V kanceláři občas nadáváme a občas se dokonce potřebujeme pochválit. Proto mě napadlo pro tyto případy vytvořit krabičku, která to udělá za nás a přidá prvek překvapení.

Nazval jsem ji Red-Green Machine a slovy klasika „Princip je jednoduchý…“. Červené tlačítko vybere nějaký nelichotivý výrok a na účel zeleného už přijdete sami.

1. Komponenty

krabička 100x85x90mm (můžete přizpůsobit velikosti tlačítek a reproduktoru)
čtečka SD karet
SD karta
dvě tlačítka (čím větší, tím lepší) požil jsem arkádová tlačítka s podsvícením
Arduino UNO
reproduktor o impedanci 8ohmu
zesilovač 3W
odpory 2x 10K, 2x 220ohm
kablíky na propojení

2. Jak to funguje

Na kartě jsou dva adresáře „red“ a „green“ v každém jsou uloženy zvukové soubory s požadovaným obsahem. Soubory jsou ve formátu wav 16Hz, 8bit mono. Při stisku tlačítka se náhodně vybere jeden ze souborů ve zvoleném adresáři a přehraje se.

Pro zelené tlačítko jsou použity superlativy z Apple KeyNote a pro červené tlačítko „Lakatoš“.

RedGreenMachine_pack

3. Zapojení

Základní zapojení je uvedeno na začátku zdrojového kódu. Podle popisu propojíme jednotlivé komponenty.

Na SD kartu, naformatovanou FAT32, rozbalíme obsah zip souboru RedGreenMachine_pack.

4. Program

//SDCard  - Uno   - Mega
//GND     - GND   - GND
//3.3V    - 3.3V  - 3.3V
//CS      - 10    - 53(SS)
//MOSI    - 11    - 51
//SCK     - 13    - 52
//MISO    - 12    - 50

//Repro
//-       - GND   - GND
//+       - 9     - 5, 6, 11, 46

//Red button
//press   - 4     - 4
//light   - 5     - 5

//Green button
//press   - 2     - 2
//light   - 3     - 3

#include <SD.h>
#include <TMRpcm.h>
#include <SPI.h>

#define MIN_VOLUME 1
#define MAX_VOLUME 5
#define BLINK_DELAY 1000//1sec in ms
#define BLINK_DURATION 500//0.5sec in ms
#define TIME_TO_SET_VOLUME 3000//3s in ms
#define SD_ChipSelectPin 10//pin 10 on most Arduino boards, 53 on a mega

#define VERSION 0.07
// 0.07 - Dont create list of files to save memory (filse must be in format x.wav, where x is number from 0 to file count)
// 0.06 - Support for change volume at begin
// 0.05 - Debug under preprocessor
// 0.04 - Documentatiorn for connection
// 0.03 - Support for lights in buttons
// 0.02 - Support for buttons
// 0.01 - TMRpcm test

//#define DEBUG 1//with debug on no sfx while play

//variables declaration
TMRpcm tmrpcm;//https://github.com/TMRh20/TMRpcm

int redFileCount;
int greenFileCount;
int sfxVolume = 1;

bool initialized = false;
String FILE_EXTENSION = ".WAV";

const int greenButtonPin = 2;
const int greenLedPin =  3;
const int redButtonPin = 4;
const int redLedPin = 5;

int buttonState = 0;

uint32_t lastBlink;
uint32_t endTimeToSetVolume;

bool redButtonPressed = false;
bool greenButtonPressed = false;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

#ifdef DEBUG
  Serial.print("RedGreen machine starting in version:");
  Serial.println(VERSION);
#endif //DEBUG
  
  randomSeed(analogRead(0));//initialize random generator from analog input

  //set pin mode
  pinMode(SD_ChipSelectPin, OUTPUT);
  pinMode(redLedPin, OUTPUT);
  pinMode(greenLedPin, OUTPUT);
  pinMode(redButtonPin, INPUT);
  pinMode(greenButtonPin, INPUT);
  
  tmrpcm.speakerPin = 9;//set to 5,6,11 or 46 for Mega, 9 for Uno, Nano, etc.

