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TI EZ430-CHRONOS-433无线手表开发套件

2013年是可穿戴设备在公众面前崭露头角的一年。从最初的Google Glass到已经成功商品化的Sony和Samsung的智能手表,无不让用户和开发者体会到了电子产品与人体结合的可能性。如果说3D打印是2012的主旋律,那可穿戴设备就是2013年开源硬件里最热门的词汇。

其实早在2009年,TI就推出了基于430的智能手表套件,只是当时生不逢时,主要的推广目标是无线芯片以及430的低功耗特性,所以没有得到太广泛的关注。如今重新看来,这款套件无非是入门可穿戴设备最好的入门套件之一:首先它从外型上就是真正的手表,造型还颇前卫,价格却只有区区500元不到;其次其内置气压及MEMS传感器,可以用于人体运动和外界环境的识别;再者,其基于低功耗430传感器,可以在实现复杂体感算法的同时保证相对较低的功耗;最后,其含通信芯片,支持与其他无线传感器组网,也可与PC结合构建更为复杂的智能系统。

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本次评测会全面拆解、分析该套件,进行基本的编程尝试,并会尝试开发一套睡眠质量检测系统。为保证产品的原装性,本次测评使用的开发套件从英国本地知名的电子元器件厂商Farnell(http://uk.farnell.com/)处订购。国内的朋友可能无法从英国直接购买,那也可以在Farnell的中国子公司 – e络盟处购买(http://cn.element14.com)

附1. TI – EZ430-CHRONOS-433 – CC430, RF WATCH, 433MHZ, DEV KIT(英国Farnell)
http://uk.farnell.com/texas-instruments/ez430-chronos-433/cc430-rf-watch-433mhz-dev-kit/dp/1779156

附2. TI EZ430-EZ430-CHRONOS-433 智能手表开发套件(e络盟)
http://cn.element14.com/texas-instruments/ez430-chronos-433/%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%A5%97%E4%BB%B6-ez430-chronos-%E6%97%A0%E7%BA%BF%E6%89%8B%E8%A1%A8%E5%9E%8B/dp/1779156

音为你MP3播放器

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这个MP3,我把它称为“音为你” (是”因为你”的谐音)。与其他DIY的MP3不同,音为你是一个可以日常使用的全功能MP3。它符合MP3的一切功能:播放音乐、人机交互、小巧便捷、可充电、USB存储,并且还包含了当下最流行的 “摇一摇换歌” 的功能。

在硬件上,我使用性能较好的STM32单片机,以及应用较为广泛的VS1003解码芯片。存储上使用4G TF小卡,USB文件存储,并带一个1.8寸的彩色LCD显示器,使用单节锂电池供电,利用USB接口充电。系统硬件结构如下:

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“音为你”使用了两块双面PCB的结构,两块电路板上下分布,通过排针进行连接。之所以使用两块双面板,是为了可以减小PCB面积,便于携带。

两块PCB板分为核心板 (Core) 与人机交互板 (HMI Interface)。其中核心板包含电源、CPU与音频解码芯片,而人机交互板包括显示屏、TF卡、按键以及MEMS运动传感器。PCB的照片如下所示,上半部分为核心板,下半部分为人机交互板:

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软件使用Keil MDK开发。使用了STM32标准库 + uCosII的方案。文件系统采用FatFS。大部分代码来源于互联网,自己进行了整理与重组。软件上已经实现了文件读取,按键响应,LCD基本信息显示和MP3播放等。

 

妖姬 | 妖姬项目总览

妖姬 – 让你的生活有点“色”

(本项目代码托管在github:https://github.com/automaticdai/YAOJI

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一、项目介绍

● 什么是妖姬

妖姬是互联网时代的宠儿,是一种兼容办公室与居家生活的桌面电子植物。她不仅仅是一展能变换万千色彩的LED灯,她也像真实的植物一样具有情感与生命,她是夜色下妩媚的女神,是你调节生活压力的小玩物,也是你居家生活不可缺少的助手。

在”极客行动“编程大赛现场对于妖姬设计思路的解说:

● 自由调光

妖姬基于开源硬件Arduino,五片全彩LED是她的霓裳,可以通过iPhone或Android手机控制她的颜色,什么颜色由你定!

