Заснемете кутията: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Capture The Box е тиймбилдинг игра, която можете да играете с приятели във вашия квартал.

Целта е да уловите кутията и да я държите възможно най -дълго, докато други играчи се опитват да я измъкнат от верандата или предната градина.

Тази игра използва GPS за локализиране на кутията и RFID тагове за идентифициране на играчите. Може да се добави допълнителен LDR, който да съответства на интензитета на матричния дисплей с процента светлина в зоната.

Консумативи

Микроконтролери и компютри

• Малина Пи
• Arduino (Mega) Избрах Arduino Mega пред нормален Uno, защото има много повече щифтове. Това е необходимо, защото използваме щит Dragino LoRa, който би ни оставил с твърде малко цифрови пинове, когато използваме UNO. СЪВЕТ: Най -добре е да използвате истински, защото китайските клонинги не винаги работят според очакванията.

Сензори и модули

• 4 MAX7219 матрични модула Свържете DOUT към DIN, CS към CS, CLK към CLK…
• Резистор, зависим от светлина (10K) + резистор (10K)
• NEO-7M (или подобен) GPS модул Използвам VMA430 от Velleman
• RC522 RFID модул+ някои RFID значки/карти

За използване на LoRa (безжична технология)

Щитът на Драгино Лора

Допълнителни сензори и модули

LCD дисплей За показване на IP адреса на Raspberry Pi

За извършване на пробна настройка

Макет и кабели Dupont (мъжки-мъжки)

По избор (корпус)

• Поялник
• Стар калъф за инструменти
• Материали за 3D печат
• Някои тънки дървени дъски
• Някои болтове и гайки (които могат да се поберат в отворите на Arduino). Моите винтове имат диаметър около 3 мм.

Приблизителна цена може да бъде намерена в BOM (Bill of Materials), включена по -долу.

Стъпка 1: Настройка на Raspberry Pi

Raspberry Pi е сърцето на проекта.

Той ще изпълнява интерфейса, бекенда и базата данни. Той също така ще отговаря за комуникацията между бекенда и Arduino.

За да можем да използваме Raspberry Pi, ще трябва да направим следното:

Част 1: Инсталирайте Raspbian на Raspberry Pi

Урок за това как да направите това можете да намерите тук:

Част 2: Инсталирайте Raspbian на Raspberry Pi Настройка на домашния ви WiFi.

Това може да стане с помощта на wpa_passphrase "YourNetwork" "YourSSID" >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Рестартирайте Pi и трябва да видите IP адрес, когато въвеждате ifconfig

Част 3: Инсталирайте уеб сървъра и базата данни

След като стартирате своя Pi, най -добре е да промените паролата си. Това може да стане с командата passwd.

След като това стане, продължете и инсталирайте Apache, PHP, MariaDB и PHPMyAdmin.

Apache, PHP sudo apt инсталирайте apache2 -y sudo apt инсталирайте php libapache2 -mod -php -y

MariaDB sudo apt инсталирате mariadb-сървър mariadb-клиент -y sudo apt инсталирате php-mysql -y sudo systemctl рестартирайте apache2.service

PHPMyAdminsudo apt install phpmyadmin -y

Не забравяйте да зададете защитена парола за MySQL.

Част 4: Инсталиране на необходимите библиотеки на Python

За бекенда ще ни трябват някои библиотеки. Те могат да бъдат инсталирани с помощта на командата pip3.

pip3 инсталирайте mysql-конектор-python

pip3 инсталирайте flask-socketio

pip3 инсталирайте колба-кор

pip3 инсталирайте geventpip3 инсталирайте gevent-websocket

pip3 инсталирайте ttn

Стъпка 2: Разполагане на електрониката

За да работи този проект, трябва да свържем цялата електроника.

Щитът LoRa може лесно да се постави на място. Просто подравнете щифтовете с щифтовете на вашия Arduino.

Другите връзки са описани в моята схема на Fritzing. Който може да изтеглите от тук:

Стъпка 3: Проектиране на базата данни

За да мога да съхранявам всички данни за играта и сензорите, направих няколко таблици:

измерване и сензор Измерванията от сензорите, намерени в сензорните таблици. Той съдържа препратка към сензора, стойността на измерването (например координати: 51.123456; 3.123456) и незадължителен идентификатор на играта (ако играта е била активна по време на измерването).

spelerИмената на играчите и UID на тяхната RFID значка. Добавен е незадължителен модератор на полето, този човек може да променя играта (например да я спре преди време).

spelИнформацията за играта (начален и краен час).

spel_has_speler Връзката между spel и speler. Тук играчите се разпределят за игра.

bezit В тази таблица резултатът се записва. Той съдържа идентификатора на играта, идентификатора на играча, времето, когато е откраднал кутията и времето, когато я е загубил (когато някой друг я открадне или когато играта приключи). Като извадите началния час от крайния, можете да изчислите резултата, който е получил от това улавяне.

Експорт на базата данни може да бъде намерен на моя GitHub (https://github.com/BoussonKarel/CaptureTheBox)

Отворете sql в PHPMyAdmin / MySQL Workbench и го стартирайте. Базата данни сега трябва да бъде импортирана.

Стъпка 4: Създаване на акаунт в TTN

Стъпка 1: Регистрирайте се за акаунт в TTN и създайте приложение

Регистрирайте се за акаунт в TheThingsNetwork, след което отидете на Console> Add application.

Изберете име за вашето приложение и щракнете върху Добавяне на приложение.

Стъпка 2: Регистрирайте устройство

След като подадете заявлението си, отидете на Регистрирайте устройството.

Изберете идентификатор на устройство, това може да бъде каквото искате (стига да е калъф за змия) и щракнете върху Регистриране.