#ifdef DEBUG
  Serial.println("Initializing SD Card");
#endif //DEBUG

  if (!SD.begin(SD_ChipSelectPin))
  {
#ifdef DEBUG
    Serial.println("SD cart init fail!");
#endif //DEBUG

    return;
  }

#ifdef DEBUG
  Serial.println("Reading files from SD Card");
#endif //DEBUG

  File directory = SD.open("/red");
  redFileCount = getFileCount(directory, FILE_EXTENSION);
  directory.close();

  directory = SD.open("/green");
  greenFileCount = getFileCount(directory, FILE_EXTENSION);
  directory.close();

#ifdef DEBUG
  Serial.print("Redn files:");
  Serial.println(redFileCount);
  
  Serial.print("Green files:");
  Serial.println(greenFileCount);
#endif //DEBUG

#ifdef DEBUG
  Serial.print("Set default volume:");
  Serial.println(sfxVolume);
#endif //DEBUG
  
  tmrpcm.setVolume(1);
  tmrpcm.quality(1);

  endTimeToSetVolume = millis() + TIME_TO_SET_VOLUME;//set end time for set volume

#ifdef DEBUG
  Serial.println("Basic setup done");
#endif //DEBUG
}

void loop()
{
  if (initialized)
  {
    ProcessRedGreenMachine();
  }
  else
  {
    uint32_t nowTime = millis();

    if (nowTime < endTimeToSetVolume)
    {
      //allow set volume
      ProcessSetVolume();
    }
    else
    {
      initialized = true;//ready for machine
    }
  }
}

//Allow to set volume
//red button - volume down
//green button - volume up
void ProcessSetVolume()
{
  BlinkWithLights();

  //read green button state
  buttonState = digitalRead(greenButtonPin);

  if (buttonState == HIGH)
  {
    if (!greenButtonPressed)
    {
      greenButtonPressed = true;
      
      //volume up
      sfxVolume++;

      //check volume maximum
      if (sfxVolume > MAX_VOLUME)
      {
        sfxVolume = MAX_VOLUME;//set max
      }

      //set volume to library
      tmrpcm.setVolume(sfxVolume);
      
      playRandomFile("/green", greenFileCount);//play file to check volume

      //extend time for set volume
      endTimeToSetVolume = millis() + TIME_TO_SET_VOLUME;//set end time for set volume

#ifdef DEBUG
      Serial.print("Set volume up:");
      Serial.println(sfxVolume);
#endif //DEBUG
    }
  }
  else
  {
    greenButtonPressed = false; 
  }

  //read red button state
  buttonState = digitalRead(redButtonPin);

  if (buttonState == HIGH)
  {
    if (!redButtonPressed)
    {
      redButtonPressed = true;

      //volume downp
      sfxVolume--;

      //check volume maximum
      if (sfxVolume < MIN_VOLUME)
      {
        sfxVolume = MIN_VOLUME;//set min volume
      }

      //set volume to library
      tmrpcm.setVolume(sfxVolume);
      
      playRandomFile("/red", redFileCount);//play random file to check volume

      //extend time for set volume
      endTimeToSetVolume = millis() + TIME_TO_SET_VOLUME;//set end time for set volume

#ifdef DEBUG
      Serial.print("Set volume down:");
      Serial.println(sfxVolume);
#endif //DEBUG
    }
  }
  else
  {
    redButtonPressed = false;
  }
}

//Read red and green button and according to states play random sfx.
void ProcessRedGreenMachine()
{
    buttonState = digitalRead(greenButtonPin);

    // check if the pushbutton is pressed.
    // if it is, the buttonState is HIGH:    
    if (buttonState == HIGH)
    {
      // turn green LED on:
      digitalWrite(greenLedPin, HIGH);

      if (!greenButtonPressed)
      {
        greenButtonPressed = true;
        playRandomFile("/green", greenFileCount);

#ifdef DEBUG
        Serial.println("Green button pressed");
#endif //DEBUG
      }
    } 
    else
    {
      // turn LED off:
      digitalWrite(greenLedPin, LOW);
      greenButtonPressed = false;
    }

    buttonState = digitalRead(redButtonPin);

    if (buttonState == HIGH)
    {
      // turn red LED on:
      digitalWrite(redLedPin, HIGH);
      
      if (!redButtonPressed)
      {
        redButtonPressed = true;
        playRandomFile("/red", redFileCount);

