智能篮球记分牌

应用和在线服务

	Arduino IDE
	MIT App Inventor Android IDE

关于这个项目

我过去经常进行篮球训练，我总是跟踪各部分的统计数据（投篮次数、得分、失误等）。跟踪这些数字有点无聊且难以完成。智能球可以用于此，但它们有一些缺点：

• 如果您想使用多个球进行训练，则需要购买多个（昂贵的）智能球。
• 准确性不太好。
• 球的耐用性。

在我之前的项目智能篮球记分牌原型中，我使用 Avnet SmartEdge 设备来测试跟踪我的篮球锻炼的方法。我使用加速度传感器来检测击球和接近传感器来检测分数。现在，这个项目的想法是为篮球记分牌任务实现一个明确的解决方案。

版本

在项目开始时，我使用了我在家里可用的硬件组件并开发了所需的软件（Arduino 和 Android）。第一个版本 (1.1.0) 被证明运行良好，因此我决定进行一些更改以使用更便宜的组件并实施一些软件改进。第二个版本（2.0.0）更好，享受。

第 1 步：Arduino

硬件

您可以在 Things 部分看到 2.0.0 版本的硬件组件列表。

这些是从 1.1.0 版到 2.0.0 版的主要变化：

• Arduino Mega 2560 => 改为 Arduino Nano R3
• Bluetooth Shield => 改为 HC-05 蓝牙模块
• 可充电锂离子电源 => 改为 9V 电池
• DHT22 温度和湿度传感器 => 已添加。

关于本项目中使用的其他组件的一些注意事项：

• E18-D80NK 红外接近传感器：本项目中可以使用其他接近传感器，但请记住，最好使用不受阳光干扰的传感器，例如这个。
• SW420 振动传感器：本项目中可以使用其他振动传感器，这个非常好用。

两个版本的 Arduino 原理图可在原理图部分找到。

软件

我使用 Arduino IDE 开发 Arduino 代码，使用以下策略进行编程：

• 初始化（变量、LED、蓝牙等）后，它会持续监控传感器的状态。
• 如果接近传感器检测到球的存在，则意味着射门刚刚发生并且得分。
• 如果振动传感器检测到一些运动，则意味着刚刚发生了一次射击，但它会等待 2 秒（最长）来做出决定。
• 此时，如果接近传感器检测到球的存在，它（立即）知道这是一个得分。
• 在 2 秒的时间结束时，如果接近传感器没有检测到球的存在，它就知道这是一个失误。
• Arduino 通过蓝牙通知 Android 刚刚发生了一次击球（得分或未命中）。
• 进程重新启动。

这些是从 1.1.0 版到 2.0.0 版的主要变化：

• 将支持从蓝牙屏蔽更改为 HC-05 蓝牙模块
• 添加对 DHT22 温湿度传感器的支持
• 改进逻辑以检测投篮、得分和失误，并更好地发出 LED 信号。

两个版本的 Arduino 代码可在代码部分找到。

第 2 步：安卓

我使用 MIT App Inventor 开发 Android 代码，使用以下策略进行编程：

• 初始化（投篮、得分、失误、蓝牙等）后，它会等待按下“开始”按钮。
• 当按下“开始”按钮时，它会持续监控蓝牙连接。
• 每次收到任何数据时，它都会更新板并播放正确的通知声音。
• 重复该过程，直到按下“暂停”按钮。
• 有一些按钮可以选择蓝牙设备、重置计数，还有一些额外的按钮可以在必要时调整电路板。

这些是从 1.1.0 版到 2.0.0 版的主要变化：

• 将布局从纵向更改为横向。
• 添加光、湿度、温度和热指数。
• 改进调整按钮。
• 添加使屏幕始终开启的功能。
• 在所有按钮中添加按下声音。
• 添加了每次达到 50 次射击标记（50、100、150 等）时发出警告的功能。

代码部分提供了两个版本的Android代码。

第 3 步：篮球板设置

这是我经常用来做篮球训练的原始篮球板。

首先，我取下了箍下面的塑料盖，并在接近传感器上打了一个洞。

然后我做了一个小孔来固定振动传感器。

由于其弯曲，我无法将传感器直接连接到塑料盖上，因此我使用 MDF 为传感器构建了一个支撑。

我用一些螺栓和螺母固定了接近和振动传感器。

然后我连接了其他组件。

是时候进行冒烟测试了。

最后，我在篮球板上安装了所有东西。

第 4 步：篮球锻炼测试

现在是测试一切的时候了。

大结局……表演时间到了！

第 5 步：最终考虑

• 事实证明，该系统非常准确，几乎没有误报和漏报。
• 使用该系统实时了解训练数据和训练后的数据真是太棒了。

玩得开心...

