آموزش ساخت گوشی همراه ساده و کاربردی با برد آردوینو
ساخت گوشی همراه پروژه خیلی عجیب و پیچیدهای به نظر میرسد اما در این ساختنی به شما نشان میدهیم اینکار چندان سخت نیست. شما میتوانید گوشی همراهی که در تصاویر زیر میبینید را با کمترین هزینه بسازید و از آن استفاده کنید (البته فقط برای کارکردهای پایه گوشی). این گوشی موبایل میتواند تماس تلفنی و پیام متنی بگیرد و دریافت کند، نام و شماره تلفن مخاطبان شما را ذخیره کند، زمان را نشان بدهد و کار ساعت زنگدار را انجام بدهد. از طریق یک سیم کارت معمولی هم امکان اتصال به شبکه GSM را هم به شما میدهد.
برای ساخت گوشی همراه (سختافزاری و نرمافزاری) از شیلد آردوینو GSM استفاده میکنیم اما رابط کاربری آن را با نمایشگر، ست دکمه کامل، میکروفون، اسپیکر و … تکمیل میکنیم. برای ساخت گوشی همراه یک برد مدار چاپی اختصاصی هم طراحی شد که ۶۰ قطعه الکترونیکی رویش قرار میگیرند. مدار هم داخل یک بدنه که با دستگاه برش لیزری ساخته شده، قرار خواهد گرفت. سختافزار و نرمافزار گوشی همراه کاملا متن باز است و میتوانید آنها را به ترتیب از اینجا و اینجا دانلود کنید.
برای ساخت گوشی همراه نیاز به دانش الکترونیک پیشرفته ندارید اما باید با برنامهنویسی آردوینو آشنا باشید و در لحیمکاری قطعات ریز حرفهای باشید. پس اگر تجربه کافی در زمینه کار با آردوینو و لحیمکاری دارید، وقتش است یک گوشی همراه بسازید.
گام اول: وسایل مورد نیاز
- سه عدد مقاومت ۲۲Ohm
- یک عدد مقاومت ۱K
- دو عدد مقاومت ۴٫۷K
- یک عدد مقاومت ۲K
- دو عدد مقاومت ۴۷۰Ohm
- یک عدد مقاومت ۰Ohm
- دو عدد خازن ۱۸pF
- سه عدد خازن ۳۳pF
- دو عدد خازن ۴٫۷ uF
- سه عدد خازن ۳ pF
- سه عدد خازن ۰٫۱ uF
- دو عدد خازن ۱۰۰۰ uF
- سه عدد خازن سوپر
- دو عدد LED
- یک عدد هدر ISP (پین هدر ماده ۳×۲(
- دو عدد دیود SOD123
- یک عدد کریستال ۸Mhz, 18pF
- یک عدد ATmega1284P
- یک عدد میکروفون الکترتی با قطر ۶ میلیمتر
- یک عدد اسپیکر ۶.۴ میلیمتری ۵۵٫۵Ohm
- یک عدد دکمه SMD
- یک عدد دکمه SMD-2
- شانزده عدد ترانزیستور NPN, SOT23
- یک عدد بازر آهنربایی ۳V
- یک عدد تراشه شارژر لیتیوم یونی
- یک عدد آنتن A10340
- یک عدد نمایشگر الایدی ۸ کاراکتر ۷×۵، قرمز، ۳٫۷V
- یک عدد ماژول GSM/GPRS مدل Quectel M10
- یک عدد سوکت سیم کارت
- یک عدد کانکتور JST دو پین ۲ میلیمتری
- یک عدد هدر FTDI
- یک عدد کانکتور USB-MINIB پنج پین
- یک عدد باتری لیتیوم پلیمری ۳٫۷V – ۱۰۰۰mAh
وسایل مورد نیاز برای ساخت بدنه گوشی همراه
- ورق چندلای ۶ میلیمتری
- ورق روکش چوب چسبدار
- شش عدد پیچ ماشینی سرصاف M0
- شش عدد مهره M0
برای لحیمکاری قطعات به ابزار حرفهای نیاز دارید. یا باید یک دستگاه لحیمکاری کامل داشته باشید یا هویه، قلعکش، سیم لحیم نازک، موچین و … را به صورت جداگانه تهیه کنید. برای شارژ باتری هم به یک کابل مینی USB نیاز خواهید داشت.