#ifdef DEBUG
        Serial.println("Red button pressed");
#endif //DEBUG
      }
    }
    else
    {
      // turn LED off:
      digitalWrite(redLedPin, LOW);
      redButtonPressed = false;
    }
}

//play random files in format x.wav
//where x is random number from files count
void playRandomFile(String directoryName, int fileCount)
{
  int randomFileIndex = random(fileCount);
  String fullFileName = directoryName + "/" + randomFileIndex + FILE_EXTENSION;

#ifdef DEBUG
  Serial.print("Selected random file:");
  Serial.println(fullFileName);
#endif //DEBUG
  
  tmrpcm.play(fullFileName.c_str());
}

//Return number of files of specific extension in selected dictionary
int getFileCount(File directory, String extension)
{
  int fileCount = 0;

  while (true)
  {
    File entry =  directory.openNextFile();
    if (!entry)
    {
      // no more files
      break;
    }

    //is file
    if (!entry.isDirectory())
    {
      String fileName = String(entry.name());
      
      //is file with expected extension
      if (fileName.endsWith(extension))
      {
        fileCount++;
      }
    }

    entry.close();
  }

  directory.rewindDirectory();//return at first file in directory
  return fileCount;
}

//Blink with lights to show possibility to change volume.
void BlinkWithLights()
{
  uint32_t nowTime = millis();

  //time to blink with lights
  if (nowTime > lastBlink)
  {
    if (nowTime < lastBlink + BLINK_DURATION)
    {
      digitalWrite(greenLedPin, HIGH);
      digitalWrite(redLedPin, HIGH);
    }
    else
    {
      lastBlink = nowTime + BLINK_DELAY;

      digitalWrite(greenLedPin, LOW);
      digitalWrite(redLedPin, LOW);
    }
  }
}

Obvod si zapojíme na nepájivém poli. Ještě jednou zkontrolujeme a připojíme Arduino k počítači. Otevřeme vývojové prostředí s programem a nahrajeme program do Arduina.

6. Krabička

Základem je krabička o rozměrech 100x85x90mm, kterou jsem si vyrobil z bukové 5mm překližky. Po zkušenostech s výrobou bych příště raději použil nějakou plastovou. Jen upozorňuji, že krabička musí mít určitou pevnost, aby odolala návalu vzteku uživatelů.

Do krabičky jsou ze zhora vyvrtány dvě díry o průměru 25mm pro nasazení arkádových tlačítek.

Z boku je vyříznuta díra pro nasazení reproduktoru o výkonu 10W a impedanci 8ohm.

Z druhého boku je vyříznut otvor pro vkládaní SD karty.

6. Kompletace

6.1 Tlačítka

Podle schématu zapojení si na vyvodu LED osvětlení vytvoříme společnou zem (GND), kterou pomocí odporu 10k spojíme s kontaktem tlačítka.

Propojeni země mezi tlačítkem a LED diodou tlačítka.

Na druhoý vývod LED kontaktu připájíme odpor 220Ohm a za něj vývod, který připojíme k Arduinu (v obrázku vodič směřujicí nahoru).

Detail připojení odporů k tlačítku a LED diodě.

K druhému vývodu tlačítka připájíme vodič, který připojíme k Arduinu.

V levo odpor mezi GND LED diody a tlačítkem, v pravo odpor u druhého vývodu diody.

Na červeném tlačíku uděláme připojení stejně, jen GND si spojíme s GND od zeleného tlačítka. Na obrázku je ještě spojení s reproduktorem, které bylo později nahrazeno připojením k vlastnímu zesilovači.

6.2 Zesilovač

Nejprve jsem zkoušel reproduktor připojit na výkonový tranzistor, později na zesilovač, ale v obou připadech to nefungovalo moc dobře. Takže jsem nakonec použil zkompletovaný integrovany obvod s výkonem 3W.

Zapojení použitého jednokanálového zasilovače.

Podle schématu připojíme zesilovač do obvodu.

6.3 SD karta

SD kartu jsem do krabičky vlepil pomocí tavné pistole a připojil k Arduino. Připojení je dobré udělat ještě před montáží tlačítek, protože pak je v krabičce už málo místa pro manipulaci.