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[项目教程] micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒

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本帖最后由 chinazmde 于 2018-9-3 17:19 编辑

(一)基地音乐盒


小Z无聊的坐在沙发上,看着外面,忽然它想到了地球上的音乐盒,他想边听音乐边休息。所以他做了一个音乐盒,用IOT控制的音乐盒。


micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图3



功能:能用物联网控制的MP3。



配料:
1、micro:bit 2

2、micro:mate 2
3、DFPlayer Mini  1
4、8欧0.5W小喇叭 1
5、7灯RGB灯带 1
6、电池盒 电池 充电宝 适配器备用
7、杜邦线
8、工具:胶枪
9、小木盒 纸盒 laserblock有啥用啥
10、OBLOQ 1


资料:
1、关于DFPlayer Mini:
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图1micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图2



详细参考:
https://wiki.dfrobot.com.cn/index.php/(SKU:DFR0299)DFPlayer_Mini%E6%A8%A1%E5%9D%97

DFPlayer Mini是一款小巧且价格低廉的MP3模块,可以直接接驳扬声器。模块配合供电电池、扬声器、按键可以单独使用,也可以通过串口控制,作为Arduino UNO或者是任何有串口的单片机的一个模块。模块本身完美的集成了MP3、WAV、WMA的硬解码。同时软件支持TF卡驱动,支持FAT16、FAT32文件系统。通过简单的串口指令即可完成播放指定的音乐,以及如何播放音乐等功能,无需繁琐的底层操作,使用方便,稳定可靠。
现在可以注意到上面加色显示的一段了,通过串口控制,作为Arduino UNO或者是任何有串口的单片机的一个模块
2、MP3

MP3是一种音频压缩技术,其全称是动态影像专家压缩标准音频层面3(Moving Picture Experts Group Audio Layer III),简称为MP3。它被设计用来大幅度地降低音频数据量。利用 MPEG Audio Layer 3 的技术,将音乐以1:10 甚至 1:12 的压缩率,压缩成容量较小的文件,而对于大多数用户来说重放的音质与最初的不压缩音频相比没有明显的下降。它是在1991年由位于德国埃尔朗根的研究组织Fraunhofer-Gesellschaft的一组工程师发明和标准化的。用MP3形式存储的音乐就叫作MP3音乐,能播放MP3音乐的机器就叫作MP3播放器。



相关论坛帖子:
孙正老师的教程:

Microt:bit 玩转 DFPlayer Mini制作自己的mp3
https://mc.dfrobot.com.cn/forum.p ... 8007&fromuid=727937

朱老师的七夕,做一个Micro:bit体感控制MP3送给……织女
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-268637-1-1.html



制作过程:
(一)我的这个作业是在大圣老师的作品基础上完成的。
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图13
本项目接线:
扩展板p8--------MP3 模块RX
扩展板p12------ MP3 模块TX
扩展板VCC5V--- MP3 模块VCC
扩展板GND------MP3 模块GND

MP3模块SPK1—接小喇叭
MP3模块SPK2—接小喇叭

7灯灯带——接扩展板p16

扩展板用5V(ON)给MP3模块供电。
大圣老师完成了Micro:bit体感控制MP3后,把物联网控制的任务交给了我。

我想,这还不简单。
把OBLOQ模块接上p1,p2,GND,VCC。
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图4
可是,程序写了,上传之后竟然不行,不行,不行啊。

程序的初始化部分是这样的。
(老师们当然可以看出问题在哪里,可是我找不到问题啊。:'()
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图5micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图6

后来,我们去漫游去了(当然,我们去访问了我的偶像吴俊杰老师,这个可以和小朋友们显摆一阵子;P)。

回来后,接着做作业,可是还不行,没办法,我让大圣老师帮我看看问题在哪。

老师捣鼓了一阵子,告诉我,是串口冲突了。

资料如下:
1、
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图7micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图8
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图9

在程序中,为了给OBLOQ位置,我们接到了P8和12.
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图10

2、OBLOQ模块
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图11micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图12

我用了p1和p2。
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图15
结果导致串口通信有了冲突不能完成预定控制功能。

(二)发现了问题,我就有注意了,用另一个物联网设备和音乐盒无线连接就好了。
我借用了老师的设备。
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图14


很快的,程序改成了如下样子:

IOT接收端:
https://makecode.microbit.org/_3hWgoWURuLy1
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图16
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图17
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图18

分别发送不同的数字来通过无线控制音乐盒。



https://makecode.microbit.org/_Hk68wiPijLD7
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图19
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图20
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图21


分别是,
0、上一曲
1、下一曲


3、音量+
4、音量-


5、暂停
6、播放


7、氛围灯开
8、氛围灯关


(三)测试平台
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图22
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图23
(四)效果视频


(二)基地新能源

IOT星球基地的能源要自己来解决,其实最好的方法就是太阳能,这也是大部分太空基地的能量来源。
(好奇号火星车用了核能,真是小牛X。)

假期中,我们去中国科技馆,就见到了神一返回舱和玉兔朋球车模型(伸展开两大块太阳能电池板)。micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图30
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图31

器材准备:
1、半柔性太阳能电池板 (5V@2A) 太阳能 电池板 Solar Panel     1
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图26
2、太阳能电源管理模块 5V@1A  1
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图25
3、锂电池     1
4、USB线     1