گام دوم: قطعات الکترونیکی را لحیم کنید
برای ساخت گوشی همراه قبل از هر چیز باید برد مدار چاپی مخصوص را بسازید. تمام فایلهای مورد نیاز برای ساخت PCB در این لینک موجود است. شما میتوانید خودتان برد را بسازید یا آن را سفارش بدهید.
بعد از ساخت برد مدار چاپی به روش دلخواهتان باید قطعات الکترونیکی را رویش لحیم کنید. شماتیک مدار گوشی همراه در تصاویر بالا موجود است. نسخه باکیفیت را هم میتوانید از همان لینک قبلی دانلود کنید. لحیم کردن قطعات ریز کار دشواری است اما با کمی دقت و ابزار مناسب میتوانید اینکار را انجام بدهید.
لحیم کردن اکثر قطعات مدار ساده است (صرف نظر از سایز کوچک آنها) اما باید نکات زیر را در نظر داشته باشید.
خازنها: به قطبیت خازنهای بزرگ (۱۰۰۰uF) دقت کنید. اگر آنها را برعکس لحیم کند، احتمال منفجر شدن وجود دارد. برای تنظیم جهت آنها از نوار نارنجی استفاده کنید.
قطبیت: سایز قطعاتی که قطبیت دارند شامل خازن سوپر، LED (به دو نقطه سبز یک طرف قطعه دقت کنید)، میکروکنترلر ATmega1284P (به دایره یک گوشه قطعه دقت کنید)، ماژول M10 GSM (به فلش یک گوشه قطعه دقت کنید)، سوکت سیم کارت، میکروفون و دیود (به خط خاکستری یک طرف قطعه دقت کنید) هستند. قطعاتی که قطبیت ندارند و میتوانید از هر دو طرف آنها را لحیم کنید: کریستال، اسپیکر، دکمه ریست، خازنهای کوچک و مقاومتها. سایر قطعات هم به لحاظ فیزیکی فقط در یک جهت قرار میگیرند (مطمئن شوید ترانزیستورها برعکس نباشند و دکمهها ۹۰ درجه نچرخیده باشند).
آنتن: لحیم کردن آنتن را از پدی شروع کنید که رو به ماژول GSM قرار دارد. این پد سیگنال الکتریکی را حمل میکند و سایر پدها فقط برای نگه داشتن آنتن روی برد استفاده میشوند. حتی میتوانید لحیم روی آن پد را از بالای آنتن گرم کنید تا گرما از طریق دو ویاس (سوراخهای کوچک) منتقل بشود.
جامپرهای لحیم: پایین برد دو جامپر لحیم وجود دارد که با برچسبهای Cell و uC مشخص شدهاند. پد وسطی هر کدام از آنها را به پدی که برچسب uC دارد، لحیم کنید. با اینکار لاینهای RX و TX هدر FTDI به میکروکنترلر ATmega1284P وصل میشود تا ارتباط از طریق سریال فراهم بشود. اگر به جای اینکار پد وسطی را به پد Cell لحیم کنید، کابل FTDI مستقیما به ماژول GSM وصل میشود و امکان ارتباط از طریق کامپیوتر فراهم میشود.
اسپیکر: لحیم کردن اسپیکر به این خاطر سخت است که هیچ پایهای ندارد. برای لحیم کردن این قطعه ابتدا به پدهای روی PCB لحیم بزنید. سپس اسپیکر را روی PCB بگذارید و پدهایش را با پدهای روی برد تراز کنید و آن را از زیر لحیم کنید. میتوانید لحیم جدید بزنید تا لحیمی که قبلا اضافه کردید را آب کنید. اگر اسپیکر وصل نشد، آن را جدا نکنید (چون ممکن است پدها بشکنند). به جایش هویه را از زیر داخل سوراخها فرو کنید و لحیم روی پدها را آب کنید.
کانکتور USB: برای ساخت گوشی همراه فقط از دو پایه خارجی کانکتور USB (یا پنج پایه کوچک) استفاده میکنیم. بنابراین نیازی به لحیم کردن سه پایه وسطی وجود ندارد. البته اگر چهار پایه کناری را لحیم کنید، تکیهگاه قطعه روی برد بیشتر میشود.
