Пользователь
19,3
рейтинг
7 июня 2012 в 13:09

Кубик Радика или лунные часы

Некоторые геометрические фигуры и многогранники связаны с именами людей. Известны: треугольник Паскаля, квадрат Пифагора, Пирамида Хеопса. Захотел себе кубик. Рубик сотворил, почему и мне не сделать?
Технологии со времен Рубика ушли немного вперед, поэтому необходимо что-то технологичное, в духе времени, с использованием отечественных комплектующих и чуть более содержательное, чем квадрат Малевича.

Рубик использовал разноцветность — оставим.
Пик последнего времени: процессоры — используем и PIC и много процессоров.
У Рубика, чтобы получить результат надо немного поломать голову — интересное направление.
Существуют алгоритмы для сборки кубика Рубика — раскроем алгоритм работы кубика Радика.
Создано много схем для сборки кубика Рубика — нарисуем схему кубика Радика.
Кубик Рубика, это старинная штука — добавим старины и ударим ностальгией по современности.
На всех углах кричат про ГЛОНАСС — пощупаем.
Для читателей программ, а в особенности для начинающих писателей приложим программу работы кубика с подробными комментариями.

В результате совместного творчества голорук (сокр. от голова и руки) появился на свет кубик Радика.
image

С момента создания “Лампы времени” прошло почти 15 миллионов секунд, решил реализовать настольный вариант излучателя с современным приемником. В новом проекте упрощена аппаратная часть, значительно переделано программное обеспечение. Прежним остался лишь принцип отображения времени.

Как известно, информация витает в воздухе. Часть ее поступает на Землю из космического пространства. Куб улавливает этот поток, как скульптор, отсекает все лишнее и показывает нам только нужное. Непосвященному человеку трудно понять о чем мигает куб, для этого надо немного поломать голову.

Тайна: алгоритм работы раскрывается просто.
1. Радуясь появлению питания, нижняя грань кубика мигает всеми тремя доступными цветами. Это сделано для любителей современном направления автомобильного дизайна. Они считают, что LED-подсветка днища, это круто.
2. После цветного приветствия, кубик начинает мигать синим цветом, предвкушая долгожданную встречу с космической информацией. Благодаря горячему старту, это длится недолго — быстрее, чем вы потратите на поиск лишнего слова в каждом из трех предложений:
— Разухабистая воробьиха, слабохарактерная барсучиха и бархатистая бобриха барахтались в двухраструбном воздухозаборнике хлебокомбината Хабаровска.
— Бортмеханик с Йоханнесбурга, работотехник из Бахрейна и бухгалтер из Харбина забарахлились бормотухой в Бухаре.
— Быстрозатухающая Хабанера храброго верхнебаварского вибротехника взбудоражила газотурбоход на Брахмапутре.
3. Самое ценное в кубике, это показ времени: количество красных вспышек — часы, зеленых — минуты, синий цвет — фон, который горит до начала новой минуты.
4. Всегда интересно узнать сколько спутников видит приемник. Особенно наших! Для этого есть специальная кнопка, и если ее нажать, то красные вспышки покажут число спутников GPS, а зеленые ГЛОНАСС.
5. Не все люди живут в одном часовом поясе, хотя тенденция к этому в нашей стране наблюдается. Для подстройки разницы от Гринвича нужно нажать кнопку до подачи питания и подержать ее необходимое количество вспышек. Память у кубика хорошая, он запомнит эту настройку.

Теперь шутки в стороны, займемся описанием конструкции.
Чтобы ни одна сторона кубика не была в обиде, каждая грань имеет индивидуальный процессор.
Как и в мозге человека, имеющего огромную вычислительную мощность и потенциал, в кубике реально работает лишь незначительная его часть.
В основе конструкции лежит старинный камень Intel Pentium MMX 200. Его братья-близнецы образуют также переднюю, заднюю и верхнюю стороны куба. Все поменялось в нашем мире, и теперь уже сами процессоры играют роль объемной материнской платы для монтажа современных комплектующих.
Левую сторону прикрывает своим керамическим корпусом сторожил компьютерной истории Intel Pentium 100, а правую — его более развитый потомок Intel Pentium MMX 166.
Удивительно, что ни один из выводов не пострадал при монтаже. Приемник и антенна удачно вписались в свободное межвыводное пространство. По всей видимости, разработчики этих устройств в дальнейшем собираются производить интеграцию с мощными внешними процессорами.
Суммарно, процессоры материнской платы имеют 1184 позолоченных вывода, из которых 296 поддерживают всю конструкцию.

