Контроллер кнопок для игры brain ring v2.0

Контроллер кнопок для игры Brain Ring v2.0

Это не первая моя статья про контроллер кнопок для игры Brain Ring (менее известное название «Свояк», но правила там немного отличаются — в Brain Ring можно уходить в «минуса» за неправильный ответ). В предыдущем варианте контроллер кнопок был выполнен на платформе Arduino, этот же вариант использует в качестве главного элемента схемы микроконтроллер компании Microchip — PIC12F683. Данный выбор обусловлен не только стоимостью ATmega8 (о стоимости всей платы Arduino я молчу), но и размерами корпусов этих МК. У меня в распоряжении на момент разработки уст-ва был корпус типа «Малышка». Из-за его небольших размеров пришлось вынести преобразователь USB-UART за пределы корпуса. Вот что в итоге вышло:

Итак, начнем по порядку.

1. Предназначение

Это устройство (как я уже писал выше) предназначено для проведения командных игр «Brain Ring». Но с его помощью можно так же проводить и «Свояк». Различия в правилах игр незначительные — в «Brain Ring» за неправильный ответ игрок получает «-«, а в «Свояке» не получает ничего. Так как устройство работает в паре с ПК, то в программе для последнего я реализовал поддержку обоих систем.

2. Принципиальная схема и печатная плата

Принципиальная (электрическая) схема устройства достаточно проста. Так как микроконтроллер работает от встроенного генератора, то кварцевый резонатор и обвязка для него не потребовались, что позволило упростить и схему и плату. Всего в схеме используется 13 деталей (без учета деталей преобразователя USB-UART, так как вместо него можно взять обычный телефонный шнурок на CP2303). Ниже представлена принципиальная схема устройства:

*Элемент P1 использовался мной для отладки схемы в Proteus, и в реальной схеме его нет. Но в реальной схеме на его месте стоит преобразователь USB-UART.

Печатная плата для сего девайса получалась так же достаточно простенькой:

3. О работе схемы

Как вы видите схема питается от USB. Это одна из причин,по которым я не захотел использовать преобразователь TTL-RS232. Ведь в таком случае пришлось бы использовать внешнее питание. Ну вторая причина общеизвестна — в современной компьютерной технике COM порт очень нечастый гость, тем более на ноутбуках.

Для подключения кнопок я использовал пины микроконтроллера GPIO0-GPIO2. Решив, что отслеживать нажатия по высокому уровню на входах будет удобнее (наверное последствия работы с советской логикой :)), подтянул эти выводы к земле, через резисторы порядка 1кОм.

Для связи с ПК, как уже упоминалось, используется UART. Но так как в данном микроконтроллере «железно» реализованного интерфейса нет, то пришлось использовать программный. Функциональность у программного UART значительно ниже, но для поставленных задач он вполне годится. Вход «reset» микроконтроллера я отключать не стал (я чаще работаю с микроконтроллерами фирмы Atmel , а там это табу!), хотя в данном случае от него толку «0»

4. Прошивка МК

Прошивка для МК была написана в среде mikroPascal.

Как уже упоминалось, МК тактируется от внутреннего генератора на 4МГц, а для связи используется программный UART.

Т еперь собственно о прошивке. Вот ее исходный код:

Первым делом в программе отключаем компаратор и АЦП, далее записываем в регистр GPIO «0» и инициализируем софтверный UART. После этих действий запускаем бесконечный цикл.

Собственно в этом цикле и происходит постоянный опрос кнопок.

Например, нажата кнопка 1. На входе GPIO0 устанавливается высокий уровень, и программа определив это переходит к выполнению заданных действий : отсылает по UART номер нажатой кнопки (в данном случае «1»), и проверяет, нажата ли еще эта кнопка, если да — возвращается на метку «a» и далее по кругу. Как только кнопку отпускают, программа снова начинает проверку состояния остальных кнопок.

Задержки при опросе кнопок я использовал для «отсеивания» дребезга контактов.

Вот так нужно выставить конфигурационные биты (WinPic800)

5. Программа для ПК

Эту программу я писал в среде Embarcadero Delphi XE3.

Главное (и единственное) окно программы:

Настройки, счет команд и остальное реализованы выезжающих панелях. Ну, например панель настроек:

Как видно на рисунке выше, в настройках можно выбрать тип игры, порт, установить время на обдумывание вопроса и обнулить счет команд.

7. Замена деталей

На схеме деталей очень мало, но кое-что можно заменить. Так, микроконтроллер можно заменить на PIC12F609, но нужно будет убрать строчку отключения АЦП, так как его в нем нет. Без изменения кода, можно взять МК PIC12F510 (никогда его не видел).

Резисторы выступают в роли подтяжке к «земле», по этому можно взять от 1 кОм до 10 кОм.

Конденсатор можно не ставить, он стоит «на всякий пожарный». Но как показывает практика схема неплохо работает и без него.

8. USB-UART

В своей схеме я использовал преобразователь USB-UART на FT232RL. Сразу скажу — те, кто не уверен, что сможете запаять эту микросхему, не беритесь. При всей своей функциональности она очень не любит перегрев, и даже просто перепутав выводы UART можно вывести ее из строя (именно таким способом я и отправил уже 2 микросхемы на свалку:( ).