هدر ISP: فقط یکبار بوت لودر را Burn خواهیم کرد و بنابراین پینها را به هدر ISP لحیم نمیکنیم. به جای آن پینها را در کانکتور روی ISP قرار بدهید و در حین Burn کردن بوت لودر، آنها را از بالای برد در مقابل پینها نگه دارید. اگر با این روش به مشکل برخوردید، پینها را در سوراخها لحیم کنید و با ویرایش فایلهای بدنه گوشی همراه فضای کافی برایش ایجاد کنید.
گام چهارم: نرمافزار را آپلود کنید
سخت افزار گوشی همراه آماده است و به مرحله دوم ساخت گوشی همراه یعنی آپلود کردن نرمافزار میرسیم. کدها و کتابخانههای مورد نیاز را از اینجا دانلود کنید و آنها را روی میکروکنترلر آپلود کنید.
گام پنجم: اشکالیابی اتصال شبکه
قطعات زیادی در اتصال گوشی همراه به شبکه نقش دارند و احتمال بروز اشکال در همه آنها وجود دارد.اگر صفحه نمایش گوشی همیشه connect را نشان بدهد یعنی برای اتصال به شبکه مشکل دارد. در ادامه به برخی از مشکلات احتمالی و روش برطرف کردن آنها اشاره میکنیم. در ضمن اگر اصلا چیزی روی صفحه ندیدید، لحیمکاری پینهای نمایشگر و پینهای میکروکنترلر را چک کنید و گام قبل را چک کنید تا مطمئن شوید نرمافزار درست آپلود شده باشد.
موارد زیر را چک کنید
- سیم کارت در سوکت قرار دارد؟
- سوکت سیم کارت درست لحیم شده است؟ مقاومتهای ۲۲Ohm که ماژول GSM را به سوکت سیم وصل میکنند، چطور؟ پدهای مربوطه روی ماژول GSM چطور؟
- آنتن درست لحیم شده است؟ پدهای مربوطه روی ماژول GSM چطور؟
- آنتن دارید؟ اگر لازم است گوشی را از داخل ساختمان بیرون ببرید. گاهی اوقات حتی اگر داخل خانه آنتن داشته باشد هم باید برای اتصال اول به شبکه گوشی را بیرون ببرید.
- سیم کارت به گوشی دیگری قفل شده است؟
- سیم کارت فعال است؟ برای اینکار به شماره IMEI پرینت شده روی ماژول GSM نیاز خواهید داشت.
دیباگ کردن سریال
با استفاده از میکروکنترلر به عنوان پروکسی میتوانید از طریق ارتباط سریالی با ماژول GSM ارتباط برقرار کنید و گوشی را دیباگ کنید. برای اینکار با استفاده از برد برکاوت FTDI اسکچ SerialProxy را روش گوشی همراه آپلود کنید. سپس سریال مانیتور را باز کنید و در خط منتهی به carriage return، بادریت را روی ۹۶۰۰ تنظیم کنید. بعد از چند ثانیه باید متن زیر را ببینید:
READY<br>AT<br>OK
این یعنی ماژول GSM برای دریافت فرمانهای AT آماده است. تمام این فرمانها را میتوانید در دیتاشیت ماژول GSM ببینید اما در ادامه به مهمترین آنها اشاره خواهیم کرد.
AT
فرمان Test/synchronization. اگر یک AT در سریال مانیتور وارد کنید (با خط منتهی به carriage return)، باید پاسخ OK دریافت کنید.
?AT CREG
این فرمان وضعیت رجیستر شبکه (اتصال) را بررسی میکند. پاسخ این فرمان به شکل CREG 0,N خواهد بود که در آن ۰ بودن N به معنای عدم اتصال، ۱ به معنای اتصال به یک شبکه، ۲ جستجوی شبکه، ۴ رد شدن اتصال به شبکه و ۵ اتصال به شبکه – رومینگ است.
?AT+CPBS
این فرمان دفترچه تلفن انتخاب شده را نشان میدهد. پاسخ این فرمان به شکل CPBS: “SM”,۵۰,۲۵۰″ است. در این پاسخ SM یعنی دفترچه فعال فعلی سیم کارت است (سایر گزینهها شامل MC برای لیست تماسهای از دست رفته، RC برای لیست تماسهای ورودی و ME برای دفترچه تلفن ماژول GSM است) و ۵۰ تا از ۲۵۰ مدخل آن استفاده شدهاند. این فرمان برای مطمئن شدن از برقراری ارتباط بین سیم کارت و ماژول GSM کاربرد دارد.
