گجت پیشگوی هوشمند با ESP32 و نمایشگر جوهر الکترونیک

مثل همیشه، قدم اول ساخت بدنه و قاب محافظ پروژه‌ست. من مدل‌های سه‌بعدی قطعات الکترونیکی رو دانلود کردم و با استفاده از نرم‌افزار Fusion 360 یک قاب جمع‌وجور و ساده براش طراحی کردم. فایل‌های STL آماده هستن و می‌تونی اون‌ها رو با فیلامنت PLA و در دو رنگ مختلف پرینت بگیری تا ظاهر دستگاهت جذاب‌تر بشه.

هسته اصلی این پروژه برد جدید و نقلی XIAO ePaper Display Board EE05 هست. این برد راه‌انداز از چیپ قدرتمند XIAO ESP32 S3 Plus استفاده می‌کنه که پین‌های GPIO کافی رو برای اتصال سنسورهای خارجی در اختیارت می‌ذاره. علاوه بر این، روی خودش دکمه‌های قابل برنامه‌ریزی، سوکت باتری و کلید روشن/خاموش داره.

یکی از ویژگی‌های عالی این برد، سازگاریش با پلتفرم‌های بدون کدنویسی (No-code) برای رابط‌های کاربریه که کار ساخت پروژه‌های ePaper رو خیلی سریع‌تر می‌کنه.

به لطف این برد همه‌کاره، ما اصلا نیازی به طراحی PCB اختصاصی یا لحیم‌کاری‌های پیچیده نداریم. تمام قطعات ضروری مثل کلیدها و سوکت باتری روی خودش تعبیه شده و همین باعث می‌شه فرآیند ساخت خیلی ساده و سریع پیش بره.

برای این که دستگاه متوجه بشه کی تو دستت تکونش می‌دی، از ماژول سنسور ژیروسکوپ GY-521 استفاده می‌کنیم که چیپ معروف MPU-6050 رو روی خودش داره. در این پروژه ما دیتاهای شتاب‌سنج (Accelerometer) این آیسی رو می‌خونیم تا لرزش و تکان دادن گجت رو تشخیص بدیم. این سنسور از طریق پروتکل I2C به برد اصلی XIAO متصل می‌شه.

برد EE05 با طیف وسیعی از نمایشگرهای 24 پین ePaper سازگاره. من برای این پروژه یک نمایشگر مونوکروم (سیاه و سفید) 1.54 اینچی با رزولوشن 200 در 200 پیکسل رو انتخاب کردم. نمایشگرهای eInk بهترین گزینه برای گجت‌های باتری‌خور هستن چون مصرف برقشون به‌شدت پایینه. برای اتصال این صفحه به برد راه‌انداز، از یک کابل فلت افزایشی (Extender) که همراه خود ماژول هست، استفاده می‌کنیم.

برای روشن نگه داشتن کل این مجموعه، یک باتری میکرو لیپو 3.7 ولت با ظرفیت 150 میلی‌آمپر (مدل 402025) به کار بردیم. شاید ظرفیتش کم به نظر برسه، اما به خاطر مصرف پایین قطعات، برای مدت طولانی جوابگوی کار ماست. خبر خوب اینه که نیازی به مدار محافظ (BMS) جداگانه برای شارژ نداریم، چون خود برد EE05 دارای کنترلر شارژ داخلی هست. فقط کافیه دستگاه رو با کابل USB-C به شارژر متصل کنی تا باتری پر بشه.

تصویر بالا، نقشه دقیق سیم‌کشی پروژه رو نشون می‌ده. پدهای مخصوص لحیم کردن باتری رو می‌تونی پشت برد EE05 پیدا کنی. حالا وسایلت رو جمع کن تا بریم سراغ مونتاژ فیزیکی.

اول سیم‌ها رو به پین‌های ماژول سنسور لحیم کن. بعد از اون، با استفاده از چسب مایع B7000، ماژول رو در جایگاه مخصوصش داخل قاب اصلی بچسبون و محکم کن.

مقداری چسب کف قاب بزن و باتری رو با احتیاط دقیقا در فضای خالی بین سوراخ‌های پیچ روی بدنه قرار بده تا تکون نخوره.

