INTERFACEINATOR - also die Kommandozentrale der Erde mal anders

Was einige im Forum wissen, ich mag LED-Blinken. Bei diesem Projekt ließ ich mir freien Lauf und habe mich so von der Welle mitreißen lassen, dass ich am Ende die Schnauze voll hatte
Ihr erinnert euch an Kommandozentrale der Erde von Kollege @reaven22? Ja, es war sein Design, das die Inspiration für meine Konstruktion war, und selbst für diese Gelegenheit bat ich ihn um Erlaubnis, die Hauptmelodie aus seinem Koffer zu verwenden, aber zu Klangdetails später
Als ich vor langer Zeit das CDZ-Projekt beobachtete und mich gleichzeitig an dem Thema beteiligte, hätte ich nicht einmal gedacht, dass ich in Zukunft die Möglichkeit haben würde, etwas Ähnliches zu machen. Nun, das Leben überrascht manchmal und wenn ein süßer Neffe auftaucht, muss Onkel etwas unternehmen.

Der Bau hat mich einige Zeit gekostet und wurde seit mindestens einem Jahr voll geheim gehalten. Vielleicht wussten außer mir noch zwei Leute von allem Bescheid. Selbst meine Töchter haben nicht gemerkt, dass es ein Spielzeug sein soll - Papa macht das neue Steuergerät und das war's.

Was waren damals die Annahmen? Anfangs sollte es einfach sein, einige LEDs, einige Schalter, Knöpfe. In der Zwischenzeit überwog der Ehrgeiz und kamen neue Ideen, um das Spaß beim Spielen zu bereichern. Eine schnelle Entscheidung - einige Atmega und Schieberegister, um die Tasten und Lichter zu beherrschen, die jeweils frei programmierbar sind und Soundeffekte erzeugen. Als ich nach mehreren dutzend Stunden des Überlegens über Schaltung und der Möglichkeiten versehentlich irgendwo auf den WS2811 in DIP gestoßen habe, war die Entscheidung sofort da. Die Hälfte der LEDs wurde im Projekt ausgetauscht, wodurch ich 6 Stück 74HC595-Register loswerden konnte, was den Schaltplan und die Platine extrem einfach machte und gleichzeitig die Spielbarkeit drastisch erhöhte. Ich kehrte zu dem Punkt zurück, an dem ich über neue Möglichkeiten nachdachte und entwarf.

Insgesamt rund 200 Stunden Denken, Planen, Gestalten, Löten und Programmieren (etwas mehr als 4500 von Grund auf neu geschriebene Programmzeilen in C) führten zu einem Gerät, das nicht nur leuchtet und Geräusche macht, sondern auch über eingebettete pädagogische Optionen verfügt (z. B. spielen mit Farben, manuelle Übungen mit präzisem Drehen von Knöpfen, einfache Rhythmik usw.) und Gedächtnisübungen (mehrere Versionen). Letztere Option ist vor allem wegen der Skalierbarkeit des Spiels interessant - sogar Eltern können einen Wettbewerb machen Es gab auch eine Option für Geschicklichkeit in Form eines einfachen Spiels unter Verwendung des RADAR-Moduls.

Der zweieinhalbjährige Beschenkte freut sich wahrscheinlich, und seine Eltern, so habe ich den Eindruck, waren mehr überrascht von dem Koffer als er
Das Gerät ist so konzipiert, dass es bestimmte Elemente, Abhängigkeiten logisch kombiniert und auf Signale reagiert. Ich habe ein Zufallselement eingeführt (es kann mit einer versteckten Option geändert oder vollständig ausgeschaltet werden), dank dessen Spiele in Modulen (falls sie aktiv sind) nach einer zufälligen Zeit starten und die Reaktion des Bedieners erwarten.
Zugegeben, das Kleinkind wird nicht gleich alle Möglichkeiten nutzen, aber ich habe den Eltern mitgeteilt, dass man das Kind mit diesem Gerät absolut nicht alleine lassen kann, und auch sie können es nutzen (Memory-Spiele fangen leicht an, wenn man gewinnt, so wird aber richtig knallhart).
Für ein Kind reichen ein paar Minuten Spielzeit absolut aus und die Freude an den blinkenden Lichtern ist groß. Wie auch immer, welches Kind befasst sich mit etwas länger als 10-15 Minuten.