● 情景模式

孤枕难眠:可化作一朵白色雪莲,做你的书童陪你挑灯夜战,做小夜灯帮你吸引蚊子。
激情四射:多种颜色变换,炫舞效果,不同的颜色,按照设定好的节奏闪动。
静如流水:她在夜晚尽展其温柔一面,通过柔和的灯光变换,让你感受从未有过的宁静。
舞动音乐:妖姬随着音乐的旋律,变为月夜下的舞娘。

● 呵护妖姬

妖姬具有独特的生命系统,要像呵护女朋友一样呵护她,您的悉心呵护才能让她茁壮成长,她能通过自身的颜色变化呈现目前的生命状态。开心时心花怒放,不开心时候怒火冲天。当你看到她显示红色的时候,说明她生气了,在发火呢。赶紧去哄哄她。如果看上去情况不妙,那就该打开app给她浇水了!

● 妖姬天气

妖姬不止是一个风华绝代的玩物,她还是您的私人气象站。妖姬具有多种环境传感器,只要打开手机APP,就能看见家中温度、湿度、照度情况,真是太赞了!

● 妖姬助理

妖姬可以通过闪烁的方式提醒手机的新来电或短消息。通过设定定时事件的时间,可以在时间到达后及时提醒你!

 

二、系统设计

妖姬通过wifi网络与其他设备进行通信,在wifi网络中,其自身作为无线通信热点(AP)。

数据通信的内容包括:链接的维持,RGB调光值等数据的下行,控制命令的下行,温湿光等传感器数据的上行。

妖姬与外部设备通信需遵循“妖姬 – 无线网络通信数据接口”规范: Github地址

System Architecture
Figure 2.1  妖姬系统结构图

 

三、硬件设计

3.1  硬件整体设计

妖姬基于开源硬件Arduino,考虑到体积和成本的因素,所使用的控制器型号为Arduino Nano,其整体硬件结构图如下:

Hardware Architecture V1_3
Figure 3.1  妖姬硬件结构图

妖姬所使用的主要元器件有:

控制器:Arduino Nano
通信模块:RM04,uart转wifi模组
LED:5050贴片RGB灯珠
调光器:TM1809,9通道LED PMW调光器
温湿度传感器:DHT11
光照强度传感器:BH1750
声音传感器:麦克风

3.2  RGB花瓣

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Figure 3.2  RGB花瓣原理图

3.3  Wifi控制器R2Cloud

控制器的底板在设计时,不仅考虑了本项目的需求,还考虑了日后的扩展性和可升级性。

考虑到日后可能不再使用wifi模块,我预留了一组额外的UART,可以接蓝牙或者RF模块。为了解决wifi模块电平(3v3)与MCU电平(5v)不一致的问题,我简单的使用了分压电阻进行分压,实测可行。

电源供电上,R2Cloud即支持直接使用Nano的USB口进行供电,也支持通过外接5v电压进行供电。因为wifi模块功耗较大,供电电流至少在300mA以上。

R2Cloud_V1_0
Figure 3.3.1  wifi控制器R2Cloud原理图

整版在设计时,充分借鉴了市场上现有的Arduino模块,在接口上做到完全兼容。R2Cloud共有以下接口:
1、8路Digit接口
2、6路Analog接口
3、3路PWM接口
4、3个iic接口
5、1个UART接口

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Figure 3.3.2 R2Cloud实物图

 

四、Arduino软件设计

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                                      Figure 4.1. 程序运行状态图

 

五、手机客户端设计

5.1  任意调节led颜色

程序提供了一个全彩色盘,用户在色盘上滑动选择相应的颜色,妖姬led灯就呈现出同样的颜色。tiaose

5.2  选择预置模式调节

App中预置了两种模式,分别是静如流水、动如脱兔。其中选择静如流水则妖姬呈现出一种静态柔和的模式。选择动如脱兔则呈现动态绚烂的模式。

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5.3  摇一摇给妖姬换衣服

打开App晃动手机,手机检测到此动作改变App中妖姬人物的衣服颜色,同时传递给妖姬(硬件),(妖姬)硬件改变灯的颜色。

5.4  手机与妖姬(硬件)互动

妖姬内置了光线,温度、湿度传感器,以及加速度传感器。光线传感器对应到妖姬App上的生命值,启动App妖姬的生命值为100,随着时间的增长,在光线不够的情况下,生命值不断下降,这时,给予光照,生命值不断回升。温湿度直接体现于App界面上,会显示当前妖姬周边的温湿度。加速度传感器则为互动的核心,晃动妖姬,传感器检测到震动,通过socket传递到App中App显示花瓣落下的场景。
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5.5  App视频演示

 

贡献者清单

Project Contributor

| YunFei   | 系统设计,Arduino软件设计,项目追踪

| Barry     | 系统设计,ios手机客户端设计

| Zhong    | 硬件方案设计,PCB设计

| 光线      | 光效果设计,机械加工

| leepood | Android手机客户端设计

| Sun       | 妖姬助理的Ideas

 

