Электронная мишень на Arduino Nano: режимы, схема, сборка

Проекты · 10 апреля 2025

Проект мишени, которая считает попадания, сигналит светом и звуком и управляется с ИК-пульта. Три режима сложности, дисплей Nokia 5110 и датчик SW-520D.

Что умеет устройство

Электронная мишень фиксирует попадания пластиковых или металлических шариков, подтверждает их светом и звуком и выводит счёт на дисплей. Чтобы стрельба не сводилась к простому подсчёту очков, в проект заложены три режима сложности, так что мишенью можно проверять не только меткость, но и скорость реакции стрелка. Поскольку мишень стоит на удалении, меню управляется дистанционно, с любого пульта ДУ: используются клавиши «Вверх», «Вниз», «ОК», а для возврата на верхний уровень предусмотрен «Выход».

При подаче питания мигают красный и зелёный светодиоды, зуммер дважды подаёт сигнал, после чего на экране появляется главное меню с выбором режима.

Три режима стрельбы

EASY — самый простой вариант. После подтверждения старта зуммер пищит одну секунду и загорается красный светодиод: мишень начала опрашивать датчик вибрации. При попадании красный светодиод гаснет, зажигается зелёный, зуммер 4 секунды звучит на высокой ноте, а счётчик на экране увеличивается на единицу. Затем снова включается красный светодиод, и цикл повторяется.

MEDIUM добавляет параметр RANDOM TIME — время в секундах, в течение которого мишень активна. Его задают в пределах от 3 до 99 секунд. После нажатия «ОК» зуммер включается на секунду, оба светодиода погашены, и программа выбирает случайное число от 3 секунд до установленного значения. Красный светодиод показывает, что мишень ждёт выстрела. Успел попасть за выпавший интервал — плюс один балл, не успел — балл снимается, с соответствующим световым и звуковым сигналом. Интервал каждый раз новый, но всегда в заданных границах.

HARD начинается с экрана настроек. SHOOT TIME — общее время активности мишени, от 1 до 999 секунд. SHOOT INTERVAL — пять значений от 1 до 99 секунд, каждое задаёт промежуток, в течение которого мишень доступна для поражения. Клавиша «ОК» сохраняет параметр и переводит курсор к следующему. В игре слева показывается число попыток (TRY), справа — число удачных попаданий (HIT). Попадание засчитывается, если оно уложилось в текущий интервал; интервалы чередуются по кругу, а промах уменьшает счёт. Игра продолжается, пока не истечёт SHOOT TIME.

Комплектующие

• Плата Arduino Nano — компактная и программируется без дополнительных средств; с задачей справилась бы любая плата линейки.
• Графический ЖК-дисплей 84х48 от Nokia 5110 на контроллере Philips PCD8544.
• Красный и зелёный светодиоды; в исходном проекте использован готовый модуль KY-011.
• Пьезоэлектрический излучатель без встроенного генератора — это позволяет управлять частотой звука и не нагружает выход микроконтроллера.
• Модуль ИК-приёмника KY-022 на микросхеме TSOP1738.
• Датчик вибрации SW-520D: из нескольких опробованных вариантов он показал самую стабильную работу, без единого сбоя за время испытаний.

Схема подключения

Удар шарика даёт очень короткий импульс, поэтому датчик вибрации подключён к входу внешнего прерывания. У Arduino для этого подходят пины 2 и 3, в проекте выбран пин 2. Вывод D2 подтянут к плюсу питания резистором 10 кОм, чтобы исключить наводки и ложные срабатывания. Светодиоды включены через защитные резисторы 330 Ом. Дисплей Nokia 5110 рекомендуется питать от 3,3 В, иначе он может выйти из строя.

Чувствительная пластина

Стрельба ведётся по ударопрочной пластине из твёрдого материала, который не гасит удар, а распределяет вибрацию по всей поверхности. В исходном проекте это кусок фольгированного гетинакса. С тыльной стороны крепится датчик, с лицевой — распечатанное на бумаге изображение мишени. Датчик притягивают пластиковыми хомутами: двусторонний скотч и термоклей не годятся, крепление должно выдерживать сильные встряски.

Пластину можно вынести от схемы на четырёхжильной витой паре; если у кабеля есть экран, его лучше соединить с минусом питания. Сигнал SW-520D в покое зависит от угла наклона — такова его конструкция. Для мишени это неважно: программа запоминает последнее состояние как покой и любое его изменение считает выстрелом.

Программная часть

Сначала нужно один раз выяснить коды клавиш своего пульта. Для этого подключают библиотеку IRremote.h и загружают короткий скетч, который включает приёмник на пине 8 и печатает в монитор порта (9600 бод) шестнадцатеричный код каждой нажатой клавиши. Нажимают по очереди «Вверх», «Вниз», «Вправо», «Влево», «ОК», «Exit» и записывают результат. У разных пультов коды разные; в примере клавише «Вверх» соответствовал код 0x2FD9867, «ОК» — 0x2FD50AF. Полученные значения прописываются в основном скетче в директивах #define.

Для дисплея нужны ещё две библиотеки: Adafruit_PCD8544.h и Adafruit_GFX.h. Основная программа назначает обработчик внешнего прерывания на выводе D2 строкой attachInterrupt(0, shoot, CHANGE), настраивает выводы светодиодов и зуммера, запускает ИК-приёмник и дисплей с контрастом 45. Звук формируется программно: две функции выдают на зуммер пачки импульсов разной длительности, получая низкий и высокий тон. Отдельная функция отрисовывает экраны меню и режимов, а основной цикл разбирает команды пульта: перемещает курсор по меню и меняет параметры, причём значения идут по кругу — например, RANDOM TIME после 3 при уменьшении переходит к 99.

← Все статьи