Преобразователь я собирал с этой печаткой:

Сразу хочу предупредить, она не моя, накопал где-то на просторах интернета. Но я кое-что в ней изменил, не стал разводить дорожки под светодиоды, так как моя конструкция в последствии была «упакована» в подходящую по диаметру непрозрачную термоусадочную трубку.

Но, как уже упоминал, если у вас есть старый шнурок от NOKIA или что-то похожее, с преобразователем USB-UART внутри (обычно ставят PL2303), можно попытаться использовать его. Но, у меня такое китайское творение нашлось, и я попытался через него подключиться к пк. Эксперимент не удался. Пакеты если и приходили, то не считывались в терминале, пришлось ваять вышеуказанный преобразователь.

Детали для преобразователя я не включил в список элементов, так как это общеизвестная схема включения из даташита. По той же причине не стал рассматривать схему преобразователя.

И в заключение, фото устройства:

За качество видео не бейте, я вообще удивлен что китайская вебка может что-то записать. Если что, видео с экрана писал AVS Video Editor, а с камеры — VirtualDub.

Вступление

Для проведения игр по правилам «Брейн-ринг», разработал и собрал электронную систему.

До этого игры проводились с помощью рефери, которые должны были по поднятию рук определять, какая команда отвечает первой. Но вскоре стало понятно, что нужна электронная система, так как каждый раунд игры оканчивался затяжными спорами в выяснении «кто первый» и почти побитию рефери.

Общее описание системы

Система состоит из нескольких блоков:

  • блок управления («пульт»);
  • блок индикации таймера;
  • блоки кнопок команд (4 штуки);
  • соединительные кабеля;
  • блок питания от сети.

Количество команд может быть от 2 до 4. Ненужные блоки кнопок просто не учитываются.

Отмазка. Для сборки я вынужден был делать все из доступных мне деталей, материалов и технологий. В связи с отсутсвием микродрели все платы сделаны на основе поверхностного монтажа. При оценке кривости изготовления корпусов и плат, пожалуйста, также прошу сделать поправку на имеющиеся инструменты и возможности.

Коротко о каждом блоке

Блок управления («пульт»)

Пульт работает на микроконтроллере Atmega8A.

Он состоит из двух плат – основной и платы управления.

Конструктивно пульт собран в корпусе KRADEX Z20.

Основная плата

Схема простая, состоит из самого МК с обвязкой и сдвигового регистра 74HC595 для десериализации световой индикации.

Диод 1N5819 защищает от переполюсовки питания. Транзистор BC547 усиливает звуковые сигналы, которые выводятся на 0.5Вт динамик (правда, оказалось, что звук достаточно слабый, поэтому для больших игр звук выводился на большие колонки).

Плата управления

Здесь – просто кнопки.

Световая индикация

Через регистр 74HC595 на пульт и на кнопочные блоки команд посредством красного и зеленого светодиодов выводится состояние команд во время игры. На лицевой панели пульта расположены 4 пары светодиодов, на каждом кнопочном пульте команд – по 2 светодиода.

Блок таймера

Состоит из платы и 4-х 1.5-дюймовых семисегментных индикаторов FYS-15011 BS-21 с общим анодом, по 2 на каждую сторону.

В схеме использовано 2 регистра 74HC595 включенных каскадом.

Блок таймера соединяется с основным блоком посредством 5-проводников старого RS232 кабеля.

Блоки кнопок команд

На столе каждой команды ставится блок с кнопкой и 2-мя светодиодами, красным и зеленым.

Блок питания

БП – обычный китайский импульсный на 5В 2А.

Коротко об изготовлении

Печатные платы

Схемы блоков разработаны в бесплатной версии Eagle CAD. Трассировку печатных плат производил в TopoR Lite 5.2. Изображения плат были «распечатаны» в PDF, затем импортированы в Inkscape, а из последнего экспортированы в зеркальном и негативном виде в формат PNG. Шаблоны печатал из программы XnView в масштабе 100% на струйном принтере на пленку для струйной печати. На текстолит наклеивал негативный пленочный фоторезист, который засвечивал УФ КЛЛ 26 Вт около 10 минут (подбирал тестовыми засветками) с расстояния 30 см. Днем мне больше понравилось экспонировать – засветка солнечным светом нужна всего около 10 секунд!

После засветки проявлял фоторезист в воде с небольшим количеством стирального порошка. Затем сразу же кидал в хлорное железо.

Шаблоны печатных плат и монтажные схемы

Главная плата
Плата управления
Плата индикатора таймера
Плата кнопки команды

Корпуса

Для пульта выбрал корпус Z20. Главную плату прикрутил винтами к основанию. Плату с кнопками – к верхней части на стойках. Кнопки для пульта взял с удлиненными толкателями.

Два ряда светодиодов установил в просверленные отверстия и посадил на клей.

Читайте также  Датчик положения коленчатого вала

Пропилил куском ножовки пазы для гнезд 6p4c.

В качестве корпуса для блока индикатора таймера был взят корпус от какого-то блока питания. Резаком, сделанным из ножовочного полотна были вырезаны окна, индикаторы прижаты пеноматериалом от их же упаковки и приклеены.

Корпуса кнопочных блоков сделаны из телефонной розетки с гнездом 6p4c. В качестве толкателя кнопки использован 10 мм светодиод.

