РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНИКИ

Электронная игровая приставка для велотренажера

Осуществлена разработка электронных устройств, которые позволяют превратить скучные и однообразные занятия спортом в увлекательную компьютерную игру. При разработке электроники был применен микроконтроллер фирмы Microchip PIC16F877-20. Связь с компьютером реализована по интерфейсу RS-232. Представлена упрощенная (начальная) версия электронного устройства. Сделайте заказ в нашей компании, и для вас будет выполнена качественная разработка цифровых и аналоговых электронных устройств любой сложности для домашнего и промышленного применения.

 

 

Разработка предлагаемого вашему вниманию электронного устройства выполнена для производителей тренажеров, желающих усовершенствовать свою продукцию. В настоящее время все более популярными становятся различные спортивные тренажеры, укрепляющие, как известно, наше бесценное здоровье, убирающие лишний вес, позволяющие приобрести стройную фигуру и т.д. Их общий недостаток, на мой взгляд, в том, что заниматься продолжительное время однообразными движениями довольно скучно, и человек, сначала с большим воодушевлением начав тренировки, через некоторое время начинает испытывать скуку, утомление и нежелание заниматься на тренажере, что приводит, как правило, к прекращению спортивных занятий. Но выход есть! Стоит вспомнить, как все мы любим компьютерные игры, начиная от простейшего, всемирно известного "Тетриса" и кончая захватывающими играми с применением шлема виртуальной реальности. Описываемое в этой статье устройство позволяет совместить занятия на велотренажере с увлекательной компьютерной игрой, делая тренировки приятными и нескучными. Вспомните, например, как трудно было когда-то оторваться от известных игр "Diablo II", "Quake", "Need for Speed" или "Vampire", к примеру. Оборудование велотренажера компьютером с использованием этого устройства позволит привлечь большее количество постоянных посетителей в тренажерный зал, а тем, у кого такой тренажер установлен дома, доставит много радости, сделав надоевшие тренировки увлекательными и неповторимыми.

 

Описание устройства (игровой приставки к велотренажеру)

 

Устройство подключается к порту СОМ1 или СОМ2 компьютера кабелем длиной до 5-ти метров. На тренажере устанавливаются:

 

1. Датчик направления вращения педалей.

2. Две кнопки для выполнения каких-либо действий в игре, например, стрельбы и удара дубинкой.

3. Датчик поворота руля. Здесь возникают некоторые сложности. Дело в том, что руль у велотренажера не поворачивается. Неплохим выходом из этого положения является установка на руле слева и справа рычагов ручных тормозов, при нажатии на которые, нажимается соответствующая, встроенная в них, кнопка для поворота налево или направо.

 

Для завершения картины необходима игра для компьютера. Можно использовать, например, симулятор мотоцикла "Road Rash" или что-нибудь подобное, готовое. Необходимо только переделать управление в ней, так как устройство передает данные по интерфейсу RS-232. Достаточно будет написать соответствующий драйвер, что несомненно можно сделать достаточно быстро. Но можно, конечно, создать что-то свое, оригинальное.

 

Параметры интерфейса RS-232 и передаваемые данные

 

Устройство имеет следующие параметры интерфейса RS-232: 1. Асинхронный режим, полный дуплекс; 2. Скорость передачи 115200 бит/с; 3. Биты данных - 8 бит; 4. Четность - нет; 5. Стоповые биты - 1 бит.

Биты данных:

 

0 бит: 1 - замыкание геркона на датчике при вращении педалей вперед; 0 - вращение педалей назад или передача изменения состояния кнопок.

 

1 бит: 1 - замыкание геркона на датчике при вращении педалей назад; 0 - вращение педалей вперед или передача изменения состояния кнопок.

 

2 бит: не используется, передается "0".

 

3 бит: 1 - замкнуты контакты SB1; 0 - разомкнуты контакты SB1.

 

4 бит: 1 - замкнуты контакты SB2; 0 - разомкнуты контакты SB2.

 

5 бит: 1 - замкнуты контакты SB3; 0 - разомкнуты контакты SB3.

 

6 бит: 1 - замкнуты контакты SB4; 0 - разомкнуты контакты SB4.

 

7 бит: не используется, передается "0".

 

Передача данных производится только при изменении состояния кнопок или датчика вращения педалей. Если передача данных вызвана изменением состояния одной из 4-х кнопок, без изменения состояния датчика вращения педалей, то оба бита D0 и D1 передаются сброшенными в состояние "0".

