Laser Turret

• Proiectul consta dintr-o “tureta” care se misca, atat vertical, cat si orizontal, aceasta putand fi controlata prin intermediul mouse-ului de la laptopul/calculatorul la care este conectata placa. De asemenea, tureta are si un laser in varful acesteia, cu care utilizatorul poate tinti obiectele din jurul sau.
• Scopul acestui proiect este de pur divertisment, cu care utilizatorii pot juca diferite “minigame”-uri ce au legatura cu tintirea obiectelor (preferabil nu a oamenilor!!).
• Ideea a pornit din doua surse: turetele din jocurile de tip MOBA/Tower Defense, care trag cu un proiectil la un anumit interval de timp, iar a doua este un laser obisnuit, de buzunar, folosit pentru a te juca impreuna cu animalele de companie (lucru care as vrea sa-l faci si eu cu pisica mea :)) ).
• Utilitatea proiectului este, in principal, educationala. Faptul ca poti controla un “robot” fizic folosindu-te de controalele de la calculator, alegerea componentelor potrivite, calcularea si testarea consumului, cat si altele sunt lucruri cu care trebuie sa experimenteze orice inginer. :)

Diagrama Hardware

Schema electrica:

Utilizare PINI :

• Arduino Uno R3:
• D2 – pin digital conectat la dioda laser KY-008
• D9 – pin PWM conectat la servo motor SG90 (M1)
• D10 – pin PWM conectat la servo motor ES08MA II (M2)
• A4 (SDA) – pin I2C conectat la LCD 1602
• A5 (SCL) – pin I2C conectat la LCD 1602
• 5V, GND – pentru alimentarea componentelor

• Servo SG90 (M1):
  • PWM – conectat la D9
  • VCC, GND – conectate la 5V și GND

• Servo ES08MA II (M2):
  • PWM – conectat la D10
  • VCC, GND – conectate la 5V și GND

• Laser KY-008:
  • S (semnal) – conectat la D2
  • VCC – conectat la 5V
  • GND – conectat la GND

• LCD 1602 I2C:
  • SDA – conectat la A4
  • SCL – conectat la A5
  • VCC – conectat la 5V
  • GND – conectat la GND

Din moment ce PC-ul trebuie sa comunice in permanenta cu placuta Arduino pentru a putea trimite controalele, trebuie sa existe cod care ruleaza pe ambele dispozitive.

PC:

• O mica aplicatie scrisa in Java care deschide o fereastra in care utilizatorul poate misca mouse-ul pentru a controla tureta
• Partea de GUI realizata folosind Java Swing
• Trimiterea coordonatelor Mouse-ului si verificarea daca utilizatorul a apasat Click se realizeaza folosind biblioteca externa SerialComm.

Placuta:

• Scris in Arduino C/C++, astfel incat sa poata sa “handle-uisca” input-ul de la utilizator transmis prin Serial si sa faca modificarile necesare in Hardware, folosind bibliotecile LiquidCrystal_I2C, Wire si Servo.
• Dupa ce primeste input-ul de la utilizator (coordonate/actiunea ca a dat click), se mapeaza coordonatele la sistemul de referinta al servo-urilor (unghiuri de la 0 la 180) si “muta” servo-urile.
• Daca primeste “click”, verifica daca a trecut cooldown-ul de la ultima data cand utilizatorul a activat laserul (folosind Timer-ul 2 al placii), seteaza PIN-ul pe HIGH, in cazul in care cooldown-ul a trecut
• Reseteaza Timer-ul in momentul in care utilizatorul nu mai tine click-ul apasat
• Scrie pe ecranul LCD daca utilizatorul poate activa laser-ul / cat timp mai are pana cand poate face asta.

Notiuni din laboratoare folosite:

• I2C (folosind biblioteca LiquidCrystal_I2C)
• Timer (implementat cu registrii)
• PWM (biblioteca Servo)
• GPIO (implementat cu registrii)
• USART (implementat cu registrii)
• Intreruperi

Functii:

• setup_timer() – Configureaza Timer2 pentru a genera o intrerupere la fiecare 1 ms.
• ISR(TIMER2_COMPA_vect) – Incrementeaza contorul timerMs la fiecare 1 ms pentru a masura timpul.
• setup() – Initializeaza servo-urile, laserul, LCD-ul, comunicatia seriala si porneste Timer2.
• parseDataX(data) – Extrage si converteste valoarea X din sirul primit prin serial.
• parseDataY(data) – Extrage si converteste valoarea Y din sirul primit prin serial.
• loop() – Citeste datele seriale, controleaza servo-urile si laserul in functie de click si cooldown, si actualizeaza afisajul LCD.
• usart_init(baud) – Configureaza manual registrii USART pentru comunicare seriala la baud rate-ul specificat (RX/TX activate, format 8N1).
• usart_send_char© – Trimite un singur caracter prin portul serial folosind registrul UDR0, asteptand ca bufferul de transmisie sa fie gol.
• usart_send_string(str) – Trimite un sir de caractere prin portul serial caracter cu caracter, apeland usart_send_char().
• usart_receive_char() – Primeste un caracter de pe portul serial, blocand executia pana cand unul este disponibil in registrul UDR0.
• usart_read_line(buffer, maxLen) – Citeste caractere de pe portul serial intr-un buffer pana la caracterul de newline (\n sau \r), construind astfel o linie completa de text.

IDE-uri folosite:

• Visual Studio Code pentru partea de Java
• Arduino IDE pentru codul de pe placuta

In urma implementarii, am reusit sa obtin o “tureta” care se poate misca pe ambele axe (verticala si orizontala) folosind mouse-ul de la laptop cu performante bune, cu un delay si o acuratete foarte bune. De asemenea, ecranul afiseaza precis cooldown-ul abilitatii de a trage, acesta fiind actualizat o data pe secunda, fiind mentionat atunci cand utilizatorul poate sa “traga”.

Demo1

Demo2

In urma realizarii acestui proiect, mi-am consolidat multe din cunostintele acumulate la laboratorul si cursul de PM, in special comunicarea seriala si controloarea motoarelor prin PWM, reusind sa obtin un proiectel interesant si distractiv.

Pe de partea cea mai grea parte din realizarea proiectului a fost cea pe care o consideram cea mai usoara inainte sa ma apuc de proiect, si anume comunicarea seriala. Am intampinat multe probleme la aceasta, cea mai mare fiind faptul ca trimitrea datelor prin serial de la laptop la arduino ducea la umplerea buffer-ului de trimitere a datelor (ceva ce nu stiam ca se poate intampla ), manifestarea acestui fenoment nefiind intocmai evidenta). De asemenea, am avut probleme legate de setup-ul USART-ului (felul in care setasem formatul frame-ului era diferit de felul in care era configurat frame-ul by default in biblioteca commSerial din java).

Repository

Datasheeet ATmega328P Tutorial Servo Tutorial LCD Biblioteca I2C Biblioteca Servo

Export to PDF