جدول المحتويات:
- الخطوة 1: ما هي مشكلة التعرف على الشكل وكيف تم حلها
- الخطوة 2: كيف تعمل الأشياء
- الخطوة 3: الأدوات والمكونات
- الخطوة 4: المخططات (فريتزينج)
- الخطوة 5: العملية
- الخطوة 6: بعض الصور ومقاطع الفيديو من مراحل مختلفة
- الخطوة 7: كود المصدر
فيديو: عرض توضيحي 4x4 للوحة شطرنج إلكترونية / مع Arduino Mega + قارئ RFID + مستشعرات تأثير القاعة: 7 خطوات
2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39
مرحبا صناع ،
أنا طاهر ميرييف ، 2018 خريج جامعة الشرق الأوسط التقنية ، أنقرة / تركيا. تخصصت في الرياضيات التطبيقية ، لكنني كنت دائمًا أحب صنع الأشياء ، خاصةً عندما تضمنت بعض الأعمال اليدوية في الإلكترونيات والتصميم والبرمجة. بفضل الدورة التدريبية الفريدة حول النماذج الأولية ، والتي تم تقديمها في قسم التصميم الصناعي لدينا ، حصلت على فرصة لعمل شيء مثير للاهتمام حقًا. يمكن التعامل مع المشروع كمشروع محدد المدة ، يستمر لمدة فصل دراسي كامل (4 أشهر). تم تكليف الطلاب بمهمة لإيجاد نهج إبداعي لتصميم المنتجات / العروض التوضيحية الموجودة بالفعل وتحقيق أفكارهم باستخدام متحكمات Arduino وأجهزة الاستشعار. كنت أفكر في لعبة الشطرنج ، وبعد إجراء بعض الأبحاث حول المشاريع الناجحة ، لاحظت أنه في المشاريع السابقة استخدم صناع الشطرنج بشكل أساسي محركات شطرنج جاهزة (حيث تمت برمجة كل حركات كل شخصية في جوهرها) ، جنبًا إلى جنب مع Raspberry Pi ، وبعض MUX ومفاتيح LED وريد. على الرغم من أنني قررت في مشروعي التخلص من أي برنامج خارجي من حيث محرك الشطرنج ، وإيجاد حل مبتكر لمشكلة التعرف على الأشكال ، باستخدام قارئ RFID ، ومستشعرات تأثير القاعة ، و Arduino Mega.
الخطوة 1: ما هي مشكلة التعرف على الشكل وكيف تم حلها
لتوضيح الأمر ببساطة ، افترض أن لديك رقعة شطرنج بها "دماغ" = متحكم ، وعليك أن تجعل لوحتك تفهم الشكل الذي حملته في يدك وأين وضعته. هذه هي مشكلة التعرف على الشكل. يكون حل هذه المشكلة بسيطًا عندما يكون لديك محرك شطرنج مع وقوف جميع القطع في مواضعها الأولية على السبورة. قبل أن أشرح سبب ذلك ، اسمحوا لي أن أبدي بعض الملاحظات.
بالنسبة لأولئك المتحمسين لكيفية عمل الأشياء هنا ، يجب أن أقدم توضيحًا حول سبب حاجتنا لمفاتيح القصب (أو في حالتي ، استخدمت مستشعرات تأثير هول): إذا وضعت مغناطيسًا تحت كل قطعة وأخذته من مربع على السبورة (بافتراض وجود مفتاح من القصب تحت كل مربع) بسبب وجود / عدم وجود المجال المغناطيسي فوق المستشعر ، يمكنك جعل وحدة التحكم الخاصة بك تفهم ما إذا كانت هناك / لا توجد قطعة تقف على المربع. ومع ذلك ، فإنه لا يزال لا يخبر المتحكم الدقيق بأي شيء بالضبط أي قطعة تقف على المربع. إنه يخبرنا فقط أنه يوجد / ليس هناك قطعة في المربع. في هذه المرحلة ، نواجه مشكلة التعرف على الأشكال ، والتي يمكن حلها باستخدام محرك الشطرنج ، مع وضع جميع القطع في مواقعها الأولية عند بدء لعبة الشطرنج. بهذه الطريقة "يعرف" المتحكم الدقيق مكان كل قطعة من البداية ، مع تثبيت جميع العناوين في الذاكرة. ومع ذلك ، فإن هذا يجلب لنا قيودًا كبيرة: لا يمكنك تحديد ، دعنا نقول ، أي عدد من القطع ووضعها بشكل عشوائي في أي مكان على السبورة والبدء في تحليل اللعبة. عليك دائمًا أن تبدأ من البداية ، يجب أن تكون جميع القطع على السبورة في الأصل ، لأن هذه هي الطريقة الوحيدة للمتحكم الدقيق لتتبع مواقعها بمجرد رفع قطعة ووضعها على مربع آخر. في الأساس ، كانت هذه هي المشكلة التي لاحظتها وقررت العمل على حلها.
