Электронный бейдж

Бейдж — элемент униформы в виде значка, наклейки, карточки, предназначенный для предоставления информации о его носителе. Бейдж содержит данные (текст, графику и т. п.), которые позволяют идентифицировать лицо, которое его носит. Обычно бейдж делается из бумаги или картона, который помещается в пластиковую оболочку и при помощи прищепки закрепляется на одежде. Но что если сделать электронный бейдж?

Пролистывая на днях страницы журнала по электронике Elektor, я наткнулся на это интересное изобретение и решил поделиться им с вами. Такой бейдж позволит Вам или Вашей фирме выделиться среди прочих на выставке или конференции, привлечь внимание партнеров и просто удивить окружающих.

Этот электронный бейдж не несет больших затрат на свое изготовление. Дисплей C60 позаимствован у телефона Siemens. Такие дисплеи в интернете стоят от 300 до 600 руб., а оптом можно найти еще дешевле. Остальные элементы также не требуют серьезных затрат.

Многоцветность дисплея
Дисплеи мобильных телефонов улучшаются с каждым днем. В прошлом они были только черно-белые, но сегодня цвета, кажется, выпрыгивают из экрана:) Конечно можно было использовать самый последний и самый большой дисплей, но это к сожалению навредит нашему «футляру». Немного меньший дисплей будет работать точно также хорошо, именно поэтому мы остановились на дисплее Siemens C60:

Этот дисплей имеет разрешение 101 на 80 пиксел и может отобразить 4096 цветов. После небольшого эксперимента мы обнаружили, что LCD работает с шиной SPI. Как только мы узнали это, мы поняли, что можно использовать AVR-микроконтроллер типа ATMega8, чтобы вести показ. Единственной вещью, которую следовало обеспечить, была своего рода среда для сохранения изображений, которые будут показаны. Для этого мы решили использовать карту памяти SD (MMC может также использоваться; у нее те же самые размеры и вывод (pinout)). Микропроцессор AVR читает файлы из карты памяти и показывает их на дисплее. Растовые изображения демонстрируются одно за другим в слайд-шоу. Количество времени, на которое выводится изображение, регулируемо.

Кремневое сердце
На схеме мы видим, что используются только восемь дискретных компонентов. Другие два компонента — IC. Сердце схемы — AVR-микроконтроллер конечно, его программная память 4096 слов на 99.8% заполнена. Для будущей модели мы оставляем совместимый ATMegal68, который уже в памяти. Его посредством ресета, также легко отладить. Чтобы отрегулировать и установить напряжение электропитания для микроконтроллера, мы используем регулятор напряжения от Analog Devices, ADP 3303. Светодиоды для подсветки LCD непосредственно подключены к 4,5 V батарее (input) через R1 и R2.

Чтобы заставить схему работать, конечно необходимо программировать AVR. Исходный текст в HEX-формате может быть загружен отсюда. На SD или карте MMC должен быть файл конфигурации, указывающий, как долго каждое изображение должно отображаться. Хотя файл всего лишь текстовый, содержащий только время в миллисекундах, для удобства мы добавили его в архив вместе с HEX файлом.

Предварительная работа
Файлы формата BMP должны соответствовать нескольким требованиям. Во-первых, размеры: 101 пиксел по горизонтали и 80 по вертикале. Глубина цвета должна быть 16.7 миллионов. Таким образом, каждый файл растового изображения, включая заголовок — точно 24,374 байт. Микроконтроллер захватывает первые четыре бита каждого из цветов (красный, зеленый и синий). Изображение должно быть сохранено вверх тормашками. Причина — способ, которым BMP сохранен, а именно, «снизу вверх». Сохраняя фотографию наоборот (‘normal’), задача прочитать файл и показать его при помощи AVR была бы сделана намного легче. Карта памяти должна быть отформатирована в FAT-16. Это может быть сделано со стандартным картридером. Этот формат ограничивает число файлов, которые могут храниться в корне, к 512. Принимая во внимание config-файл и то что никакая структура не поддерживает максимум, на карте памяти может быть сохранена 511 фотографий. Этого достаточно в настоящее время. Файлы также не допускают быть фрагментированными. Первым форматированием карты и затем копированием всех файлов BMP сразу, ты можешь препятствовать тому, чтобы это случилось. Изображения показаны в том же самом порядке, поскольку они сохранены на карте SD. Имя файла должно быть в формате DOS 8.3. Длинные имена файлов не поддерживаются.

Сборка и настройка
Дизайн внешнего вида бейджа мы оставляем за Вами. Установку частей лучше начать с ATMega8. Затем держатель карты памяти, после которого могут быть приспособлены другие части. Обратите внимание на проводную связь, которая показана на схеме как R5.

Чтобы легче присоединить дисплей, сначала соедините медные провода с ним. Обрежте провода различной длины так, чтобы они легче продевались через отверстия в микросхеме (см. пример на прототипе дисплея):

Небольшой кусочек двухсторонней ленты держит дисплей на передней стороне монтажной платы:

Т.к. этот электронный бейдж нужно носить как значок, электропитание состоит из трех батарей, которые доставляют напряжение 4.5 V. Регулятор превращает его в 3 V для процессора. Как только мы проверили это, мы можем программировать микро AVR.

Для этого мы используем ISP (в Программировании Систем). Это может быть сделано одним из двух способов:
1. спаяйте проводов к программным элементам ATMega8 (MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC и GND) и соединение их с соответствующими булавками AVR-ISP от Atmel;
2. сделайте адаптер SD (см. ниже).

Перед программированием, обратите внимание на настройки плавкого предохранителя:

SD адаптер
Итак, как сделать SD адаптер из Transplash-to-SD адаптера. Контактная ножка (pin) просто присоединяется к штекеру Atmel AVR-ISP. Чтобы сделать это, осторожно отрежте адаптер так, чтобы контактные ножки для Transplash-держателя карты были доступны. Затем соедините ножки с маленьким PCB, в который спаян ISP. Этот PCB может быть наклеен на адаптер.

Правильные подключения:
SD DI -> MOSI
SD DO -> MISO
SD CLK -> SCK
SD VCC -> VCC
SD GND -> GND
Тестовый зажим (clip) соединен с ножкой (pin) сброса. Он может быть легко соединен с ножкой сброса ATMega8 (или R3).

Работа
Было бы отлично проверить схему сначала без карты SD. После включения, на дисплее отображаются четыре цветных строчки, белая, красная, зеленая и синяя, версия прошивки и текст «No SD Card».

Если это все работает должным образом, то отсоединяйте батареи и вставляйте SD карту (никогда не вставляйте и не изымайте SD карту, когда электросхема под питанием). Как только батарея будет повторно подключена, четыре цветных строчки появятся снова на короткое время, после которого начнется слайд-шоу.

Чтобы настроить контрастность дисплея, S1 должен быть понижен, пока питание включено. Появится меню, где можно выбрать регулировки контрастности (см. ниже). Быстрым нажатием на S1 (<500 мс) Вы можете просматривать меню. Для выбора пункта S1 необходимо жать дольше чем 500 мс.

По материалам журнала Elektor,
Перевод и обработка фото — Highbrow.

Добавить комментарий