代码

• Arduino 代码 (1.1.0)
• Android 代码 (1.1.0)
• Arduino 代码 (2.0.0)
• Android 代码 (2.0.0)

Arduino 代码 (1.1.0)Arduino

//----------------------------------------- -------------------------------//// 文件名：Scoreboard.ino //// 描述：智能篮球记分板/ /// 版本 :1.1.0 //// 作者 :Marcelo Avila de Oliveira  ////-------------------- -------------------------------------------------- -----////----------------------------------------- -----------------------------------//// 定义 ////------ -------------------------------------------------- --------------------//// 打开调试模式// #define DEBUG// #define DEBUG_PROX// #define DEBUG_VIBR//----- -------------------------------------------------- ---------------------//// 常数 ////-------------------- -------------------------------------------------- ------//// PINSconst int prox_pin =2;const int vibr_pin =3;const int led_r_pin =4;const int led_g_pin =5;const int led_b_pin =6;// TIMEconst unsigned long wait_interval =3000;/ / MATHconst 浮点百分比_to_bright_factor =100 * log10(2 ) / log10(255);//---------------------------------------- -----------------------------------//// 变量 ////------ -------------------------------------------------- --------------------//// TIMEunsigned long wait_time;// STATUSboolean prox =false;boolean vibr =false;boolean wait =false;//--- -------------------------------------------------- ---------------//// 功能（设置）////--------------- -------------------------------------------------- -----------//void setup() { // 初始化引脚 pinMode(prox_pin, INPUT); pinMode（vibr_pin，输入）； pinMode（led_r_pin，输出）； pinMode（led_g_pin，输出）； pinMode（led_b_pin，输出）； set_led(5, 100); // 启动串行通信 Serial.begin(9600); // 启动蓝牙通信 setup_bluetooth(); set_led(4, 100); #ifdef DEBUG Serial.println("板子还活着"); Serial.println(); #endif}void setup_bluetooth() { #ifdef DEBUG Serial.println("设置蓝牙"); Serial.println(); #endif Serial1.begin(38400); // 设置波特率 Serial1.print("\r\n+STWMOD=0\r\n"); // 设置工作在从机模式 Serial1.print("\r\n+STNA=Arduino\r\n"); // 设置名称 Serial1.print("\r\n+STOAUT=1\r\n"); // 允许配对设备连接我 Serial1.print("\r\n+STAUTO=0\r\n"); // 这里应该禁止自动连接 delay(2000); // 这个延迟是必需的。 Serial1.print("\r\n+INQ=1\r\n"); // 使从机可查询延迟(2000); // 这个延迟是必需的。 while (Serial1.available()) { // 清除数据延迟(50); Serial1.read(); }}//---------------------------------------------- ------------------------------//// 功能（灯光）////-------- -------------------------------------------------- ------------------//int percent_to_bright(int percent) { // PERCENT:// 0..100 // RETURN BRIGHT // 255..0 return 256 - pow(2, percent / percent_to_bright_factor);}void set_led(int color, int Bright) { // COLOR:// 0 =GREEN // 1 =YELLOW // 2 =RED // 3 =CYAN // 4 =BLUE / / 5 =洋红色 // 6 =白色 // // BRIGHT:// 0 =OFF // .. // 100 =MAX #ifdef DEBUG Serial.println("设置 LED"); Serial.println(); #endif if (color <0 || color> 6 || Bright <0 || Bright> 100) { return; } int led_r_bright =255; int led_g_bright =255; int led_b_bright =255; int Bright_aux =percent_to_bright(bright); switch (color) { case 0:// 绿色 led_g_bright =Bright_aux;休息; case 1:// 黄色 led_r_bright =Bright_aux; led_g_bright =Bright_aux;休息; case 2:// RED led_r_bright =Bright_aux;休息; case 3:// 青色 led_g_bright =Bright_aux; led_b_bright =Bright_aux;休息; case 4:// BLUE led_b_bright =Bright_aux;休息;案例 5：// MAGENTA led_r_bright =Bright_aux; led_b_bright =Bright_aux;休息;案例 6：// 白色 led_r_bright =Bright_aux; led_g_bright =Bright_aux; led_b_bright =Bright_aux;休息;模拟写入（led_r_pin，led_r_bright）；模拟写入（led_g_pin，led_g_bright）；模拟写入（led_b_pin，led_b_bright）；返回;}// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -------------------------------//// 功能（检查）////------- -------------------------------------------------- -------------------//void check_prox() { if (!prox) { if(digitalRead(prox_pin) ==LOW) { #ifdef DEBUG_PROX Serial.println( "检测到接近"); Serial.println(); #endif prox =true;如果 (!vibr) { 等待 =真;等待时间 =毫秒（）+ 等待间隔； } set_shot(1); } }}void check_vibr() { if (!prox &&!vibr) { if(digitalRead(vibr_pin) ==HIGH) { #ifdef DEBUG_PROX Serial.println("检测到振动"); Serial.println(); #endif vibr =true;等待=真；等待时间 =毫秒（）+ 等待间隔； set_led(1, 100); } }}void check_wait() { if (wait &&millis()> wait_time) { if (!prox) { set_shot(0); } 重启（）; }}//---------------------------------------------- ------------------------------//// 函数 (MIS) ////-------- -------------------------------------------------- ------------------//void set_shot(int mode) { // MODE:// 0 =错误射击（未命中）// 1 =正确射击（得分）如果(模式 ==0) { set_led(2, 100); } else { set_led(0, 100); Serial1.print（模式）；延迟（1000）；}无效重置（）{振动=假；代理 =假；等待=假； set_led(4, 100);}//---------------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - - - - //// 主要的 //// - - - -------------------------------------------------- ---------------------//void loop() { check_prox(); check_vibr(); check_wait();}

