Papan Skor Basket Cerdas Canggih dengan Bluetooth, Sensor & Pembaruan Real-Time

Komponen dan perlengkapan

Berikut daftar komponen untuk versi 2.0.0:

• Arduino Nano R3
• Modul Bluetooth HC-05
• Sensor dekat inframerah E18-D80NK
• Sensor getaran Seeed Grove (SW-420)
• Sensor suhu DHT22
• LED RGB 8mm
• Resistor 10k ohm (3 buah)
• Resistor 100 ohm (3 buah)
• Resistor lubang melalui 47 ohm
• Resistor 1k ohm
• Resistor 2.21k ohm
• Baterai 9V

Aplikasi dan layanan online

• Arduino IDE
• MIT App Inventor Android IDE

Tentang proyek ini

Saya rutin melakukan latihan basket dan selalu mencatat statistik bagian (jumlah tembakan, skor, gagal, dll). Mencatat angka-angka ini cukup membosankan dan sulit dilakukan. Bola cerdas dapat digunakan untuk ini, tetapi mereka memiliki beberapa kelemahan:

• Jika Anda ingin berlatih dengan beberapa bola, Anda perlu membeli beberapa bola cerdas (mahal).
• Akurasi tidak begitu baik.
• Ketahanan bola.

Dalam proyek prototipe papan skor basket cerdas saya sebelumnya, saya menggunakan perangkat Avnet SmartEdge untuk menguji metode untuk melacak latihan basket saya. Saya menggunakan sensor percepatan untuk mendeteksi tembakan dan sensor dekat untuk mendeteksi skor. Sekarang, ide proyek ini adalah untuk mengimplementasikan solusi definitif untuk tugas papan skor basket.

Versi

Pada awal proyek, saya menggunakan komponen perangkat keras yang tersedia di rumah dan mengembangkan perangkat lunak (Arduino dan Android) yang dibutuhkan. Versi pertama (1.1.0) terbukti bekerja cukup baik, jadi saya memutuskan untuk melakukan beberapa perubahan untuk menggunakan komponen yang lebih murah dan untuk mengimplementasikan beberapa perbaikan perangkat lunak juga. Versi kedua (2.0.0) bahkan lebih baik, selamat menikmati.

Langkah 1: Arduino

Perangkat keras

Anda dapat melihat daftar komponen perangkat keras untuk versi 2.0.0 di bagian Things.

Ini adalah perubahan utama yang dilakukan dari versi 1.1.0 ke versi 2.0.0:

• Arduino Mega 2560 => Diganti dengan Arduino Nano R3
• Bluetooth Shield => Diganti dengan Modul Bluetooth HC-05
• Daya Li-ion tercharge => Diganti dengan Baterai 9V
• Sensor Suhu & Kelembaban DHT22 => Ditambahkan.

Beberapa pertimbangan tentang komponen lain yang digunakan dalam proyek ini:

• Sensor dekat inframerah E18-D80NK: Sensor dekat lain dapat digunakan dalam proyek ini, tetapi ingatlah bahwa lebih baik menggunakan yang tidak mengganggu cahaya matahari, seperti ini.
• Sensor getaran SW420: Sensor getaran lain dapat digunakan dalam proyek ini, ini bekerja sangat baik.

Skematik Arduino untuk kedua versi tersedia di bagian Skematik.

Perangkat lunak

Saya menggunakan Arduino IDE untuk mengembangkan kode Arduino, diprogram dengan strategi berikut:

• Setelah inisialisasi (variabel, LED, Bluetooth, dll) ia terus-menerus memantau status sensor.
• Jika sensor dekat mendeteksi kehadiran bola, berarti sebuah tembakan baru saja terjadi dan itu adalah skor.
• Jika sensor getaran mendeteksi gerakan, berarti sebuah tembakan baru saja terjadi tetapi ia menunggu 2 detik (maksimum) untuk mengambil keputusan.
• Selama waktu ini, jika sensor dekat mendeteksi kehadiran bola, ia (segera) tahu itu adalah skor.
• Pada akhir waktu 2 detik, jika sensor dekat tidak mendeteksi kehadiran bola, ia tahu itu adalah gagal.
• Arduino memberitahukan Android melalui Bluetooth bahwa sebuah tembakan (skor atau gagal) baru saja terjadi.
• Proses dimulai ulang.

Ini adalah perubahan utama yang dilakukan dari versi 1.1.0 ke versi 2.0.0:

• Ubah dukungan dari Bluetooth shield ke modul Bluetooth HC-05
• Tambahkan dukungan untuk sensor Suhu & Kelembaban DHT22
• Tingkatkan logika untuk mendeteksi tembakan, skor, dan gagal serta untuk sinyal yang lebih baik melalui LED.