كان الحل بسيطًا للغاية ، على الرغم من أنه مبدع. لقد وضعت قارئ RFID على الجانب الأمامي للوحة. في هذه الأثناء ، لم أرفق مغناطيسًا أسفل القطع فحسب ، بل أرفقت أيضًا علامة RFID ، مع وجود معرّف فريد لكل قطعة. ومن ثم ، قبل أن تضع شكلًا على أي مربع مرغوب فيه ، يمكنك أولاً حمل القطعة بالقرب من قارئ RFID والسماح لها بقراءة المعرف ، وتحديد القطعة ، وحفظها في الذاكرة ، ثم يمكنك وضعها في أي مكان تريده. أيضًا ، بدلاً من استخدام مفاتيح القصب ، من أجل تبسيط تصميم الدائرة ، استخدمت مستشعرات تأثير القاعة ، والتي تعمل بشكل مشابه ، مع الاختلاف الوحيد في إرسال 0 أو 1 إلى متحكم دقيق كبيانات رقمية ، مما يدل على "يوجد" أو "لا يوجد" أي قطعة في المربع ، على التوالي. لقد أضفت مصابيح LED أيضًا (لسوء الحظ ليست من نفس اللون ، لم يكن بها لون واحد) ، لذلك عندما ترفع القطعة ، ستضيء جميع المواقع المربعة ، حيث يمكن وضع قطعة مرفوعة. فكر في الأمر على أنه ممارسة تعليمية لمتعلمي الشطرنج:)
أخيرًا ، أود أن أشير إلى أنه على الرغم من حقيقة أنني استخدمت العديد من التقنيات ، إلا أن المشروع لا يزال بسيطًا ومفهومًا ، ولم يتم تنفيذه بعمق أو أكثر من اللازم. لم يكن لدي ما يكفي من الوقت للمضي قدمًا في استخدام رقعة الشطرنج 8 × 8 (أيضًا نظرًا لأن 64 مستشعرًا لتأثير القاعة مكلفة في تركيا ، فقد غطيت جميع النفقات المتعلقة بالمشروع) ، ولهذا السبب قمت بعمل نسخة تجريبية 4x4 مع قطعتين فقط تم اختبارهما: Pawn and ملكة. بدلاً من استخدام محرك الشطرنج ، كتبت كود مصدر لـ Arduino ، والذي يولد كل ما تراه في الفيديو أدناه.
الخطوة 2: كيف تعمل الأشياء
قبل أن ننتقل إلى شرح كيفية إنجاز المشروع خطوة بخطوة ، أعتقد أنه سيكون من الأفضل مشاهدة فيديو توضيحي والحصول على فكرة بديهية عما أتحدث عنه.
ملاحظة رقم 1: احترق أحد مصابيح LED الحمراء (الأولى في الصف / من اليسار إلى اليمين) ، لا تهتم.