Каждый такой блок подсоединен к пульту стандартным 4-х жильным телефонным кабелем длинной порядка 7-10 метров. При этом удобно использовать цвета жил соответственно подключаемым светодиодам. В ходе проведения игр в разных условиях не было замечено влияния их длины на работу системы.

Все соединения в устройстве сделаны из старого 40-жильного шлейфа IDE.

Программная часть (прошивка)

Прошивка системы была написана на C в IDE Code::Blocks. Так как я не имею большого опыта в программировании МК, прошу не слишком строго судить мой код. Некоторые части и идеи были подсмотрены на разных сайтах посвященных AVR.

Небольшое разъяснение кода прошивки

В блоке инициализации определяются несколько констант.

Строка 399 и далее:

const uint8_t round_time=61; – время одного раунда +1 секунда вначале для фиксации фальстарта.

uint32_t TI_SOUNDS_period = 500; – длина «бипа» в мс.

В прошивке используются два аппаратных 8-битных таймера.

Нулевой таймер TCNT0 работает с периодом 1 мс, и на основе него сделаны несколько программных таймеров для антидребезга, индикации и проигрывания звуков.

Второй аппаратный таймер TCNT2 используется для генерирования звуков разной высоты. Период его срабатывания, кроме значений его регистра, определяется начальным состоянием его счетчика из массива Bip_notes. Таким образом создаются звуки разной высоты.

Вся программа работает в цикле while (1): сначала идет опрос регистра ввода, затем, в зависимости от ввода и текущего состояния, производятся соответствующие действия, дальше идет блок индикации и, в конце – блоки программных таймеров.

Прошивка МК и фьюзы

Так как большая точность мне не нужна была, то я обошелся без кварца и прошил МК на внутренний генератор 8МГц установив следующие fuse:

avrdude -p atmega8 -c avrisp -e -vv -P COM5 -b19200 -U lfuse:w:0xE4:m

При установке кварца, нужно поменять константу F_CPU в начале main.c соответственно его частоте.

Скомпилированная прошивка 01.hex находится в папке bin/Release

МК я прошивал с помощью avrdude используя Arduino как avrisp предварительно залив в него соответствующий скетч:

avrdude -p atmega8 -c avrisp -e -vv -P COM5 -b19200 -U flash:w:binRelease01.hex

Подсмотреть, как использовать Arduino как программатор для AVR здесь:

Инструкция по использованию системы

Перед началом игры выбирается удобное расположение для пульта – если им управляет ведущий, – то возле него, если помощник, – то так, чтобы не мешаться.

Индикатор таймера устанавливается, так чтобы все команды и ведущий могли хорошо его видеть. Так как индикация производится на две стороны, то это не очень сложно. Мы использовали для него нагнутый горизонтально пюпитр.

Кнопочные пульты кладутся на столы команд. Кабеля приклеиваются скотчем, чтобы не путались.

Подсоединяются все кабеля. Порядок подключения – такой же как расположение команд. Можно для удобства обозначить концы каждого кабеля изолентой своего цвета.

Включаем систему – прозвучит мелодия и все индикаторы мигнут несколько раз.

Пример игры

На пульте имеются 4 кнопки:

  • «Новый раунд» (НР);
  • «Ответ» (О);
  • «Продолжить раунд» (ПР);
  • «Пауза» (П).

Первый раунд

1. Ведущий читает вопрос потом говорит: «Время!»

2. Одновременно или через пару секунд оператор нажимает кнопку «Новый раунд». При этом гаснут все светодиоды, система может принимать нажатия кнопок команд, счетчик таймера начинает отсчитывать секунды.

Если во время первой секунды какая-то команда нажала свою кнопку, происходит событие «Фальстарт» – звучит сигнал и для этой команды загорается красный светодиод. Система приостанавливается. Команда объявляется выбывшей из текущего раунда. Снова звучит «Время!» и оператор нажимает кнопку «Продолжить раунд» продолжается отсчет времени.

Если же кнопка командой была нажата после времени фиксации фальстарта, то для этой команды загорается зеленый светодиод, для остальных команд – красный. Система приостанавливается. Оператор должен нажать кнопку «Ответ».

При этом кнопки на столах команд снова становятся активными, светодиоды гаснут, и, если какая-то команда нажмет свою кнопку в это время, то для нее срабатывает фальстарт и она выбывает из раунда.

3. Команда отвечает на вопрос:

  • ответ правильный – объявляется конец раунда, команде начисляются очки;
  • ответ неверный – команда объявляется выбывшей из текущего раунда, звучит «Время!» оператор нажимает «Продолжить раунд» продолжается отсчет времени.

При этом для команд, которые по причине фальстарта или неверного ответа выбывают из раунда, загораются красные светодиоды и кнопки на их столах не реагируют на нажатия.

Следующий раунд.

1а. Ведущий произносит новый вопрос и говорит «Время».

2а. Оператор нажимает «Новый раунд». Все повторяется.

Пауза. Во время отсчета времени можно нажать «Пауза», чтобы приостановить его.

Когда до конца отсчета остается 5 секунд, звучат звуковые сигналы.

Реальное использование

После первой игры были внесены некоторые поправки в код. После этого данная система была уже опробована несколько раз в реальных играх и показала себя пригодной для использования по назначению.