Через выводы нижнего процессора с легкостью пробиваются маленькие фотоны, несущие информацию о времени путем подсвечивания подстилающей поверхности. Свет получается рассеянный и не привлекает внимания. Для определения времени необходимо бросить взгляд на кубик и ненадолго задержать его, тренируя навыки устного счета.

Если кубик разобрать, то окажется, что внутри он пуст, все необходимое для работы расположено на гранях.
image

Лицом всей композиции является гордость России, новейшая отечественная разработка, современный помощник Сусанина, ГЛОНАСС/GPS приемник GL8088s. Ее сердце: система на кристалле STA8088F. Если еще представить, что эта система на кристалле находится на другом кристалле: Pentium MMX 200, да еще в окружении множества других кристаллов, то от этой кристаллизации может кругом пойти голова. Для предотвращения головокружения форма конструкции была выбрана не круглой, а более устойчивой — кубической.

На вершине куба (как можно ближе к месту, где космические корабли...) находится активная антенна 2J431G-500RG174-C20N с коэффициентом усиления 26dB при напряжении питания 3V. Вполне возможно, что процессор отсутствует только в этой детальке.
При помощи небольшой хирургической операции, легким движением руки, антенна была модернизирована на 2J431G-14RG174-C20N, где измененная цифра показывает длину кабеля в сантиметрах.

На задней части конструкции пристроился маленький и скромный процессор PIC16F688. Чем он занят непонятно, но если вытащить его из панельки, то все перестает работать. В общем, необходимый элемент.
image

Мало кубику своих процессоров, так он еще через порт USB связывается с системным блоком компьютера. По сведениям из достоверных источников, это все лишь пыль в глаза — якобы, оснащение современным интерфейсом. Через порт он получает лишь энергетическую подпитку. Поэтому вместо системного блока можно использовать небольшое сетевое зарядное устройство с разъемом USB.

И все-таки, где же у него кнопка? — спрашивал Урри в “Приключении Электроника”. Кнопка спрятана внутри кубика и связь с этой кнопкой не простая, а магнитная. Чтобы она сработала, кубик должна поразить стрела Амура с магнитным неодимовым наконечником.
image

В отличии от навигационных задач, приемнику не надо многого, для получения необходимой ему информации вполне достаточно одного спутника, и какой стране он принадлежит абсолютно не важно.
Цепляется к спутникам он очень быстро. Если “Лампе” было нужно несколько минут, чтобы что-то выдать, то новый хлопец меньше чем за минуту всегда показывает отличный результат. Ему не нужна батарейка. Появилось питание — получили точное время!
Благодаря высокой чувствительности и наличию активной антенны, кубик связывается с Космосом из любого места комнаты.
Супостатские спутники приемник крепко держит в своих объятьях, подолгу не выпуская из поля зрения. ГЛОНАСС обрадовал своим существованием, но огорчил тем, что спутники играют в прятки. По количеству присутствующих в сообщении приемника спутников, они пока проигрывают. Надо будет понаблюдать, какие номера спутников появляются в сообщении и узнать, сколько их реально используется в системе.
Если в историческом матче “Аргентина — Ямайка” счет был 5:0, то при испытаниях системы, один раз наблюдался результат 7:0 не в нашу пользу. Но как правило, обычное превышение — в полтора, два раза.
image

Трансформатор намотан колючей проволокой (все равно никто не читает внимательно техническое описание).