ملاحظة رقم 2: على الرغم من استخدامها على نطاق واسع ، يمكنني القول من تجربتي أن تقنية RFID ليست أفضل فكرة لاستخدامها في تطبيقات DIY (بالطبع إذا كان لديك بدائل). قبل أن ينجح كل شيء ، قمت بالعديد من التجارب بوضع قطع الشطرنج بالقرب من القارئ وانتظر حتى يقرأ المعرف بشكل صحيح. يجب إعداد المنفذ التسلسلي لذلك لأن الطريقة التي يقرأ بها قارئ RFID المعرف هي مجرد صداع. يجب على المرء أن يحاول بنفسه من أجل فهم القضية. إذا كنت بحاجة إلى مزيد من المساعدة ، يرجى مراسلتي عبر البريد الإلكتروني ([email protected]) أو الإضافة على سكايب (tahir.miriyev9r1) ، حتى نتمكن من تحديد موعد محادثة ومناقشة الأمور بالتفصيل ، وسأشرح كل شيء بدقة.
الخطوة 3: الأدوات والمكونات
فيما يلي قائمة بجميع الأدوات التي استخدمتها للمشروع: المكونات الإلكترونية:
- اللوح (x1)
- متعدد الاتجاهات A1126LUA-T (IC-1126 SW OMNI 3-SIP ALLEGRO) مستشعرات تأثير القاعة (x16)
- المصابيح الأساسية 5 مم (x16)
- أسلاك العبور
- قارئ وهوائي RFID 125 كيلوهرتز (x1)
- اردوينو ميجا (x1)
- علامات RFID 3M (x2)
مواد اخرى:
- شبكي
- الورق المصقول
- ألواح قصيرة (خشبية)
- طلاء أكريليك (أخضر غامق وكريم) × 2
- رقيقة من الورق المقوى
- مغناطيس دائري 10 مم (× 2)
- قطع البيدق والملكة
- لحام الحديد ومواد اللحام
الخطوة 4: المخططات (فريتزينج)
أعلم أن المخططات معقدة بعض الشيء ، لكن يجب أن تكون الفكرة واضحة. كانت هذه هي المرة الأولى التي أستخدم فيها Fritzing (موصى به للغاية بالمناسبة) ، ربما يمكن رسم الاتصالات بشكل أكثر دقة. على أي حال ، لاحظت كل شيء داخل المخططات. ملاحظة: لم أتمكن من العثور على النموذج الدقيق لقارئ RDIF بين المكونات في قاعدة بيانات Fritzing. النموذج الذي استخدمته هو وحدة RFID 125 كيلو هرتز - UART. يمكنك العثور على برامج تعليمية على Youtube حول كيفية ضبط هذه الوحدة باستخدام Arduino.
الخطوة 5: العملية
حان الوقت لشرح كيفية صنع الأشياء. يرجى اتباع الوصف خطوة بخطوة:
1. خذ كرتونًا مقاس 21x21 سم ، بالإضافة إلى بعض الورق المقوى الإضافي لقص ولصق جدران الجزء العلوي من اللوحة ، وذلك لعمل 16 مربعًا مع تعدادها A B C D 1 2 3 4. نظرًا لأن الورق المقوى رقيق ، يمكنك لصق 16 مستشعرًا لتأثير القاعة في كل مربع ، مع 3 أرجل لكل منها و 16 مصباحًا LED مع ساقين لكل منهما.
2. بعد ضبط المكونات ، سوف تحتاج إلى القيام ببعض عمليات اللحام ، لأرجل اللحام لأجهزة استشعار تأثير Hall و LED لأسلاك التوصيل. في هذه المرحلة ، أوصي باختيار الأسلاك الملونة بطريقة ذكية ، حتى لا يتم الخلط بينك وبين أرجل + و- من مصابيح LED ، وكذلك أرجل VCC و GND و PIN لمستشعرات تأثير Hall. بالطبع ، قد يقوم المرء بطباعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور بأجهزة استشعار وحتى نوع WS2812 من LED ملحوم بالفعل ، لكنني قررت إبقاء المشروع بسيطًا والقيام ببعض "الأعمال اليدوية". في هذه المرحلة ، كل ما عليك فعله هو تجهيز الأسلاك وأجهزة الاستشعار ، وفي المراحل اللاحقة التالية من مخطط Fritzing ، يمكنك رؤية المكان الذي يجب عليك إرفاق نهاية كل سلك فيه. قريبًا ، سيذهب بعضهم مباشرة إلى PINs على Arduino Mega (يوجد ما يكفي منها على Arduino) ، والبعض الآخر إلى اللوح ويمكن لحام جميع GNDs بقطعة واحدة من الحبل (مما يجعل الأرضية المشتركة) والتي في وقت لاحق يجب أن تكون متصلاً بـ GND على لوحة Arduino. ملاحظة مهمة هنا: مستشعرات تأثير القاعة هي OMNIDIRECTIONAL ، مما يعني أنه لا يهم أي قطب من المغناطيس سيتم تثبيته بالقرب من المستشعر ، سيرسل 0 بيانات بينما يوجد بعض المجال المغناطيسي في مكان قريب و 1 عندما لا يكون هناك ، أي أن المغناطيس بعيد (أبعد من 5 سم) عن المستشعر.