Я признаю, что многое в этой системе можно сделать по-другому и лучше, но даже в таком виде она полностью выполняет поставленные перед ней задачи.

Скачать файлы проекта

Если есть желающие усовершенствовать – милости просим – все исходники проекта я предоставляю свободно. Код прошивки выложен на bitbucket.org: https://bitbucket.org/onivan/brags

Там же можно скачать шаблоны печатных плат и другие файлы.

Полезности

Системы для «Брейн-Ринга»

Техническое задание установки для игры в «Брейн-ринг»

Установка состоит из пульта ведущего, кнопок для команд и дополнительных устройств.

В качестве кнопок можно использовать кнопки от дверного звонка, выключатели от настольных ламп или другие аналогичные устройства. Кнопки подключаются к пульту ведущего. Длина провода должна позволять так расположить столы ведущего и играющих команд, чтобы они находились на расстоянии не менее 1 м друг от друга. Пульт ведущего подключается к сети электропитания. Система готова к работе. На пульте ведущего необходимы как минимум два переключателя (кнопки) — включение игрового режима и сброс (отключение световых и звуковых сигналов после фальстарта, нажатия кнопки командой или если команды не отвечали на вопрос)

После того, как ведущий прочитывает текст вопроса, он включает игровой режим установки. Включение этого режима сопровождается коротком звуковым (например, тот же дверной звонок) и световым (мигает сигнальная лампочка на столе ведущего) сигналами. В принципе, можно обойтись только звуковым, или только световым сигналами, но два — удобнее.

После этого команды могут отвечать. Если одна из команд нажимает на свою кнопку, то раздается еще один звуковой сигнал и загорается лампа на столе этой команды. При этом кнопка второй блокируется, т.е. ее невозможно активировать до очередного включения системы.

Если команда нажимает на кнопку до того как ведущий включает игровой режим установки (фальстарт), лампа на столе этой команды загорается, но не включается звуковой сигнал системы.

Это минимальный набор функций. Если есть желание и возможность облегчить жизнь ведущего и команд, к пульту ведущего подключается таймер (можно с табло для игроков и зрителей), который отсчитывает одну минуту. Тогда система должна останавливаться нажатием кнопки на игровом столе (звуковой сигнал лучше делать коротким, а вот лампу оставлять включенной, пока команда отвечает, т.к. при очень коротких сигналах ведущий не всегда успевает заметить, какая из команд нажала на кнопку). В случае, если ответ первой команды неверен, нажатие пусковой кнопки опять запускает таймер, который продолжает отсчитывать минуту с момента остановки и отключает лампу не столе отвечавшей команды. Звуковой и световой сигналы при повторном запуске системы не обязательны, т.к. фальстартов в середине минуты обсуждения не бывает и командам не так важен момент включения системы. Кнопка сброса в такой системе обнуляет таймер (после правильного ответа или по окончании минуты) и при последующем включении системы будут даваться звуковой и световой сигналы.

Источник: Интеллектуальные игры в школе или «Что? Где? Когда?» для продолжающих. Е.Р.Данилевич, О.В.Кулинич. — Харьков. — с.11—12.

Схемы установок для «Брейн-ринга»

Схема системы для Брейн-ринга от КИТа
Схема системы для брейн-ринга от Клуба Интеллектуального Творчества (Саранск, Мордовия).

Устройство для проведения игры «Брейн-ринг»
Схема устройства для брейн-ринга из методички «Лабораторный практикум по основам автоматики» (В.А. Иноземцев, С.В. Иноземцева, М.Н. Степанищева).

Сигнальное устройство столов Брейн-ринга
Схема системы для брейн-ринга (Иванов Б.С. Электронные самоделки. 2-е издание. М.: Просвещение, 1993).

Вторая жизнь мышки или компьютерная поддержка школьного Брейн-ринга по информатике.
Как из поломанной мышки сделать установку для брейн-ринга. Руководство от С.В.Косаченко. Ссылка на архив программы на сайте не работает.

Первая Универсальная Кнопочная Система (ПУКС)
Программное обеспечение и схема устройства.

Брэйн-система своими руками
Недорогая система для брейна (себестоимость порядка 300 руб.). Для сборки требуется индивидуум с прямыми руками, для эксплуатации — компьютер.

Программа «Брыс-сь»
Позволяет использовать компьютер как кнопочно-сигнальную систему для игр «Брейн-ринг» и «Своя игра». Под windows, кнопки делаются из джойстика/геймпада. Удалена с сайта по причине продажи.

Где купить систему для «Брейн-ринга»

Брейн-система фабричного производства
Предварительный заказ серийной установки для «Брейн-Ринга». В настоящее время изготавливаются опытные образцы, проводятся испытания перед запуском устройства в серийное производство. Обещанная чувствительность устройства составляет три сотых секунды.

Брейн-система

В последнее время набирают популярность различные виды интеллектуальных игр: «Что? Где? Когда?», «Мелотрек», «Брейн-ринг». Но для некоторых видов игр не обойтись без специальной системы, которая будет управлять ходом игры. Вот в рамках курсового проекта решили попробовать сделать свою брейн-систему.