Кликнете върху иконата Генериране под EUI на устройството, така че TTN ще генерира такава за вас.

Стъпка 3: Записване на вашите идентификационни данни

Сега отидете на вашето устройство и кликнете върху иконата на кода до EUI на устройството, EUI на приложението и ключа на приложението. Сега трябва да се появи като масив от байтове.

Преди да копирате, щракнете върху бутона Превключване и се уверете, че вашият Dev EUI и EUI на приложението са LSB ПЪРВИ.

Вашият ключ за приложение трябва да остане MSB ПЪРВИ (не променяйте това).

Тези клавиши ще ви трябват в следващата стъпка: Настройка на Arduino.

Стъпка 4: Записване на ключа за достъп до приложението

Сега ще имаме нужда от още един ключ, за да настроим MQTT на нашия Raspberry Pi.

Отидете в приложението си и превъртете надолу до ключове за достъп.

Това ще ви е необходимо в стъпката Backend.

Стъпка 5: Настройка на Arduino

Кодът на Arduino може да бъде намерен и на моя GitHub, под Arduino (https://github.com/BoussonKarel/CaptureTheBox)

Този код е разделен на множество раздели, за да бъде организиран.

main.ino Основният код: pin декларации, setup () и loop ()

0_LoRa.ino Този код обработва комуникацията с помощта на LoRa.

Той поставя данните от LDR, GPS и RFID таговете в масив от 13 байта и ги изпраща до TheThingsNetwork.

1_LDR.ino Използвайки analogRead (), той измерва количеството напрежение върху светлинно зависимия резистор.

След това се преобразува в процент светлина (0 е нищо, 100 е фенерче за мобилен телефон).

2_GPS.ino Това използва серийна комуникация, използваща TX1 и RX1 (Serial1).

Той използва съобщения NMEA (за да бъдем точни съобщенията $ GPRMC), за да намери географската ширина и дължина на полето.

3_RFID.ino Използвайки библиотеката MFRC522, този код сканира за нови RFID тагове. Когато има такъв, той се съхранява като RFID_lastUID.

4_DotMatrix.ino Този код се използва за инициализиране и задаване на матричен дисплей. Той съдържа определения за анимацията за зареждане и т.н …

Настройване

Преди да можете да качите този код на вашия Arduino, ще трябва да инсталирате няколко библиотеки.

Библиотеката Arduino-LMIC от matthijskooijman (https://github.com/matthijskooijman/arduino-lmic)

Библиотеката MFRC522 за RFID четец (https://github.com/miguelbalboa/rfid)

Сега отидете на main.ino и променете DEVEUI, APPEUI и APPKEY на тези, които сте копирали в последната стъпка.

Стъпка 6: Настройване на бекенда

Бекендът за този проект може да бъде намерен на моя GitHub, под RPI> Backend (https://github.com/BoussonKarel/CaptureTheBox).

Как работи?

1. На всеки 10 секунди кодът търси активна игра. Ако бъде намерена, тя се записва в променлива, наречена huidigSpel (currentGame)
2. Ако режимът е зададен на Serial, се използва кабел между Arduino и Pi. Pi оправя стойностите на LDR и GPS. Arduino отговаря с JSON формат. Когато се представят, се изпращат RFID тагове. Този режим се използва единствено за целите на разработката и вече не е необходим.
3. Ако режимът е зададен на LoRa, се създава MQTT клиент, който задейства обратно повикване всеки път, когато LoRa данни се приемат от TTN. Той съдържа LDR, GPS и RFID данни.
4. Интерфейсът може да извлича данни, използвайки крайните точки на API. Повечето от данните се извличат с помощта на huidigSpel.id. Данните се връщат във формат JSON с помощта на jsonify ()

Променете настройките Отидете на secrets.py и попълнете името на вашето приложение LoRa и своя ключ за достъп (записахте по -рано).

Отидете на config.py и попълнете идентификационните си данни в базата данни (като парола, потребител …)

Настройване на услуга Опитайте да стартирате app.py, след като потвърдите, че работи, можем да я използваме като услуга. Това автоматично ще стартира кода във фонов режим, когато стартирате вашия pi.

За да направите това, копирайте ctb_service.service в /etc/systemd/system/ctb_service.service. sudo cp ctb_service.service /etc/systemd/system/ctb_service.service

Сега го активирайте с помощта на systemctl enable ctb_service.service

Ако трябва да направите някои промени в кода, можете лесно да го спрете, като използвате systemctl stop (това ще се стартира отново при рестартиране) или деактивирайте е (спрете автоматичното стартиране), като използвате systemctl disable.

Ако трябва да се консултирате с регистрационните файлове (поради грешки), можете да използвате journalctl -u ctb_service.service.

Повече информация за услугите можете да намерите тук:

Стъпка 7: Настройване на Frontend

Както обикновено, frontend може да бъде намерен на моя GitHub, под RPI> Frontend (https://github.com/BoussonKarel/CaptureTheBox)

Поставете това в /var /html папката на вашия Raspberry Pi.

Това съдържа всички необходими уеб страници за играта.

Той също така съдържа скрипт за комуникация с бекенда (както в реално време, така и с използване на крайните точки на API).

Стъпка 8: Добавяне на корпус

За случая използвах стар калъф за инструменти, заедно със следните материали/техники:

• 3D печат
• Пяна за поддържане на батерията на място
• Рециклирани дървени дъски
• Горещо лепило
• Винтове и гайки

Това, което правите с вашия случай, е ваш избор! Ще ти дам артистична свобода.

За вдъхновение добавих няколко снимки на моя (завършен) калъф.