Das Kleinkind hat gerne mit einer Mikrowelle und einem Ofen geklickt, daher denke ich, dass dieser Koffer eine viel bessere und sicherere Option für es sein wird
Und noch ein wichtiges Feature - dafür gibt es keine Anleitung. Da macht das Suchen und Entdecken der Möglichkeiten des Koffers so viel Spaß.

Und noch ein paar technische Details.
Letztendlich wird das System von Atmega328 16 MHz gesteuert, und es wird von 9 74hc595-Registern unterstützt - einige davon sind Eingänge für die Tastenbedienung und andere als LED-Steuerausgänge. Ziemlich große Platine bei Allpcb bestellt.
Hardware-PWM wird verwendet, um Melodien und Audioeffekte zu erzeugen. Im Nachhinein wünschte ich, ich hätte zwei Audiokanäle gemacht (die Platine war fertig und einige Änderungen wären erforderlich). Alle Geräusche sind synthetisiert (einschließlich Explosionen, Knistern usw.) und dies musste zeitlich mit dem Senden des Pakets an WS_LED behandelt werden. Hinzu kommt die Ansteuerung von Schieberegistern mit einem leicht modifizierten Software-SPI, um das Auslesen der Eingangszustände zu erleichtern. Ich gebe den Schaltplan nicht, weil es nichts Besonderes daran ist. WS-Kettenanschluss und reg595 sind ebenso Standard wie der Anschluss von Potentiometern für analoge Eingänge. Hier gibt es keine Wunder, nur die Grundregeln direkt aus den Anfängerhandbüchern Das Programm und seine Fähigkeiten sind hier das Wichtigste.

Nach langen Überlegungen, wie man dieses Gerät mit Strom versorgt, bin ich auf eine kleine 2200 mA Powerbank gestossen, die für ca. 8-10 Stunden Spielspaß ohne Pause reichen sollte. Es ist bequem und praktisch. Das gesamte Gerät überschreitet eine Stromaufnahme von ca. 150 mA nicht.
Ich habe ISD1820 zum Aufnehmen und Abspielen von Audio verwendet, und damit ins Schwarze getroffen, denn wer den Koffer anfasst, dem gefällt diese Option am besten
Natürlich gibt es auch eine Betriebsanzeige mit Signalisierung. Beim Öffnen des Koffers wird das gesamte System automatisch eingeschaltet und das ENERGY-Modul zeigt für einige Sekunden den Batteriestatus an und geht dann in den Normalbetrieb über. Wenn der Status zu niedrig ist, geht das Gerät nicht in den Wiedergabemodus, sondern gibt einen Alarm aus.
Das Gehäuse ist, wie man sehen kann, ein gewöhnlicher Koffer, und die Basis der Schalter und Lichter ist 5 mm milchiges Plexiglas, und alle Löcher werden auf einer großen CNC-Maschine bei einem Freund gebohrt (nochmals vielen Dank an Grzes ) Darüber hinaus habe ich einen Aufkleber entworfen, der in UV-Technologie gedruckt wurde (gedruckt von der Firma, die sich mit solchen Dingen befasst).
Aha, der Ton. Insgesamt gibt es fast 40 verschiedene Effekte und Melodien. Die Themenmelodien ,,komponiere" ich zunächst in einem Musikprogramm, um sie später einfach auf den Prozessor zu übertragen. Schwieriger war es bei Spezialeffekten - einige von ihnen erforderten Dutzende von Tests, damit sie so klangen, wie ich es wollte. Und darunter die Melodie meines Freundes @reaven22 als eine zu wählen aus dem Menü



Ein paar Fotos von der Montagephase.




Und das war die Reaktion des Kleinkindes (und dann die Präsentation des Koffers).