Читайте также  Разъемы автомагнитол sony

До этого мы никогда не сталкивались с Arduino или чем-то аппаратным, но глядя на то, как друзья и знакомые в университете с легкость собирают устройства, захотелось попробовать и нам сделать что-то свое. Поскольку мы были достаточно далеки от этой темы, то предложение собрать брейн-систему подкинул наш руководитель, сказав, что это будет хорошим стартом для нас. На удивление, так и произошло.

Для начала мы определили цель: брейн-система должна подавать звуковой сигнал, означающий начало времени вопросного раунда и сигнал, означающий окончание времени вопросного раунда, а также должна сигнализировать ведущему о готовности игрока дать ответ. Если один игрок нажал кнопку, то остальные кнопки блокируются. Также должна быть возможность выбора режима игры.

Необходимые компоненты

Структура системы

Стоит сказать, что систему можно разделить на 3 блока: главный модуль, кнопки игроков (4 штуки) и соединительные кабели. Система содержит 4 кнопки игрока. Если игрок успел нажать раньше остальных, то на его кнопке загорается светодиод.

Пульт ведущего. Если игрок нажал кнопку на своем пульте, то на главном блоке загорается диод, соответствующий кнопке игрока. Этот модуль осуществляет выбор режима игры. У ведущего есть две кнопки Старт и Сброс. В зависимости от игры с помощью этих кнопок включается и сбрасывается таймер.

На Ардуино приходят сигналы с кнопок. Если кнопка нажата, то загорается диод на кнопке и на пульте ведущего и включается звуковой сигнал. Это главная концепция.

Кнопки и пульт ведущего связаны Ethernet-кабелем. На кнопку идут земля, логическая единица и сигнал, который включает и выключает светодиод, а с кнопки в главный модуль приходит сигнал, нажатия кнопки.

Начало разработки

Мы начали с самого простого. На макетной плате собрали схему, которая включает диод. Всё заработало! Двигаемся дальше. Подключили Arduino и кнопки, при нажатии на которые загорались диоды. И тут мы столкнулись с проблемой дребезга кнопок.

В кнопках нужно убрать дребезг сигнала, иначе система будет думать, что на кнопку нажимают много раз. Для кнопок игроков это не очень страшно, мы все равно ловим первое нажатие, а вот на кнопке ведущего старт от дребезга надо обязательно избавляться, так как в брейн-ринге нужно знать сколько раз нажат Старт. Для этого в схему кнопок включается триггер Шмитта, конденсатор и резистор. Про дребезг можно почитать здесь.

И в кнопках, и в главном модуле используются светодиоды. Но 5В это слишком большое напряжение для них. Поэтому чтобы предотвратить сгорание диодов к ним последовательно подключаются резисторы. Рассчитать сопротивление резисторов можно здесь. За счет того, что все светодиоды одинаковые, нам понадобилось 8 резисторов по 100 Ом.

Режим игры выбирается с помощью DIP-SWITCH:

  1. Брейн-ринг
  2. Что? Где? Когда?
  3. Эрудит-квартет, Тройка, Своя игра (работа системы в этих играх одинаковая)

Программная часть

Лень – залог успеха.

Параллельно с разработкой схемы писался код. Было очевидно, что нажатия кнопок стоит обрабатывать через прерывания. Вычитав про 2 внешних прерывания INT0 и INT1, мы расстроились, потому что для аж 6 кнопок двух прерываний маловато и придется повышать разрядность через регистр. Поскольку с аппаратными вещами вживую мы столкнулись в первый раз, то для нас было все сложно и непонятно. В общем, мы не очень обрадовались этому факту. Не поверив, что нашу проблему нельзя решить как-то по-другому, мы наткнулись на Pin Change Interrupt Requests, которые идеально подошли для нашего проекта. Никаких регистров!

Познакомиться с прерываниями можно здесь.

В нашей брейн-системе кнопки SET и RESET соответствуют пинам D8 и D9, а кнопки пользователей — A0-A3. Поэтому мы определили только два обработчика прерывания для каждой из используемых групп прерываний.

  • ISR(PCINT0_vect) – для кнопок ведущего.
  • ISR(PCINT1_vect) – для пользовательских кнопок.

Прерывания можно определить для каждой группы и каждого пина в отдельности. Этим занимаются регистры управления и масок, в которых необходимо установить соответствующие значения. Подробнее о настройке и разрешении прерываний смотрите здесь.

Обработчики прерываний поочередно опрашивают пины, чтобы определить, какая кнопка была нажата. Такая ситуация является одним из ограничений данных прерываний. Брейн-система должна реагировать на нажатие кнопок, поэтому значение пинов сравнивается с уровнем HIGH (то есть кнопка была нажата) в обработчике прерываний.

Монтаж

Паяльник мы видели первый раз, поэтому начали с традиционного диода. Спаяли — диод загорелся! Затем спаяли кнопки. Проверить правильно ли все сделано было достаточно сложно, потому что главный модуль был все еще на макетной плате.

Спаяли кнопки ведущего, диоды, переключатель режимов игры. В процессе мы поняли, что можно было обойтись и одним триггером Шмитта. Тогда его следует перенести в главный модуль, подвести к нему выходы кнопок через сетевой кабель, а сигналы с его выхода подавать на Arduino.