3. جهز كرتونًا مشابهًا مقاس 21x21 سم وثبّت Arduino Mega ولوح التجارب الطويل عليه. يمكنك أيضًا قطع 4 جدران من الورق المقوى بأي ارتفاع مرغوب فيه مرة أخرى ، ولصقها عموديًا بهاتين الطبقتين من الألواح المربعة مقاس 21 × 21 سم. ثم اتبع مخططات فريتزينج لإعداد الأشياء. يمكنك أيضًا ضبط قارئ RFID بعد الانتهاء من استخدام مصابيح LED ومستشعرات تأثير القاعة.
4. اختبر ما إذا كانت جميع مصابيح LED وأجهزة الاستشعار تعمل ، عن طريق إرسال إشارات باستخدام الرموز الأساسية. لا تتجنب هذه الخطوة لأنها ستتيح لك اختبار ما إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح والانتقال إلى مزيد من بناء اللوحة.
5. قم بإعداد Pawn and Queen ، مع اثنين من المغناطيسات التي يبلغ قطرها 10 سم مرفقة أدناه ، بالإضافة إلى بطاقات RFID المستديرة. في وقت لاحق ، ستحتاج إلى قراءة معرفات هذه العلامات من Serial Screen على Arduino IDE.
6. إذا كان كل شيء يعمل بشكل جيد ، يمكنك بدء الكود الرئيسي وتجربة الأشياء!
7 (اختياري). يمكنك القيام ببعض الأعمال الفنية باستخدام الخشب والتي ستمنح العرض التوضيحي الخاص بك منظرًا طبيعيًا أكثر. هذا متروك لإرادتك وخيالك.
الخطوة 6: بعض الصور ومقاطع الفيديو من مراحل مختلفة
الخطوة 7: كود المصدر
الآن ، عندما ننتهي من النموذج الأولي ، نكون مستعدين لإعادته إلى الحياة باستخدام كود Arduino أدناه. حاولت ترك أكبر عدد ممكن من التعليقات حتى أجعل عملية تحليل الكود مفهومة. لكي نكون صادقين ، قد يبدو المنطق معقدًا بعض الشيء من النظرة الأولى ، ولكن إذا تعمقت في منطق الكود ، فسيبدو أكثر شمولاً.
ملاحظة: على غرار رقعة الشطرنج الحقيقية ، قمت بترقيم المربعات بشكل تجريدي كـ A1 ، A2 ، A3 ، A4 ، B1 ، … ، C1 ، … ، D1 ،.. ، D4. ومع ذلك ، في الكود ، ليس من العملي استخدام هذا الترميز. لذلك استخدمت المصفوفات وقمت بتمثيل المربعات كـ 00 ، 01 ، 02 ، 03 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، … ، 32 ، 33 على التوالي.
شكرا لاهتمامكم! اختبر كل شيء وكن حراً في الكتابة في التعليقات حول أي نوع من الأخطاء التي فاتني ، والتحسينات ، والاقتراحات وما إلى ذلك. نتطلع إلى سماع بعض الآراء حول المشروع. إذا كنت بحاجة إلى أي نوع من المساعدة في المشروع ، أرسل لي بريدًا على (miriyevt @ gmail.com) أو أضفه على سكايب (tahir.miriyev9r1) ، حتى نتمكن من تحديد موعد محادثة ومناقشة الأمور بالتفصيل. حظا سعيدا!