А теперь отбросим сказки и перейдем к теории.
Спутники навигационных систем передают достаточно большой объем информации.
Используемый в кубике приемник работает с GPS и ГЛОНАСС. В перспективе будет поддержка GALILEO.
GPS-приёмник принимает информацию со спутников, обрабатывает и отправляет результат по определенному протоколу на последовательный порт или радиоканал.
Большинство приемников выдает результат с помощью текстового протокола NMEA 0183.
Каждая строка данного текстового сообщения несет разнообразную информацию.
Для нашей задачи необходима информация о времени и номерах (а значит и количестве) видимых спутников.
Эти данные содержатся в строках:
GPRMC — pекомендуемый минимум навигационных данных.
GPGSA — активные спутники.

Чтобы не перегружать контроллер потоком информации, избавим его от ненужных данных. Для этого при помощи блока питания на 3,3В и преобразователя интерфейсов (я использовал модуль подключения старого телефона к RS-232) подключаем его к компьютеру.
С сайта производителя скачиваем и запускаем программу “Navia Viewer”.
После нажатия кнопки “Пуск” производим необходимые настройки:
— вкладка “Сообщения”. Список передаваемых сообщений NMEA — галочки у RMC и GSA — установить;
— вкладка “Спутники”. Спутниковые группировки — галочки у GPS и ГЛОНАСС — установить;
— вкладка “Перезапуск” — горячий;
— вкладка “Вывод данных”. Скорость обмена по порту NMEA — 19200 — установить.
Все это можно попросить сделать поставщика при приобретении приемника, но у меня не получилось, поэтому пришлось делать подключение к компьютеру и разбираться самостоятельно, о чем я не жалею.
Для контроля поступающей информации вместо штатной программы от разработчика можно также использовать встроенную в Windows программу “Гипертерминал”.

В результате этих манипуляций, каждую секунду с вывода 15 приемника поступает информация:
$GPRMC,070943.000,A,5551.352,N,04834.256,E,0.1,0.0,020612,0.0,W*7F
$GNGSA,A,3,02,13,04,10,05,29,,,,,,,2.8,2.2,1.7*2B
$GNGSA,A,3,88,92,,,,,,,,,,,2.8,2.2,1.7*2B
В первой строке нас интересуют цифры 0709: часы (по Гринвичу) и минуты.
Вторая строка: 02,13,04,10,05,29 — номера спутников GPS, 6 штук.
Третья строка: 88,92 — номера спутников ГЛОНАСС, 2 штуки.

Контроллер PIC16F688 обрабатывает поток поступающей информации и выдает время в виде разноцветных миганий, а также количество спутников, если нажата кнопка.
Все очень просто.

Направления модернизации.
1. Доработать USB интерфейс до полного, чтобы использовать время для синхронизации компьютера.
2. Оснастить кубик маломощным передатчиком для трансляции времени в ближайшей округе простеньким часам с приемником или по компьютерной сети для настройки времени.
3. Поработать над различными способами отображения информации, предложенными в комментариях к “Лампе времени”.
4. Добавить белый семи-сегментный индикатор для показа времени тем, кто спешит или ленится считать. Один из вариантов: наклеить пленку с SMD-светодиодами на лицевую часть приемника.
5. Сделать плоский вариант часов: старинный процессор, а в центре, между выводами индикатор, показывающий время.
6. Установить автоматическую регулировку яркости для работы в ночное время.
7. Вывести местоположение на небольшой ЖК-экран.

В принципе, можно исключить в контроллере вход “Настройка UTP”, при помощи которого устанавливается смещение времени данного региона относительно Гринвича.
Координаты места навигатор выдает, таблицы с необходимым смещением для каждого места можно прошить в контроллере.
Но частые изменения в законах, касающихся перехода на зимнее и летнее время подсказывают, что лучше оставить ручную настройку.