В целом главный блок был готов. Но по-прежнему он был не связан с кнопками игроков. За основу главного блока мы взяли нативную плату от роутера, в которой было выгодно использовать разъемы RJ-45. Хотя об этом мы слегка пожалели, ибо вырезать плату и напаивать контакты по второму кругу не самое приятное занятие. Но все прошло достаточно успешно.

Мы использовали для передачи логической 1 бело-оранжевый проводник, для логического 0 — оранжевый, сигнал на диод — бело-зеленый и сигнал с кнопки — зеленый. Хотя можно использовать любые, главное проверить какой кабель используется, потому что существуют различные варианты обжима.

Теперь главный модуль и кнопки соединялись и системы была практически готова, но появился один баг, которого не было на макетной плате. Если кнопка не была подключена к главному модулю, то система думала, что эта кнопка нажата. На просторах Интернета мы нашли решение – стягивающий резистор.

Чтобы на Ардуино не приходило «никаких» сигналов (когда кнопка вообще не подключена) в главном модуле нужно поставить стягивающие резистор (от 10 кОм) на каждый выход кнопки. При разомкнутой цепи нежелательный ток будет уходить через резистор в землю, а при замкнутой за счет большого сопротивления резистора сигнал пойдет к входному контакту.

После решения данной проблемы всё заработало.

Особенности режимов игр

Особенности брейн-ринга. Если старт не был нажат, то система определяет нажатие кнопок как фальстарт. Если старт нажат первый раз, то система будет ждать 20 секунд нажатия кнопок, по истечении времени система подаст звуковой сигнал. Если в течение этого времени команда все же знает правильный ответ и нажимает на кнопку, то звучит соответствующий сигнал, а таймер в свою очередь останавливается. В соответствии с правилами, в случае неправильного ответа, другие команды должны получить возможность на ответ. Для этого после второго нажатия на старт таймер запуститься на 10 секунд. Кнопка Reset сбрасывает систему, ее нажимают перед чтением следующего вопроса.

Особенности Что? Где? Когда?

После нажатия Старта подается звуковой сигнал. Звуковой сигнал подается после 50 и 60 секунд. В остальных играх отлавливается только нажатие кнопок игрока. Благодаря удобству работы с Arduino можно реализовывать и другие игры: менять таймер, разрешать фальстарт и т.д. это можно реализовать, добавив соответствующий код.

Заключение

Оно работает и слава богу. Поскольку это был наш первый аппаратный опыт, мы довольны результатами. И не только тем, что все работало подключенное на макетной плате, но и как полноценное собранное устройство. Вышла полноценная брейн-система с режимами, игроками и ведущим. В качестве улучшения системы можно добавить выход для колонок, чтобы можно было играть на больших турнирах.
Что касается платы Arduino, то работать было легко и приятно. На просторах интернета достаточно информации и простых туториалов по сборке не самых простых для незнающего человека полезных и интересных штук. Это вполне может перерасти в хобби.

В проекте принимали участие Оксана Козлова и Марина Бардиян.

Система «BrainSystem START» Базовый комплект на 4 кнопки

Брэйн-система начального уровня «BrainSystemSTART» на 4 команды. Предназначена для проведения интеллектуальных игр, в которых требуется определение команды или игрока, которые первыми нажмут кнопку: «Брэйн ринг», «Своя игра», «Эрудит-квартет», викторины и т.д.

Система очень проста в обращении и имеет следующие возможности: отсчет основного и дополнительного времени от 3 до 99 секунд, регистрация фальстартов, блокировка кнопок игроков. Все настройки осуществляются на удобном двухстрочном дисплее с подсветкой. Нажатия кнопок сопровождаются световыми и звуковыми сигналами.

Каждый пульт имеет устойчивый к многократным изгибам провод длиной 10 метров, антивандальную кнопку, надежные металлические разъемы.

Частота опроса кнопок — 0,01 секунды.

Система комплектуется оригинальной световой стойкой, которая дублирует звуковые сигналы, а также показывает цветом, какая из команд нажала кнопку.

Питание системы осуществляется от любого порта USB, либо от розетки 220 вольт, через входящий в комплект сертифицированный адаптер. Это позволяет использовать систему где угодно: в поезде, турпоходах и т.д.

Гарантия производителя 1 год. В случае поломки — бесплатный ремонт или замена.

Дополнительно можно приобрести: удлинители пультов на 5, 10, 15 метров, световые шары или стойки.

6 отзывов на Система «BrainSystem START» Базовый комплект на 4 кнопки

Интеллектуальный клуб ТюмГУ «IQ» – 06.12.2016 :

Интеллектуальный клуб ТюмГУ «IQ» благодарит компанию «ИГРА-ЭКСПРЕСС» и её основателя Андрея Светлакова за качественное оборудование, с которым сотни человек без помех почувствовали настоящий азарт борьбы и напряжение Брейна!
Впервые протестировали системы на IV этапе Премьер-лиги. Никто не возмущался, что у него не нажимается кнопка, у ведущих не сбивался отсчёт времени, а лампочки загорались вовремя. Первокурсники не узнали, что значит «играть на хлопках». Идеальный этап с идеальными системами .

