino. Động cơ bước bắt đầu quay tự động. Tôi đã sử dụng giao diện đầu tiên để thay đổi hướng và / hoặc tốc độ của động cơ. Vui lòng lưu ý tốc độ tối đa và tối thiểu được thiết lập trong mã Arduino. Sau đó, tôi sử dụng nút Tiếp theo để chuyển đến giao diện thứ hai trên màn hình Nextion Enhanced. Giao diện thứ hai trông giống như một cây đàn piano. Và khi tôi nhấn một phím trên màn hình piano, động cơ sẽ thay đổi tốc độ để phù hợp với nốt tôi đã nhấn.

Vậy là xong. Bây giờ bạn đã hoàn thành.

Hy vọng bạn sẽ thích nó