Как говорится — мечтать не вредно! Одно интересное, немного фантастическое, но вполне реализуемое направление.
Многие огородники используют лунный календарь. Существуют и лунные часы. Но они показывают точное время только в ночь полнолуния.
Если разместить аналог кубика на Луне, то точное время со спутника Земли будет поступать всегда, хотя видимым будет лишь в темное время суток.
Гуляющие в звездную ночь люди будут считать время не по звездам, а по Луне.
Специалисты легко могут рассчитать мощность, тип и размеры излучателя, а также площадь солнечной батареи для реализации этой идеи. Для упрощения конструкции возможно использовать только один цвет и применить способ шифрации, использованный в макете “Лампы времени”. Для уменьшения энергетических затрат возможно использовать управляемый отражатель солнечных лучей, имеющий небольшую площадь.
Гораздо проще разместить излучатель на одном из искусственных спутников Земли или на МКС, что позволит значительно уменьшить мощность излучателя.
Тогда можно будет наблюдать полет МКС не только путем определения траектории движения и координат в Интернете, но и своими глазами.
Если первый спутник вещал в невидимом радиоэфире «Бип! Бип!», то современная станция через 55 лет вполне может мигать в видимом диапазоне “Тик-Так!”

Напоследок обещанный материал:
1. Блок-схема программы.
2. Программа работы.
3. Электрическая схема.
4. Видео.

Этапы работы кубика для видео на ютубе:
0:05 вид с разных точек.
0:11 приветствие при включении питания, ожидание сигнала спутников, показ времени 11 часов, 2 минуты.
01:01 вид сзади и магнитная стрела управления кнопкой.
01:06 установка местного времени +4 часа, ожидание сигнала спутников и показ времени 11 часов, 16 минут.
01:45 показ количества видимых спутников: 4 GPS и 2...3 ГЛОНАСС.
02:07 внутреннее устройство.

На видео пример показа времени можно увидеть с 0:43 по 0:55 — 11 часов 2 минуты и с 1:20 по 1:42 — 11 часов, 16 минут.

Дополнение.
Прошли три часа, но никто так и не смог назвать лишние три слова в предложениях. Кубик выдает информацию о времени намного быстрее!
Все. Правильный ответ получен! Его дал nickme.
Radik Nigmatullin @Kidar
карма
182,5
рейтинг 19,3
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (57)

  • +124
    image
    • 0
      Говорящий ник!
      А вот картинки в сообщении не видно…
    • +1
      Вот именно такие ощущения при прочтении превью к статье. Дальше еще веселей.
    • 0
      Не в первой приходится лицезреть, как с Джеки Чан приносит людям улыбки и сотню кармы.
  • +2
    Супер!
    • +1
      Спасибо!
  • +11
    > Трансформатор намотан колючей проволокой (все равно никто не читает внимательно техническое
    > описание).