“AT CPBS=”SM
این فرمان انتخاب دفترچه تلفن سیم کارت است. میتوانید مقدار SM را با مخففهای سایر دفترچههای تلفن (که در بالا به آنها اشاره شد)، جایگزین کنید.
AT CPBR=1
این فرمان اولین مدخل دفترچه تلفن انتخاب شده را میخواند. مقدار ۱ را با تعداد مدخلهایی که میخواهید بخوانید، جایگزین کنید.
گام ششم: استفاده از گوشی همراه
ساخت گوشی همراه و اشکال یابی آن تمام شده و حالا یک گوشی همراه آماده استفاده دارید. روش کار با این گوشی درست مثل روش ساختش متفاوت است. در ادامه کارکردهای اصلی گوشی همراه را به شما یاد میدهیم.
باز کردن قفل گوشی
بعد از اینکه گوشی با موفقیت روشن شد، قفل میشود و صفحه خاموش میشود. برای باز کردن قفل گوشی، یکی از دکمهها را فشار بدهید تا تاریخ و ساعت روی صفحه به نمایش دربیاید (این صفحه قفلگشایی گوشی است). حالا اگر دکمه باز کردن قفل (دکمه سمت چپ از بالا) را بزنید قفل گوشی باز میشود. ساعت همچنان روی صفحه نمایش داده میشود اما تکان نمیخورد؛ این صفحه خانه یا Home گوشی همراه است.
قفل کردن گوشی
برای قفل کردن گوشی باید در صفحه خانه باشید و کلید سمت چپ از بالا را بزنید. صفحه نمایش و نور پسزمینه خاموش میشود اما گوشی همچنان روشن است و میتواند تماسهای تلفنی و پیامکها را ردیافت کند.
تنظیم نور و کنتراست
وقتی گوشی روی صفحه قفلگشایی قرار دارد، میتوانید نور صفحه را با دکمههای بالا و پایین (دو دکمه وسطی گروه چهارتایی دکمههای پایین صفحه) تنظیم کنید.
شمارهگیری
برای شمارهگیری باید در صفحه خانه باشید. دکمه مربوط به رقم اول شماره را بزنید تا وارد صفحه شمارهگیری بشوید و بتوانید سایر ارقام شماره را هم وارد کنید. برای پاک کردن آخرین رقم دکمه * و برای بازگشت به صفحه خانه دکمه back یا بازگشت (دکمه نرم سمت چپ) را بزنید. برای وارد کردن کاراکترهای # یا * باید دکمه # را چندبار پشت سر هم بزنید تا کاراکتر دلخواهتان به شماره وارد بشود. برای برقراری تماس با شماره وارد شده هم باید دکمه call یا تماس (دکمه نرم سمت راست) را بزنید.
استفاده از دفترچه تلفن (لیست مخاطبان)
در صفحه خانه دکمه پایین از گروه چهارتایی زیر صفحه را بزنید تا وارد دفترچه تلفن بشوید. برای قرار گرفتن روی مدخل مورد نظرتان هم از دکمههای بالا و پایین استفاده کنید. برای ورود به منوی هر شماره برای برقراری تماس، ارسال پیامک، اضافه کردن مدخل جدید به دفترچه و ویرایش یا حذف کردن مدخلها هم دکمه نرم سمت راست را بزنید.
اضافه کردن مخاطب
برای تماس با مخاطب ابتدا دکمه پایین را بزنید تا وارد دفترچه تلفن بشوید. سپس دکمه سمت راست را برای ورود به منوی مخاطب بزنید، با دکمههای بالا و پایین روی آیتم add entry بروید و دکمه سمت راست را بزنید. حالا میتوانید نام مخاطب را با استفاده از صفحه کلید وارد کنید (۲ به abc، ۳ به def، … ، ۱ به فاصله، * به پاک کردن و # به شیفت اختصاص دارد). بعد از وارد کردن شماره تلفن، کلید پایین را بزنید تا وارد فیلد شماره تلفن بشوید (برای بازگشت به فیلد نام مخاطب هم کافی است دکمه بالا را بزنید). شماره تلفن مخاطب را وارد کنید (اینبار صفحه کلید برای وارد کردن ارقام استفاده میشود، * همچنان برای پاک کردن است اما # به دو کاراکتر * و # اختصاص دارد). بعد از اینکه نام و شماره تلفن را وارد کردید، دکمه راست را برای ذخیره مخاطب و دکمه چپ را برای کنسل کردن بزنید.