Kode Arduino untuk kedua versi tersedia di bagian Kode.

Langkah 2: Android

Saya menggunakan MIT App Inventor untuk mengembangkan kode Android, diprogram dengan strategi berikut:

• Setelah inisialisasi (tembakan, skor, gagal, Bluetooth, dll) ia menunggu tombol "Mulai" ditekan.
• Saat tombol "Mulai" ditekan ia terus-menerus memantau koneksi Bluetooth.
• Setiap kali menerima data apa pun, ia memperbarui papan dan memutar suara notifikasi yang benar.
• Proses berulang hingga tombol "Jeda" ditekan.
• Ada tombol untuk memilih perangkat Bluetooth, mengatur ulang hitungan, dan beberapa tombol tambahan untuk menyesuaikan papan jika diperlukan.

Ini adalah perubahan utama yang dilakukan dari versi 1.1.0 ke versi 2.0.0:

• Ubah tata letak dari potret menjadi lanskap.
• Tambahkan Cahaya, Kelembaban, Suhu, dan Indeks Panas.
• Tingkatkan tombol penyesuaian.
• Tambahkan fitur untuk menjaga layar tetap menyala.
• Tambahkan suara tekan pada semua tombol.
• Tambahkan fungsionality untuk memperingatkan setiap kali marka 50 tembakan (50, 100, 150, dll) tercapai.

Kode Android untuk kedua versi tersedia di bagian Kode.

Langkah 3: Pengaturan papan basket

Ini adalah papan basket asli yang saya gunakan rutin untuk latihan basket.

Pertama saya membuka tutup plastik di bawah keranjang dan membuat lubang untuk sensor dekat.

Kemudian saya membuat lubang kecil untuk memasang sensor getaran.

Saya tidak dapat memasang sensor langsung ke tutup plastik karena kelengkungannya, jadi saya membuat penopang untuk sensor menggunakan MDF.

Saya memasang sensor dekat dan getaran menggunakan beberapa baut dan poros.

Kemudian saya menghubungkan komponen lain.

Saatnya untuk uji asap.

Akhirnya, saya memasang semuanya pada papan basket.

Langkah 4: Uji latihan basket

Sekarang saatnya untuk menguji semuanya.

Dan finale agung... ini showtime!

Langkah 5: Pertimbangan akhir

• Sistem terbukti sangat akurat, dengan sangat sedikit false positive dan jarang false negative.
• Heere bermain dengan sistem untuk mengetahui statistik latihan secara real-time dan setelah latihan.

Selamat mencoba...

Kode

Kode Arduino (1.1.0)

//----------------------------------------------------------------------------// // Filename : Scoreboard.ino // // Description : Smart Basketball Scoreboard // // Version : 1.1.0 // // Author : Marcelo Avila de Oliveira <marceloavilaoliveira@gmail.com> // //----------------------------------------------------------------------------// #define DEBUG const int prox_pin = 2; const int vibr_pin = 3; const int led_r_pin = 4; const int led_g_pin = 5; const int led_b_pin = 6; const unsigned long wait_interval = 3000; void setup() { pinMode(prox_pin, INPUT); pinMode(vibr_pin, INPUT); pinMode(led_r_pin, OUTPUT); pinMode(led_g_pin, OUTPUT); pinMode(led_b_pin, OUTPUT); set_led(5, 100); Serial.begin(9600); setup_bluetooth(); set_led(4, 100); #ifdef DEBUG Serial.println("Board is alive"); Serial.println(); #endif } void setup_bluetooth() { Serial1.begin(38400); Serial1.print("\r\n+STWMOD=0\r\n"); Serial1.print("\r\n+STNA=Arduino\r\n"); Serial1.print("\r\n+STOAUT=1\r\n"); Serial1.print("\r\n+STAUTO=0\r\n"); delay(2000); Serial1.print("\r\n+INQ=1\r\n"); delay(2000); while (Serial1.available()) { delay(50); Serial1.read(); } } int percent_to_bright(int percent) { return 256 - pow(2, percent / 100 * log10(2) / log10(255)); } void set_led(int color, int bright) { if (color < 0 || color > 6 || bright < 0 || bright > 100) { return; } int led_r_bright = 255; int led_g_bright = 255; int led_b_bright = 255; int bright_aux = percent_to_bright(bright); switch (color) { case 0: led_g_bright = bright_aux; break; case 1: led_r_bright = bright_aux; led_g_bright = bright_aux; break; case 2: led_r_bright = bright_aux; break; case 3: led_g_bright = bright_aux; led_b_bright = bright_aux; break; case 4: led_b_bright = bright_aux; break; case 5: led_r_bright = bright_aux; led_b_bright = bright_aux; break; case 6: led_r_bright = bright_aux; led_g_bright = bright_aux; led_b_bright = bright_aux; break; } analogWrite(led_r_pin, led_r_bright); analogWrite(led_g_pin, led_g_bright); analogWrite(led_b_pin, led_b_bright); } void check_prox() { if (!prox) { if(digitalRead(prox_pin) == LOW) { prox = true; if (!vibr) { wait = true; wait_time = millis() + wait_interval; } set_shot(1); } } } void check_vibr() { if (!prox && !vibr) { if(digitalRead(vibr_pin) == HIGH) { vibr = true; wait = true; wait_time = millis() + wait_interval; set_led(1, 100); } } } void check_wait() { if (wait && millis() > wait_time) { if (!prox) { set_shot(0); } reset(); } } void set_shot(int mode) { if (mode == 0) { set_led(2, 100); } else { set_led(0, 100); } Serial1.print(mode); delay(1000); } void reset() { vibr = false; prox = false; wait = false; set_led(4, 100); } void loop() { check_prox(); check_vibr(); check_wait(); } 