Сергей Изотов, руководитель клуба знатоков «Эврика», село Приволжье, Самарской области. – 18.03.2017 :

Читайте также  Антенна gsm своими руками

Система великолепна! Просто прелесть! Много эффектнее смотрится с шарами, повышается зрелищность. Доступно составленная инструкция позволяет разобраться в настройках даже «чайнику»! Спасибо изготовителям!
Мы проводили у себя «Свояк» молодёжный, испробовали систему в боевых условиях: и на двух кнопках, и на трёх, и на четырёх. Супер! Было дело — мы на хлопках играли, потом появилась система с блокиратором фальстарта, но то, что сейчас — это, как говаривал Леонид Слуцкий, космос! Спасибо ещё раз!

Александр Волков, с.Карпогоры, Архангельская область. – 01.04.2017 :

Брейн-системой пользуюсь уже три года, проводя игры в местном ДК. Свой опыт работы с ней постараюсь изложить в плюсах – минусах.
Плюсы:
— удобство работы с производителем. Легко связаться, доступно и качественно проконсультируют, найдут приемлемый вариант доставки;
— хорошее соотношение цены и качества;
— брейн-система удобна в обращении;
— надежность. За время использования не было никаких сбоев или поломок;
— хороший дизайн
Минусы:
— нет возможности отключить сигнал на последние пять секунд. Система подает сигналы последние пять секунд игрового времени. Это не всегда нужно;
— если возможно, то хорошо бы иметь возможность регулировки громкости сигналов.
В целом оцениваю работу системы положительно. Брейн-системой я доволен, спасибо большое!

От производителя: В новой версии системы сигнал на последних 5 секундах уже можно отключить.

Владислав Акимов, клуб Интеллектуальных Игр СКФУ, г.Ставрополь – 04.04.2017 :

Отличное техническое решение для всех любителей поиграть в интеллектуальные вещи! Как в кругу своих друзей, так и на официальном мероприятии. Неброский, стильный дизайн позволяет установить brainsystem практически на любой стол, а продуманный набор встроенных функций открывает широкий простор для выбора во что поиграть!
Дебютом заказанной нами системы стал Кубок Северо-Кавказского федерального университета по интеллектуальной викторине «Своя Игра». Игра собрала несколько десятков человек, по достоинству оценивших техническое новшество. Так как система достаточно проста в настройке, никаких сбоев в работе не возникало, звуковой сигнал всегда оставался громким и четким,а светодиодное табло охотно отзывалось ярким светом на нажатие кнопки!

Анна Павлова., учитель начальных классов, г.Краснодар. – 25.04.2017 :

Осенью прошлого года я приобрела в собственное пользование «брэйн-систему». А чуть позже и игровой волчок. Все оборудование покупалось для возможности проведения интеллектуальных игр с классами малой комплектации (10-12 чел.) Практически за весь учебный год мы играли в различные интеллектуальные и развлекательные игры (угадай мелодию). Состав команд так же был разный (от 2 до 4 команд одновременно). Системой очень довольна. Благодаря ей, возможность проведения игр становится настоящей, страсти кипят… А истинная цель, которую я преследовала — повышение интереса и получение новых знаний — реализуется каждую игру. Наши интеллектуальные игры стали уже традиционными, а совсем недавно у нас прошли новые игры: «Семейный брейн-ринг», где встречались команды в составе родителей и детей. И в каждом классе шла настоящая подготовка-родители читали книги, дети приносили энциклопедии, рассматривали картинки, обменивались впечатлениями. (игры состоялись 12 апреля, тематика их была связана с космосом).Сейчас я готовлю детей самостоятельно работать с системой, и быть ведущими. Благодаря такому оборудованию мы делаем игры интереснее, а дети начинают интересоваться не только компьютерными играми. Спасибо!

Алексей Рогачев, Лига интеллектуальных игр, г.Сыктывкар – 11.05.2017 :

Наш клуб приобрел два экземпляра брейн-системы несколько лет назад. Фактически мы приобрели первые «промышленные» образцы. В этом году клуб приобрел еще один комплект системы для нашего ухтинского филиала. За это время (не менее 3 лет) системы показали свою эффективность и износоустойчивость. На них были проведены школьные чемпионаты Коми, городские турниры и тренировки. Как кнопочник могу свидетельствовать, что нажатие на кнопку осуществляется плавно и при небольшой практике вполне четко определяется механика нажатия, которая со временем не подводит. Кнопка не меняет люфт и не преподносит сюрпризов. Настройка системы интуитивно понятна и занимает немного времени буквально минуту (в зависимости от игры).

Контроллер кнопок для игры brain ring v2.0

Опубликовано : Иноземцев В.А., Иноземцева С.В., Степанищева М.Н. Устройство для проведения игры «Брейн-ринг» // Преподавание физики в высшей школе: Сб. науч. тр. — М.: Изд-во МПГУ, 1998. — № 12( I ). — С.63-66.

В.А. ИНОЗЕМЦЕВ, С.В. ИНОЗЕМЦЕВА, М.Н. СТЕПАНИЩЕВА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИГРЫ «БРЕЙН-РИНГ»

Предложен один из вариантов устройства, позволяющего определить, какая из команд желает ответить первой на вопрос в игре «брейн-ринг».

