Airsoft / Paintball DOMINATOR - Arduino + RFID RC522
01.01.2020
Dnes by som vám rád predstavil už takmer prachom zapadnutý projekt, ktorý som kedysi vytváral pre airsoftový tím. Požiadavka bola naprogramovať DOMINATOR cez Arduino, ktorý by bol univerzálny a spĺňal náležitosti, ktoré by mal mať správny DOMINATOR a trošku ho zmenil, čo sa týka spôsobu ovládania.
Čo ten DOMINATOR vlastne je?
Jedná sa o zariadenie, ktoré sa používa pri hraní herného módu King of the Hill, teda kráľa kopca (bodu). Zariadenie by malo disponovať displejom s dvomi časmi pre oba herné tímy. Tím, ktorý sa k DOMINATORU dostane stlačí tlačidlo a čas sa začne pripočítavať jeho tímu. (Oba časy sú počiatočne nastavené na 00 hodín, 00 minút a 00 sekúnd).
Čas sa pripočítava do momentu, kým bod neobsadí iný tím a tlačidlom nezmení pripočítavanie času na svoju stranu. Nakoľko som chcel projekt odlíšiť, využil som RFID čítačku, ktorá dokáže čítať karty a kľúčenky na 13.56MHz (existuje aj ekvivalent na 125kHz) a týmto spôsobom môžeme nahradiť mechanické tlačidlá.
Ako teda systém funguje s RFID čítačkou oproti mechanickým tlačidlám?
RFID čítačka dokáže čítať karty a kľúčenky na spomínanej frekvencii vo vzdialenosti do 3-5cm. Vyžaduje sa teda fyzická prítomnosť niektorého člena tímu. Každý člen tímu má kartu, alebo kľúčenku, ktorej kód je vopred zaznamenaný a uložený do programu. Každý kód je priradený k tímu. Načítanie karty signalizuje aj hlásič - buzzer, ktorý oznamuje zmenu.
Čas sa začne pripočítavať tímu, ktorý kartu, alebo kľúčenku priložil. Okrem dvoch tímov som využil aj špeciálne kľúčenky pre organizátora, ktorý dokáže po priložení karty zapauzovať čas v prípade sťažnosti hráča na zásah, zranenie, alebo kvôli inej situácii v hre, ktorá by mohla inému tímu priniesť výhodu. Súčasťou systému je ešte jeden používateľ - tzv. eraser, ktorý dokáže časy vynulovať a zapauzovať zároveň.
Používa sa napríklad pri neplatnom odštartovaní hry, neplatnom priložení kľúčenky (napríklad vyradený hráč). Systém nie je limitovaný počtom členov tímu, záleží najmä od pamäťovej náročnosti pre beh programu, nakoľko celý systém pracuje s interným timerom - millisom.
Aký hardvér bol využitý?
- Riadiaci mikrokontróler - Arduino / Nano / samostatný čip ATmega328P
- 2x led diódy - indikácia, ktorému tímu sa pripočítava čas (modrá/červená)
- 20x4 LCD displej - displej s real-time časmi tímov
- 2x relé - pre pripojenie svetiel na 230V (SSR/elmg.) - napríklad v noci - funkčnosť na základe ledky
- 1x hlásič
- 1x RFID čítačka RC522 na 13.56MHz
- 12x karty/kľúčenky (5x pre tímy, 1x organizátor, 1x eraser)
Princíp programu:
Program pracuje s millisom, čo je procesorový čas od zapnutia. V pravidelných intervaloch, raz za 0.01 sekundy sa vykoná logika systému, ktorá overuje, či sa už niektorému tímu má pripočítavať čas, ak áno, čas sa počíta a vyobrazuje, teda 100x sa vypíše na LCD displej za sekundu, teda 100x refresh/sekunda.
Pri využití intervalu 0.001 sekundy bol systém nepresný a komunikácia s rýchlosťou 1000x refresh/sekunda po I2C zbernici na displej nefungovala korektne, nakoľko nejaký čas zaberalo aj samotné čítanie kariet. Knižnica RFID pre čítačku RC522 dokáže prerušením indikovať záznam karty, čo aktivuje hlásič. Na základe výsledku overenia cez jednoduchú if podmienku s adresami kariet (fyzickými) aktivujeme premennú, ktorá pracuje s časom a má v sebe logiku - desatiny, sekundy, minúty a hodiny.
V systéme sú 2 podprogramy, ktoré sú tvorené bool premennými. Každá bool premenná je pre jeden tím. Ak sa nastaví na true, začne sa vykonávať logika pre ten daný tím. Ak sa priloží kľúčenka rovnakého tímu, nič sa nezmení. Ak sa priloží kľúčenka iného tímu, bool pre tím, ktorému sa počítač čas sa zmení na false a pre tím, ktorému sa začne počítať čas na true.
Ak kľúčenku priloží organizátor, obe bool premenné sa nastavia na false. Hodnoty - sekundy, minúty a hodiny sú uložené v dynamických globálnych premenných, s ktorými sa vo vnútrie true boolových hodnôt pracuje. Ak kľúčenku priloží eraser, obe bool premenné sa nastavia na false a všetky globálne premenné na 0.
Aký je maximálny časový rozsah systému?
Maximálny časový rozsah pri aktuálnom nastavení pozície na LCD displeji je maximálny rozsah 99 hodín, 59 minút, 59 sekúnd. V skutočnosti ale systém dokáže bežať až takmer 50 dní do pretečenia millisu.
Pre koho je systém vhodný?
Systém je vhodný pre tímy, amatérskych hráčov, ktorí si chcú hru prikrášliť, taktiež aj pre niekoľko-dňové akcie typu Fort Benning, možnosť využiť v externých i interných priestoroch, vhodné aj pre športový areál prevádzkujúci Airsoft/Paintball.
Nastavenie adries a program sa nahrá iba raz a funguje nepretržite, až ho hráči "zodrú" I keď... Skôr zničia.. Celý systém je možné osadiť i na DPS. Rozmer závisí najmä od použitého displeja, dá sa použiť 20x4 ako na foto vyššie, alebo 16x2, ktorý dokáže výrazne zmenšiť výsledný rozmer DPS.
Niečo z testovania: - princíp funkčnosti
Hotová softvérová implementácia, ktorá bola vyhotovená pre pána do USA a jeho recenzia:
Wiring Arduino pin --> periféria (kompatibilné pre R3 dosky + Nano + Atmega328P
Arduino a prepojenie s LCD s I2C prevodníkom
- A4 --> SDA
- A5 --> SCK/SCL
- 5V --> Vcc
- GND --> GND
Arduino a prepojenie RC522
- 3.3V --> 3.3V
- GND --> GND
- D9 --> RST
- D10 --> CS
- D11 --> MOSI
- D12 --> MISO
- D13 --> SCK
Arduino a prepojenie hlásiča - v prípade 3-pinového treba priviesť ešte 5V z Arduina
- D5 --> INPUT
- GND --> GND
Arduino a prepojenie LED + relé
- 5V --> 5V relé
- GND --> GND
- D3--> Anóda dióda + relé IN2
- D4 --> Anóda dióda + relé IN1
Knižnice:
Ak vás projekt Hladinomer zaujal, môžete si vyskúšať jeho Shareware verziu so strojovým kódom. Viac informácii o projekte RFID DOMINATOR vrátane schém zapojenia, strojových kódov nájdete na: https://martinius96.github.io/Airsoft-DOMINATOR-RFID/