تماس با مخاطب
برای برقراری تماس با گوشی همراه روی مخاطب مورد نظرتان بروید، دکمه راست را بزنید تا منوی مخاطب باز بشود و دوباره دکمه راست را بزنید تا تماس برقرار بشود. برای ارسال پیامک کافی است روی مخاطب مورد نظرتان بروید، دکمه راست را بزنید تا منوی مخاطب باز بشود، روی گزینه Text بایستید و دکمه سمت راست را بزنید. حالا میتوانید پیام خودتان را با استفاده از صفحه کلید وارد کنید (۲ به abc، ۳ بهdef، … ، ۱ به فاصله، * به پاک کردن و # به شیفت اختصاص دارد). برای ارسال پیام کلید سمت راست و برای کنسل کردن کلید سمت چپ را بزنید.
اشکالیابی
اگر یکی از قطعات کار نکردند (نمایشگر، اسپیکر، میکروفون،بازر و …)، موارد زیر را چک کنید:
- قطعات درست لحیم شدهاند؟
- قطعات متصل به قطعه مورد نظر (پایههای میکروکنترلر یا ماژول GSM) درست لحیم شدهاند؟
گام هفتم: بدنه گوشی همراه را بسازید
ساخت گوشی همراه تقریبا تمام است اما باید برایش یک بدنه خوب هم بسازید. ما از فناری برش لیزری برای ساخت بدنه گوشی همراه استفاده میکنیم اما روشهای دیگر مثل پرنیت سه بعدی هم قابل استفاده هستند. فایلهای طراحی بدنه را از اینجا دانلود کنید و با رعایت نکات زیر بدنه گوشی همراه را بسازید:
- قبل از اینکه اجزای بدنه را ببرید، فایلهای برش را با برد مدار چک کنید. اجزای بدنه جزییات زیادی مثل جای سوراخها دارند و همه آنها باید با برد مدار چاپی تراز باشند. دقت کنید که سوراخ فایل روکش پایینی که به مهره اختصاص دارد باید از سایر سوراخها بزرگتر باشد.
- اگر پینها را به هدر ISP لحیم کردهاید، باید روی قطعه بالایی یک برش برای آنها در نظر بگیرید.
- حالا میتوانید تخته چندلا را با فایلهای DIY-Cellphone-Top¬ و DIY-Cellphone-Bottom ببرید. فایلهای SVG با نرمافزار Inkscape شدهاند و برای ایمپورت در CorelDraw با فرمت hpgl ذخیره شدهاند.
- روکش را هم با فایل DIY-Cellphone-Top-Veneer و Cellphone-Bottom-Veneer ببرید. دقت کنید طرف چوبی روکش باید به سمت بالا باشد
- چسب روکش بالایی را بردارید و آن را به سطح خارجی قطعه بالایی بچسبانید. همین کار را برای قطعات پشتی هم تکرار کنید.
- بین بالای هر دکمه و روکش کمی فضای خالی وجود دارد. برای پر کردن این فضا یک به ازای هر دکمه اسپیسر کوچک به پشت روکش بالایی بچسبانید (وسط برش مستطیلی). به این ترتیب روکش را به همراه دکمهها فشار بدهید.
- دو قطعه بالایی و پایینی بدنه را روی برد مدار چاپی قرار بدهید. سیم باتری را هم بین ماژول GSM و کانکتور باتری قرار بدهید و از وسط تا کنید. قطعات تخته چندلا باید کاملا روی برد چاپی بخوابند.
- در نهایت هم شش پیچ را سر جایشان قرار بدهید و آنها را به کمک مهرهها سفت کنید.
گوشی همراه آماده است
ساخت گوشی همراه میتواند همینقدر ساده باشد اما به دقت زیادی برای لحیمکاری و برنامهریزی نیاز دارد. اگر از این ساختنی برای ساخت گوشی همراه استفاده کردید، تجربه خودتان را با کاربران ساختنی به اشتراک بگذارید.
منبع
دیدگاهتان را بنویسید