项目进度

Project Trace

2013/07/14  进行了项目文档的整理与更新

2013/07/06  参加GeekOn极客大赛,完成了初步的软硬件和手机App设计,公开亮相视频:http://www.yfworld.com/?p=1765

2013/07/02  完成了音频分析调光功能,效果不如想象的好,继续调试。

2013/06/30  手机调光演示(使用普通LED光罩):http://www.yfworld.com/?p=1756

2013/06/29  初步完成了与手机App的数据对接,设计了控制板PCB图。

2013/06/27  完成了RGB花瓣PCB的焊接和调试。

2013/06/26  讨论了手机UI,设计了底部控制板原理图。

2013/06/24  更新了系统硬件结构图,确定了UDP通信协议。

2013/06/23  完成了RGB花瓣部分的PCB设计。github中更新了一些参考资料。

2013/06/20  确定了RGB花瓣的设计方案,http://www.yfworld.com/?p=1706

2013/06/17  调试了TM1809驱动3路RGB LED。

2013/06/15  完成了元器件的选型与采购,绘制了系统结构图。测试了温湿度传感与wifi模块。

2013/06/11  项目代码托管在github:https://github.com/automaticdai/YAOJI

2013/06/10  项目正式在GeekOn立项:http://geekon.geekstack.org/projects/51b5fc6ba29a55724e00000f

妖姬 | 极客行动公开亮相

7月6日 – 7月7日,妖姬项目组在南京晨光1865创意产业园参与了“极客行动”极客马拉松大赛,经过了36小时的现场紧张开发后,我们终于将妖姬从想法变为了现实,获得了大赛第三名。这是我们最终的产品解说视频:

以下是手机App的展示:

更多资料,请见项目主页:http://www.yfworld.com/?page_id=1686

妖姬 | 初步调试视频公布

妖姬 | RGB花瓣的设计方案讨论

妖姬是我参加7月份“极客行动”大赛的参赛作品。她是一个独一无二的电子植物。

妖姬具有五片全彩RGB构成的花瓣,可以通过手机APP随意变换颜色,并且可以随着音乐翩翩起舞。

妖姬还是一个小型气象站,她可以检测家中温度、湿度、光照、气压等环境信息。

项目的主页:http://www.yfworld.com/?page_id=1686

我前几天测试了RGB灯珠以及RGB调光芯片,在面包板上搭出了简易模型。今天,由我、老宋、小沈、小仲在创客空间进行了下一步方案的讨论。主要讨论了使用直插还是贴片的RGB灯珠、混光方案以及PCB形状等。在经过一些实验后,我们认同使用5050的贴片RGB灯珠,初步决定使用吹塑的方法设计混光光罩,也确定了PCB的外形和尺寸。下一步我们会开始制造花瓣的PCB板,设计导光罩外形,并开始调试手机通信。DSC03920

Figure 1. 妖姬的面包板模型

DSC03926 Figure 2. 大家在研究如何让光线更加自然DSC03934 Figure 3. 对不同材料进行混光实验DSC03943 Figure 4. 直插式的RGB灯珠有较明显的光斑DSC03944Figure 5.  贴片的RGB灯珠混光效果较好DSC03945Figure 6.  摆个Pose!

3D打印机初体验

我有一位朋友几个月前买了一台3D打印机,今天就着南京创客空间聚会的机会在他那试用了一下。虽然我对3D打印技术早有耳闻,但这一次是我第一次真正操作3D打印机。我试打了一个机器外壳,另外拍了一些照片和视频,和大家分享一下。

进入房间后,首先映入眼帘的就是这台3D打印机,其使用ABS线材作为原料,使用高温熔融技术进行打印。

正面特写:

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加热床特写(红色部分),加热床的作用是让熔融的ABS塑料与底座有一定粘黏性:

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后方特写:DSC03868

电机驱动板特写,使用AVR单片机,具有四轴步进电机驱动、SD卡接口和USB接口:DSC03872

送料器特写,送料器将ABS原料送入加热头进行加热:

DSC03874

现在就正式开始打印了。首先在Solidworks中建立3D模型,并生成STL文件:DSC03856

之后使用3D打印软件导入物体,并生成用于加工的G代码文件:DSC03859

生成的G代码对应的刀具路径轨迹:

DSC03865

加工控制界面:DSC03877

因为加工时间太长,只录取了其中的一小段:

因为中间出去吃饭了,成品受热时间过长发生了形变,效果不太好,就不再此展示了。不过这一次尝试还是让我摸清了3D打印的方法与流程,体验了一把3D打印的便捷。经过这一次尝试,我认为3D打印的简单性和加工精度还有很大的提升空间,希望可以和Reprap合作,进一步改进这个项目。