حالا سیم‌های سنسور و باتری رو بر اساس نقشه شماتیکی که قبلا دیدیم، به پایه‌های برد EE05 لحیم کن. بعد از تموم شدن اتصالات، برد رو داخل قاب بذار و با استفاده از پیچ‌های سایز M2.5 اون رو به بدنه پیچ کن.

مقدار کمی چسب روی لبه‌های قاب بالایی بمال. سپس صفحه نمایشگر ePaper رو با ظرافت در محل خودش قرار بده و طوری تراز کن که کاملا با پنجره قاب هم‌راستا بشه.

یک سر کابل فلت (FPC) رو به سوکت روی برد EE05 متصل کن. برای سمت دیگه، از قطعه افزاینده کابل استفاده کن و اون رو به فلت خود نمایشگر وصل کن.

در نهایت کمی چسب به لبه‌های بدنه بزن و قاب رویی رو محکم ببند.

دستگاه رو با کابل به کامپیوترت وصل کن. نرم‌افزار Arduino IDE رو باز کن و فایل اصلی با پسوند ino. رو لود کن (مطمئن شو که فایل‌های h.

هم تو همون پوشه باشن). اگر بخوای میزان حساسیت لرزش دستگاه رو کم یا زیاد کنی، می‌تونی متغیرهای مربوط به اون رو در کد اصلی تغییر بدی.

float shakeThreshold = 30.0;
unsigned long lastShakeTime = 0;
unsigned long shakeCooldown = 1500;

همچنین می‌تونی فایل‌های گرافیکی (Bitmap) رو ویرایش کنی تا طرح روی سکه (شیر یا خط) به شکل دلخواه خودت دربیاد.

حالا فایل fortunes.h رو باز کن. اینجا لیستی از تمام جمله‌هایی که قراره روی صفحه نشون داده بشن رو می‌بینی. می‌تونی جملات بامزه یا پیشگویی‌های اختصاصی خودت رو با کمک هوش مصنوعی تولید کنی و اینجا قرار بدی. فقط یادت باشه که هر جمله باید داخل علامت نقل‌قول ("") باشه و با یک ویرگول (,) از جمله بعدی جدا بشه.

بعد از این که جملاتت رو اضافه کردی، برد Seeed Studio Xiao ESP32-S3 Plus رو از منوی آردوینو انتخاب کن و کد رو روی دستگاه آپلود کن.

با استفاده از کلید کشویی بغل بدنه، دستگاه رو روشن کن. بعد از بالا اومدن سیستم، اولین برنامه‌ای که می‌بینی حالت "شیرینی شانس" هست. فقط کافیه گجت رو تکون بدی تا پیشگویی یا جمله تصادفی روی صفحه ظاهر بشه. برای دیدن یک جمله جدید، دوباره دستگاه رو تکون بده.

دکمه فشاری بغل دستگاه رو بزن تا برنامه عوض بشه. اینجا حالت تاس رو داریم؛ گجت رو تکون بده تا دقیقا مثل یک تاس واقعی برات یک عدد تصادفی بندازه.

یک بار دیگه دکمه کناری رو بزن تا وارد حالت شیر یا خط (Coin Flip) بشی. این برنامه ساده برای زمان‌هایی که سر دوراهی موندی عالیه! تکونش بده تا به صورت رندوم شیر یا خط رو بهت نشون بده.

در طراحی بدنه، یک سوراخ کوچک هم قسمت بالاش در نظر گرفتم تا بتونی خیلی راحت اون رو به جاکلیدی یا زیپ کوله‌پشتی‌ات وصل کنی. جذاب‌ترین بخش این پروژه اینه که می‌تونی لیست جملات رو کاملا بر اساس علایق خودت شخصی‌سازی کنی. مثلا اگر عاشق ماشین هستی، می‌تونی دیالوگ‌ها یا اصطلاحات خودرویی براش بنویسی و ازش لذت ببری.

امیدوارم از ساخت این گجت در آیسی‌مدار لذت برده باشی. حتما نظرت رو درباره این پروژه برامون بنویس و ایده‌های خلاقانه‌ات برای جملات پیشگویی رو توی کامنت‌ها به اشتراک بذار. منتظر پروژه‌های هیجان‌انگیز بعدی باش!