接线参考狄老师的图片:
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图24

产品WIKI也有介绍:
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图27

我们搭好是这样的,可以轻松带动OBLOQ模块。
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图28


做充电宝试试,挺好的,可以给手机充电。
下面试试给MP3供电:
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图29

用视频证明,效果还不错的,锂电池起到了存储的作用(这个电源解决方案使用这样方便,赞一下DF):


学习一下相关知识(以下来自度娘):
      1、太阳能:
太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的,来自太阳的辐射能量中材联建太阳能发电系统
人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳,并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭石油天然气化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。

与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量,称为原子核能,简称核能,俗称原子能。它则来自于地壳中储存的等发生裂变反应时的核裂变能资源,以及海洋中贮藏等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1,369w/㎡。地球赤道周长为40,076千米,从而可计算出,地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡,相当于有102,000TW 的能量。
尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤,每秒照射到地球的能量则为1.465×10^14焦。地球上的风能水能海洋温差能波浪能生物质能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

2、太阳能发电

太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置,在广大的无电力网地区,该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电,一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度,在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术,而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。


折叠1太阳能发电原理

太阳能发电系统主要包括:太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中,太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,负载为系统终端。


折叠11太阳能电源系统

太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元,因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。


折叠1电池单元

由于技术和材料原因,单一电池的发电量是十分有限的,实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统,称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管,根据半导体材料的电子学特性,当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时,在一定的条件下,太阳能辐射被半导体材料吸收,在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场,因而能在光照下形成电流密度J,短路电流Isc,开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载,理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路,就有"光生电流"流过,太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。

理论研究表明,太阳能电池组件的峰值功率Pk,由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。


折叠2电能储存单元

太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存,蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的,但其容量要受到末端需电量,日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。


折叠12控制器

控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近,以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式,使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障,如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm,又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器,将固定电池组件的效率提高了50%左右。


折叠13 DC-AC逆变器




逆变器按激励方式,可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流

电逆变成交流电。通过全桥电路,一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等,得到与照

明负载频率f,额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。

14 发电系统反充二极管

太阳能光伏发电系统的防反充二极管又称阻塞二极管,在太阳电池组件中其作用是避免由于太阳电池方阵在阴雨和夜晚不发电或出现短路故障时,擂电池组通过太阳电池方阵放电。防反充二极管串联在太阳电池方阵电路中,起单向导通作用。因此它必须保证回路中有最大电流,而且要承受最大反向电压的冲击。一般可选用合适的整流二极管作为防反充二极管。一块板的话可以不用任何二极管,因为控制器本来就可防反冲。板子串联的话,需要安装旁路二极管,如果是并联的话就要装个防反冲二极管,防止板子直接冲电。防反充二极管只是保护作用,不会影响发电效果。

DF的太阳能电池板和管理模块和锂电池结合就是一个完整的系统,很好的解决了户外IOt及其它野外小项目中的供电问题。



(三)MP3再迭代

孙老师真赞,在他的另一个帖子里已经完美解决了OBLOQ和mp3模块串口冲突的问题。

https://mc.dfrobot.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=268627&fromuid=727937

学习起来,把我的mp3再改造一下,这个方法比我们的方案好多了。



准备杜邦线,电烙铁:

micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图32

这个假期,参加了4 次焊接工坊,水平有有点小提高了。

micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图33

没有热缩管,纸胶带包一下。一根线做好了。
Micro:bit.p2----------------Mp3. RX
Micro:bit.p2----------------OBLOQ.蓝色导线
Micro:bit.p1----------------OBLOQ.绿色导线

Mp3.SPK1----------------小喇叭接线1
Mp3.SPK2----------------小喇叭接线1
说明:  
Micro:bit.p2同时接了 Mp3. RX口和 OBLOQ的蓝色线

程序也改:
https://makecode.microbit.org/_auiWuoMjrEiU
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图34

接线和上图的设置是关键。
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图35




(四)微信小程序遥控

昨天大圣老师告诉我了小程序升级的事。

所以,用小程序来控制就很好玩了。

micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图36


大圣老师说,这样就不用去做APP了,用起来挺方便的。



gada888  版主 来自手机

发表于 2018-8-30 19:43:21

chinazmde 发表于 2018-8-30 08:59
(一)基地音乐盒

小Z无聊的坐在沙发上,看着外面,忽然它想到了地球上的音乐盒,他想边听音乐边休息。所 ...

这个好,音乐响起来
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rzyzzxw  版主

发表于 2018-9-3 11:31:52

本帖最后由 rzyzzxw 于 2018-9-3 14:33 编辑

小圣老师,IOT星球有了太阳能供电系统,再听音乐可以用清洁能源了。
micro:bit×OBLOQ挑战赛--非凡之旅--IOT MP3 音乐盒图1

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rzyzzxw  版主

发表于 2018-9-3 11:35:16

本帖最后由 rzyzzxw 于 2018-9-3 14:39 编辑

孙老师提供了一个解决串口冲突的好办法,因为BIT和MP3的串口通信是单向的,我们可以试试和OBLOQ共用一根线的方法去控制MP3模块。
https://mc.dfrobot.com.cn/forum. ... &extra=page%3D2
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rzyzzxw  版主

发表于 2018-9-12 08:40:52

这个假期,小朋友在郑创学习6天,在小齿轮参加DF比赛、参加工作坊,到北京中关村少年创学院硬派空间参观学习一天,并访问了吴俊杰老师。
收获蛮大的。挺难忘的夏天。
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gada888  版主

发表于 2018-9-17 15:00:30

学到不少东西
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