为直流稳压源加了电压显示

因为暂时买不起稳压电源,当时自己用变压器和LM2596组装了这个简易电压源,但是当时输出电压不能数显,只能用外用表测量,很不方便。

上周从网上买了一个电压测量模块,7元,进行了简单改装,现在这个稳压源更加实用了:

自制简易家用报警器

最近我所在的小区频频发生盗窃案件,为了保证财产安全,我决定发挥工程师的优势,制作一套家庭安防系统。

家用报警器就是第一步,它检测一定范围内是否有人体活动,如果有则发出报警,从而起到一定的警示与提醒作用。

它的基本原理是使用一个人体热释电传感器,该传感器在检测到人体活动后,会输出一个持续一段时间的高电平,用该电平通过三极管驱动一个有源蜂鸣器,从而发出报警声。

所需要的材料如下:

大多数材料都是易得的,一些电子材料可以在电子市场买到,人体热释电传感器可以从网上买到,如果没有合适的小盒子,也可以用其它东西代替,只要能容纳电路就可以。

这个电路的原理如下:

这个电路的原理十分简单,通过热释电传感器的输出驱动三极管,从而使蜂鸣器发声。热释电模块在检测到人体后,输出高电平的时间是可以调节的,从而可以改变蜂鸣器鸣叫的持续时间。不要忘了加一个开关,这样白天的时候可以很方便的关掉。

在正式动工之前,我用面包板搭了一个实验电路,验证电路的合理性。

准备容纳电路的小盒子,在小盒子上开一些孔,用于放置传感器、蜂鸣器以及开关:

用0.8mm小钻头打导孔,然后用3.0mm钻头在目标区域上打满大孔,之后用小刀和锉子把不需要的部分切除、修整。

几个洞打下来,桌面已经一团糟了:

之后是焊接电路,随便你怎么焊,只要符合线路图即可,当然可以有一些艺术感:

将电路放置到盒子中的相应位置,并对裸露的线进行一些处理,防止短路,比如使用电工胶带或是热熔胶。

将传感器、开关、蜂鸣器安装在指定的位置,用热熔胶固定,把盖子盖起来。

大功告成!虽然这个小玩意很简单,不过还是花了一晚上的时间,但不管怎么样,制作的过程和结果都让我感受到了快乐和愉悦。

经过了两个晚上的测试,这个模块工作的很稳定。我将它放在了客厅里,晚上睡觉前打开开关,然后就高枕无忧啦!

不过,我也发现了还需要改善的部分:

1、我想把报警时间设置长一些,不过这个模块在上电时会自动输出三次,时间设置的越长,上电时响的也就越久,非常烦人;

2、放置的位置需要优化。必须保证这个位置晚上的时候自己不会经过,又要能起到防盗作用;

3、报警的声音太小了。虽然使用了9V电池,可是我用的蜂鸣器声音并不算很大,如果睡觉关着门的话不一定可以听见,需要找到更大功率的蜂鸣器。

这个小制作的成本核算:

名称 价格
人体热释电模块  16元
小盒子             5元
9V电池             5元
蜂鸣器          0.5元
其他电子元件     2元
——————————————————–
共计     28.5元

简易mini温度计

最近天气变化不定,应咱家那位要求,用一个晚上时间做了一个简易的电子温度计。

找了一个闲置的计时器改造,这个计时器是以前5元买的,不是非常实用,甚至不能断电,只能拔电池。来个生前特写:

好家伙,它的电路倒是很简单,一个软封包搞定,我要做这么小就要费点力气了。原来的按键可以继续用,蜂鸣器、液晶(段式液晶难驱动、没背光)、原PCB都不需要了。

找了手上一个最小的单片机2052,一个MP3拆的锂电池,一个数码管,运气还真不错,大小刚好合适,测了一下是共阳的,稍微量了一下外壳距离就开工了。一场翻云覆雨之后,电路就做好了:

用了以前一个实验板下载程序,为了节省空间使用了内部振荡器,但振荡器的频率不是非常确定,所以调18b20花了些功夫。18b20真不是什么好东西,大家在正规项目里就不要使用了。最后成品如下,还是挺像模像样的:

电路图:

材料清单:

STC12C2052单片机*1 DIP 10元
18b20传感器*1 TO-92 8元
4位共阳数码管*1 5元
复位电容*1 10uF 0.1元
复位电阻*1 10k 0.05元
限流电阻*4 220欧姆 0.4元
锂电池*1 150mAH 8元
外壳*1 旧计时器拆机 5元

40元不到,一个简单的DIY温度计就完成了。