Calculadora de mensagens de texto: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Agora um produto!

Concluir um mestrado em Engenharia Elétrica exigiu um pouco de trabalho árduo. Foi uma longa estrada de cinco anos que eu gostei muito. No final de 2015 me formei na universidade e tinha três meses de férias pela frente. Que melhor maneira de gastá-lo do que um pouco de P&D em Engenharia! Vamos fazer uma calculadora de mensagens de texto!

Etapa 1: Escolha uma calculadora científica existente

Esta etapa é praticamente obrigatória.

É muito improvável que se encontrasse uma empresa que lhes desse um par de caixas e botões de calculadora por um preço barato.

Agora é apenas uma questão de arrancar o interior e colocar nosso próprio circuito nele.

Etapa 2: Seleção de componentes

Os três componentes mais cruciais para o projeto são o LCD, o MCU e o Módulo Bluetooth.

Para o LCD usei o "162COG-BA-BC" da Displaytech. O LCD precisa ser super fino para caber na caixa da calculadora e este LCD atendeu a esse requisito. Além disso, é um LCD refletivo e, portanto, não consome uma grande quantidade de corrente. Finalmente, este LCD usa um controlador compatível com o conhecido Hitachi HD44780 e tornará a programação muito fácil com a grande abundância de documentação online.

Para o MCU, um grande número de pinos de E / S de uso geral é necessário para acomodar o número de botões de calculadora científica. Uma quantidade decente de memória flash e uma interface UART para o Módulo Bluetooth também são necessários.

Para o Módulo Bluetooth, o requisito necessário é que o módulo possa atuar como mestre e escravo. Ou seja, não apenas outros dispositivos podem se conectar ao módulo, mas o módulo é capaz de fazer a varredura de outros dispositivos bluetooth e inicializar as próprias conexões. Sem esse recurso, as calculadoras não seriam capazes de se conectar umas às outras e só seriam capazes de aceitar solicitações de conexão de dispositivos mais inteligentes, como telefones inteligentes.

Etapa 3: Projeto do circuito de alimentação

Olhando as planilhas de dados, sabemos que vamos precisar de dois trilhos de tensão. Precisaremos de um trilho de 3,3 V para o Módulo Bluetooth e de um trilho de 5,0 V para o LCD.

Temos uma alimentação de 3,0 V de duas baterias alcalinas que estão em série. Para obter as tensões necessárias, usaremos um conversor de reforço e um regulador de baixa queda (LDO). A tensão de saída do conversor de reforço é ditada pela relação do resistor de R3 e R4 no diagrama. O conversor de reforço aumentará a tensão de 3,0 V para 5,0 V com os valores indicados.

Podemos então usar o trilho de 5,0 V para criar um trilho de 3,3 V com a ajuda de um LDO. Apenas certifique-se de colocar alguns capacitores SMD de tamanho decente nas entradas e saídas desses reguladores, pois eles são essenciais para uma operação bem-sucedida.

Por fim, incluímos um flip-flop para uma comutação inteligente que usaremos com os botões liga e desliga nativos da caixa da calculadora.

Etapa 4: Projeto do circuito de controle

O esquema do circuito de controle é relativamente simples.

Usamos o JTAG da ATmega para depurar o dispositivo.

Conectamos o Módulo Bluetooth a uma das interfaces UART dos MCUs, adicionando alguns resistores de segurança para garantir que nunca vejamos uma tensão maior que 3,3 V no módulo Bluetooth. O divisor de resistor é necessário porque o MCU está funcionando a partir do trilho de 5 V (o MCU não pôde ser executado a partir do trilho de 3,3 V devido ao fato de 3,3 V ser insuficiente para a lógica alta do LCD).

O LCD se conecta diretamente com I / Os de propósito geral no MCU. Um divisor de tensão é usado para o pino de contraste. Alternativamente, um potenciômetro pode ser usado aqui. Eu, no entanto, gosto da robustez de um produto estático que vem com resistores separados para ajustar o contraste.

Adicione alguns capacitores de desacoplamento, um cristal de 16 MHz para o MCU, puxe os resistores para os botões e o design do esquemático estará pronto.

Etapa 5: Design de PCB

Para o design do PCB, usei o Altium Designer. A parte mais importante e complicada do design do PCB estava na medição das dimensões físicas da calculadora. Não só a placa tem que ter a largura e altura perfeitas para caber bem na caixa da calculadora, mas também várias outras dimensões físicas devem ser atendidas. Os orifícios do LCD precisam estar na posição correta no PCB para se alinharem bem com a janela do gabinete. O PCB precisará de vários orifícios para os parafusos passarem da parte de trás para a frente do gabinete. Finalmente, o PCB precisará ter pads para os botões que se alinhem bem.

O design de almofada para os botões usa uma forma intercalada padrão para garantir alta confiabilidade quando o tapete condutor do botão é pressionado.

Certifique-se de cortar o cobre do PCB usando uma "área de proteção" ao redor da antena do módulo Bluetooth para garantir que não haja comprometimento da conectividade do sinal. Meu fabricante inesperadamente decidiu cortar toda a placa onde eu havia marcado, mas felizmente isso não me causou problemas.

Etapa 6: Código Ausente

Usei o AVR Studio com um depurador JTAG ICE antigo para fazer toda a minha codificação. Meu código não foi escrito com elegância, mas tudo funcionou bem no final. Acabei usando 64Kbytes dos 128Kbytes de memória flash disponíveis.

O Módulo Bluetooth é realmente muito poderoso. Consegui dar ao meu dispositivo a capacidade de se conectar a outras calculadoras, iPhones e Androids.

Os requisitos para codificação são um conhecimento dos controladores Hitachi LCD, habilidades básicas de programação AVR e uma compreensão de como interagir com um periférico por meio de comandos AT e UART.

Muito obrigado pela leitura!

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