Kode Android (1.1.0)

Android MIT App Inventor (https://ai2.appinventor.mit.edu/)
Tidak ada pratinjau (hanya unduhan).

Kode Arduino (2.0.0)

#include "DHT.h" #include "SoftwareSerial.h" #define DEBUG #define DHTPIN 7 #define DHTTYPE DHT22 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); SoftwareSerial Bluetooth(10, 11); const int prox_pin = 2; const int vibr_pin = 3; const int led_r_pin = 4; const int led_g_pin = 5; const int led_b_pin = 6; const unsigned long wait_interval = 2000; const unsigned long dht_interval = 10000; void setup() { pinMode(prox_pin, INPUT); pinMode(vibr_pin, INPUT); pinMode(led_r_pin, OUTPUT); pinMode(led_g_pin, OUTPUT); pinMode(led_b_pin, OUTPUT); set_led(5, 100); Serial.begin(9600); setup_bluetooth(); dht.begin(); set_led(4, 100); #ifdef DEBUG Serial.println("Board is alive"); Serial.println(); #endif } void setup_bluetooth() { Bluetooth.begin(9600); while (Bluetooth.available()) { delay(50); Bluetooth.read(); } } int percent_to_bright(int percent) { return 256 - pow(2, percent / 100 * log10(2) / log10(255)); } void set_led(int color, int bright) { if (color < 0 || color > 6 || bright < 0 || bright > 100) { return; } int led_r_bright = 255; int led_g_bright = 255; int led_b_bright = 255; int bright_aux = percent_to_bright(bright); switch (color) { case 0: led_g_bright = bright_aux; break; case 1: led_r_bright = bright_aux; led_g_bright = bright_aux; break; case 2: led_r_bright = bright_aux; break; case 3: led_g_bright = bright_aux; led_b_bright = bright_aux; break; case 4: led_b_bright = bright_aux; break; case 5: led_r_bright = bright_aux; led_b_bright = bright_aux; break; case 6: led_r_bright = bright_aux; led_g_bright = bright_aux; led_b_bright = bright_aux; break; } analogWrite(led_r_pin, led_r_bright); analogWrite(led_g_pin, led_g_bright); analogWrite(led_b_pin, led_b_bright); } void check_prox() { if (!prox) { if(digitalRead(prox_pin) == LOW) { set_led(0, 100); send_data(2); prox = true; if (!vibr) { wait = true; wait_time = millis() + wait_interval; } } } } void check_vibr() { if (!prox && !vibr) { if(digitalRead(vibr_pin) == HIGH) { set_led(1, 100); vibr = true; wait = true; wait_time = millis() + wait_interval; } } } void check_wait() { if (wait && millis() > wait_time) { if (!prox) { set_led(2, 100); send_data(1); } reset(); } } void check_dht() { if (!prox && !vibr) { if (millis() > dht_time) { float humi = dht.readHumidity(); float temp = dht.readTemperature(); float heat = dht.computeHeatIndex(temp, humi, false); send_data(0); dht_time = millis() + dht_interval; } } } void send_data(int shot) { Bluetooth.print(humi); Bluetooth.print(temp); Bluetooth.print(heat); Bluetooth.print(shot); } void reset() { vibr = false; prox = false; wait = false; delay(1000); set_led(4, 100); } void loop() { check_prox(); check_vibr(); check_wait(); check_dht(); } 

Kode Android (2.0.0)

Android MIT App Inventor (https://ai2.appinventor.mit.edu/)
Tidak ada pratinjau (hanya unduhan).

Skematik