В последнее время во внеурочной работе по физике учителя все чаще используют формы, заимствованные из телевизионных игр и передач. Одной из таких форм является игра брейн-ринг. Как известно, она представляет собой соревнование между двумя командами, при котором им задается вопрос и право ответить вначале предоставляется команде, первой нажавшей на кнопку звонка.

Успех проведения такого рода игр зависит не только от подобранного содержания, но и в значительной степени от четкости организации игры. В организации брейн-ринга очень важное значение имеет возможность определить команду, которая первой пожелала ответить. Для этого учителя используют поднятие руки, нажатие на детскую игрушку-«пищалку», звоночек и другие способы. Тем не менее определить, кто был первым, сложно, особенно когда разница составляет доли секунды. Это создает неразбериху, затрудняет управление школьниками и может сорвать игру.

Поэтому для обеспечения четкой организации брейн-ринга мы предлагаем использовать устройство, схема которого приведена на рисунке. Это устройство позволяет ведущему дать команду «внимание», а командам-участницам сигнализировать о своей готовности . Причем первенство решается бесспорно: если лампочка одной из команд сигнализирует, что их ответ готов, то лампочка «опоздавшей» команды уже не включится при нажатии этой командой своей кнопки.

В приведенной схеме HL1, HL 2 — сигнальные лампы, Sb 1, Sb 2 — кнопки, которыми пользуются команды (находятся на столах, за которыми сидят участники игры), Sb 3 — кнопка на пульте управления ведущего, VS 1, VS 2 — тиристоры, управляющие работой лампочек. На диодах VD 6 — VD 9 собран двухполупериодный выпрямитель.

При нажатии ведущим кнопки Sb 3 одновременно загораются обе лампочки и раздаётся звуковой сигнал, по окончании которого начинается отсчет времени. Ток лампочки HL 1 протекает по цепи: точка А, кнопка Sb 4, лампочка HL 1, диод VD 3, кнопка Sb 3, точка В. Ток лампочки HL 2 протекает по цепи: точка А, кнопка Sb 4, лампочка HL 2, диод VD 4, кнопка Sb 3, точка В. При протекании тока по цепи: точка А, кнопка Sb 4, резистор R 5, обмотка реле К1, диоды VD 2, VD 3 ( VD5, VD 4 ), кнопка Sb 3, точка В контакты реле К1 замыкаются и участники слышат звуковой сигнал.

Допустим, ответ первой команды готов и они нажали кнопку Sb 1. При этом током разрядки конденсатора С2 заряжается конденсатор С3 , и при определенном напряжении на нём тиристор VS 1 открывается и загорается лампочка HL 1. В результате суммарное напряжение на диоде VD 2 и тиристоре VS 1 становится чуть больше 1 В, поэтому при нажатии второй командой своей кнопки ( Sb 2) тиристор VS 2 не откроется.

Варианты подбора содержания могут быть самыми разными в зависимости от класса, уровня подготовки учащихся, их интересов и других факторов. Мы приводим один из вариантов содержания брейн-ринга, который с успехом проводился среди 9-х, 10-х и 11-х классов гимназии № 2 г. Брянска. Вопросы подобраны таким образом, что не требуют углубленного изучения физики, поэтому они могут использоваться в классах и школах любого направления — гуманитарного, физико-математического и др.

1. Сосуды из необожженной глины обладают такой любопытной особенностью, что налитая в них вода становится прохладнее, чем окружающие предметы. В чем состоит секрет охлаждающего действия этих сосудов?

2. На одну чашку рычажных весов поставлено ведро, до краев наполненное водой, на другую — точно такое же ведро, тоже полное до краев, но в нем плавает кусок дерева. Какое ведро перетянет?

3. Все знают, как опасно для человека прикосновение к электрическим проводам троллейбуса или высоковольтной линии, когда они под напряжением. Такое прикосновение смертельно для человека и крупных животных. Чем же объяснить, что птицы совершенно спокойно и безнаказанно усаживаются на провода?

4. Франклин говорил, что разрядом электрического тока от батареи он не мог убить мокрую крысу, в то время как сухая крыса мгновенно погибала от такого же разряда. Чем это вызвано?

5. К веревке, пропущенной через блок, подвешен груз, который в точности уравновешивает обезьяну, находящуюся на другом конце веревки. Что произойдет с грузом, если обезьяна начнет карабкаться вверх по веревке?

6. По третьему закону Ньютона сила, с которой лошадь действует на сани, равна силе, с которой сани действуют на лошадь. Почему же сани всегда двигаются за лошадью, а не наоборот?

7. Лучшие прыгуны на Земле преодолевают высоту 2 метра и больше. Как высоко они прыгали бы на Луне, где сила тяжести в 6 раз меньше?

8. Как поступить, чтобы быстрее остудить горячий чай: сразу долить в него сливки, а затем выждать 5 минут, или сначала выждать 5 минут, в после добавить сливки. Если считать, что от перемены мест слагаемых сумма не меняется, можно поступать как угодно. Однако всегда ли конечный результат не зависит от последовательности действий?

Представьте себе, что можно было бы просверлить через нашу планету сквозной колодец, прорезающий ее по диаметру. Как вы думаете, что было бы с Вами, если бы Вы упали в такой бездонный колодец (о сопротивлении воздуха на время забудем)? Разбиться о дно Вы не можете, дна здесь не существует, но где же Вы остановитесь?