 

Режим теста игровой приставки к велотренажеру

 

Режим теста запускается нажатием кнопки "test". Производит постоянную передачу данных о состоянии всех кнопок и датчиков. Выход из режима - повторное нажатие.

 

Принципиальная схема игровой приставки к велотренажеру

 

 

Техническое описание разработки электроники для игровой приставки

 

Устройство собрано на микроконтроллере фирмы Microchip PIC16F877-20I/P. Применение этого микроконтроллера может показаться избыточным для столь простой схемы, но поскольку в следующей версии планируется подключать к этому устройству разные дополнительные датчики и исполнительные устройства, то иметь некоторый запас по выводам портов, ADC и объему RAM/ROM весьма целесообразно. Этот микроконтроллер имеет встроенный USART, что очень удобно для организации интерфейса RS-232.

 

В качестве датчика направления и скорости вращения педалей (на схеме "sensor") применены двенадцать герконов, расположенных по кругу на корпусе тренажера, между стенкой корпуса и правой педалью, объединенных в три группы по четыре штуки. На педали, напротив места расположения герконов, закреплен постоянный магнит. Вращение педалей вызывает поочередное замыкание герконов. Каждая из трех групп подключается к соответствующей ей линии Q1, Q2 или Q3. Расположение герконов, в соответствии с группами, следующее: Q1, Q2, Q3, Q1, Q2, Q3... и т.д. При вращении педалей вперед герконы должны замыкаться с следующем порядке: Q1, Q2, Q3, Q1, Q2, Q3... и т.д. На датчике вращения педалей количество герконов может быть любым, но кратно трем. За один полный оборот педалей данные о вращении педалей передаются столько же раз, сколько герконов использовано в датчике.

 

Соединение устройства с датчиком "sensor", также как и со всеми кнопками, расположенными на руле, должно быть выполнено экранированными кабелями, с целью исключения возможных наводок. В качестве HA1 применен пьезокерамический излучатель иностранного производства. Для замены можно порекомендовать отечественные ЗП-1 или ЗП-3. Тактовая частота микроконтроллера 20MHz. Конденсаторы С1 и С2 можно не устанавливать. На конденсаторе С3 должно быть сформировано напряжение -12V...-13V. Такое же напряжение, но положительной полярности формируется на конденсаторе С4. Оно не должно быть более 15V. Операционный усилитель К553УД2 можно заменить на другой. Эта микросхема была выбрана из-за того, что имеет хорошие параметры и весьма низкую цену. Вместо стабилитрона КС147А можно поставить диод КД522, КД521 или какой-либо другой.

 

Прошивка микроконтроллера игровой приставки для велотренажера

 

Для правильной работы программы, при записи её в микроконтроллер PIC16F877-20, следует запретить работу сторожевого таймера WDT (WDTE=OFF), разрешить работу таймера PWRT (PWRTE=ON), разрешить работу схемы формирования сигнала сброса при падении напряжения питания BOR (BODEN=ON), режим работы кварцевого генератора FOSC=HS; остальные параметры бита конфигурации: LVP=OFF, WRT=OFF, DEBUG=OFF. Конфигурация микроконтроллера не прописана в файле программы (прошивки).

 

Особенности устройства и рекомендации по сборке игровой приставки к велотренажеру

 

Электронное устройство получается довольно компактным и может быть собрано в пластмассовом корпусе G-438 иностранного производства, имеющимся в продаже в магазине "Чип и Дип", или в любом другом подходящем корпусе. Для ввода в него кабелей следует использовать четыре кабельных ввода. Например, MGB12-07G. Из экономии места и средств, кабель RS-232 не подключается к устройству посредством разъема, а входит в него через кабельный ввод и распаивается на плату. Все кабели, кроме кабеля питания, экранированные. Герконы датчика "sensor" - любые малогабаритные, размещаются на плате в форме круга и закрываются все вместе пластмассовым кожухом, из которого выходит кабель для подключения к устройству.

 

Технические характеристики игровой приставки для велотренажера

 

• Напряжение питания устройства: ~220В;
• Потребляемая мощность: 1Вт.

 

ПроектN4. Разработка электроники для оборудования тренажеров выполнена Александром Петровичем Протопоповым (г. Москва). Сайт автора-разработчика: https://razrabotka.pro.