    Но на картинки всё-же обращают внимание )
    • +5
      Молодец!
      Наблюдательный и внимательный!
  • +2
    Судя по скринам — кубик успевал еще и бегать по комнате со скоростью 1.1 км./ч.? )
    • 0
      Похоже, что это проблема многих приемников — рисовать звезду вокруг точки покоя…
      Решается многими способами например, анализом данных с датчика ускорения.
      Но в кубике он отсутствует.
      Да и без компьютера не понятно с какой скоростью кубик изображает бег на месте )
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • 0
          Наверное так. Я далек от этой темы, так, поверхностно только знаю немного теорию.
  • +11
    Ерунда какая.
    • +3
      Зато очень точная ерунда!
      • 0
        А еще это использование старинных ресурсов.
        • +1
          Отличное использование, главное — без вреда для окружающей среды
          • +1
            На этих процессорах еще можно режущую кромку клинков доводить. :) Там керамика хорошая. :)
            • 0
              Вообще старые процессоры вызывают приятные чувства, особенно те, которые на боковых гранях стоят.
              • +1
                Более приятные чувства они вызывают, когда в сокетах стоят. И субатомные частицы туда-сюда гоняют :)
                • 0
                  Раньше да, а сейчас они пылятся на складах.
            • 0
              это вы серьезно? А то как раз появился ненужный старичок (так сходу и не вспомню кто), вот думаю на что его пустить :)
  • +12
    Укуренно.
  • +1
  • 0
    А чем вы сверлили керамику?
    • +2
      К счастью, не пришлось.
      Был к этому готов, купил сверла для керамики.
      Но оказалось, что 200-е пентиумы сделаны на многослойной печатной плате, поэтому сверлятся легко обычным сверлом (кроме центра, где находится кристалл). В центре попытался, но сверлить не стал, обошелся другими отверстиями.
      Боковые процессоры сделаны из керамики, но закреплены за ножки, которые находятся внутри конструкции.
    • 0
      Возможно, сверлом по керамике? :)
      • +2
        У меня было вот такое сверло.
        image
        Но повторюсь, обошелся без его использования.
  • 0
    Круто! Но вот вопрос, может ли кубик выдать отрицательное количество вспышек, для настройки часового пояса в западном полушарии?
    • 0
      Спасибо!
      Отрицательное смещение не нужно. Вполне достаточно положительного отклонения в диапазоне 1… 12 часов.
      День или ночь в кубике не учитывается. Система отображения времени выбрана 12-ти часовой.
      Так как 0 вспышек показать затруднительно, то поэтому для Гринвича устанавливается отклонение в 12 часов.
  • +8
    Жесть какая. Голландец с летающим чучелом кота потеснён в моём личном рейтинге…
  • +1
    Прошли три часа, но никто так и не смог назвать лишние три слова в предложениях. Кубик выдает информацию о времени намного быстрее!
    • +2
      хлебокомбинат, бормотуха, взбудоражила?
      • 0
        Пять баллов!!!
        • 0
          Ломаю голову, а почему эти слова? хлебокомбинат еще ладно, это единственное слово с «м», взбудоражила — с «ж», а бормотуха?
          • 0
            Подсказка:
            Вспомните на каком сайте написана эта статья?
            • 0
              Но в бормотухе есть все, что надо, разве нет? Хлебокомбинат без р, взбудоражила без х.
              • 0
                А, да. Не «бормотуха», а «бормотухой». Смешно.
                • 0
                  Придумывание этих трех предложений заняло времени больше, чем вся остальная часть статьи.
                • 0
                  Все дошло. буквы 4, они есть во всех длинных словах (не служебных). в слове бормотухой не хватает одной.
                  • 0
                    Все верно! Поздравляю!
            • 0
              вспомнил, но все равно не понятно!
              • 0
                Посмотрите, во всех ли словах есть точно то, что вспомнили?
  • +1
    у меня одного асоциация?
    image
    • +1
      А с чего такая ассоциация?
  • +4
    Очень понравился не только кубик, но и стиль написания статьи. А ещё понравилась идея с магнитной кнопкой.
    • 0
      Спасибо!
      Магнитная кнопка имеет много применений. В этом проекте необходимо было спрятать кнопку с глаз долой, так как используется она достаточно редко.
      Есть один проект, где в помещении большая влажность и без герметичной магнитной кнопки просто не обойтись, тоже выручила.
      В одной разработке, где кнопка используется еще реже, обошелся совсем без кнопки, просто замыкая острым предметом ножки контроллера. Здорово экономит место.
  • 0
    А «сырые» данные (фазовые измерения) GL8088 выдавать не умеет?
    • 0
      Я не знаю. Можно задать вопрос техподдержке на сайте разработчика
      Мне приемник понравился тем, что без проблем все работало у достаточно далекого от темы человека.
      Как оказалось, я не обновил прошивку приемника.
      С новой прошивкой приемник работает лучше.
  • 0
    Чрезвычайно нужный в хозяйстве девайс. Нужно еще в него моторчик вставить чтобы жужало и вибрировало. — очень полезное потребительское качество… :)
    • +2
      Девайс полезен по крайней мере тем, что позволяет начинающим электронщикам познакомиться с основами программирования и спутниковой навигации. Совсем не обязательно на этом языке.
      Все не так уж и сложно, при желании можно разобраться.
      Например я очень долго доходил до всего и надеюсь, что схема, программа работы и блок-схема в особенности (их уже мало кто рисует) позволит кому-то быстрее дойти до чего-то своего.
      А насчет моторчика с вибратором… В детстве делали такие для щеток, было интересно.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.