Android 代码 (1.1.0)Java

无预览（仅限下载）。

Arduino 代码 (2.0.0)Arduino

//----------------------------------------- -------------------------------//// 文件名：Scoreboard.ino //// 描述：智能篮球记分板/ /// 版本 :2.0.0 //// 作者 :Marcelo Avila de Oliveira  ////-------------------- -------------------------------------------------- -----////----------------------------------------- -----------------------------------//// 图书馆 ////------ -------------------------------------------------- --------------------//// 温度和湿度库#include "DHT.h"// 多串行库#include "SoftwareSerial.h"//- -------------------------------------------------- -------------------------//// 定义 ////---------------- -------------------------------------------------- ----------//// 打开调试模式// #define DEBUG// #define DEBUG_BLUE// #define DEBUG_PROX// #define DEBUG_VIBR// #define DEBUG_DHT// DHT SENSOR#define DHTPIN 7#define DHTTYPE DHT22DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);//蓝牙模块LE (RX, TX)SoftwareSerial Bluetooth(10, 11);//--------------------------------- ------------------------------------------//// 常量 /// /------------------------------------------------- ---------------------------//// PINSconst int prox_pin =2;const int vibr_pin =3;const int led_r_pin =4;const int led_g_pin =5;const int led_b_pin =6;// TIMEconst unsigned long wait_interval =2000;const unsigned long dht_interval =10000;// MATHconst float percent_to_bright_factor =100 * log10(2) / log10---(255); -------------------------------------------------- -----------------------//// 变量 ////----------------- -------------------------------------------------- --------//// TIMEunsigned long wait_time;unsigned long dht_time;// HUMIDITY &TEMPERATUREfloat humi, temp, heat;// STATUSboolean prox =false;boolean vibr =false;boolean wait =false;// -------------------------------------------------- --------------------------//// 功能（设置）////------------ ------------------------ ----------------------------------------//void setup() { // 初始化PINS pinMode(prox_pin, INPUT); pinMode（vibr_pin，输入）； pinMode（led_r_pin，输出）； pinMode（led_g_pin，输出）； pinMode（led_b_pin，输出）； // 设置 LED 洋红色 set_led(5, 100); // 启动串行通信 Serial.begin(9600); // 启动蓝牙通信 setup_bluetooth(); // 启动 DHT 传感器 dht.begin(); // 设置 LED 蓝色 set_led(4, 100); #ifdef DEBUG Serial.println("板子还活着"); Serial.println(); #endif}void setup_bluetooth() { #ifdef DEBUG_BLUE Serial.println("设置蓝牙"); Serial.println(); #endif // 设置波特率 Bluetooth.begin(9600); // 清除任何可用数据 while (Bluetooth.available()) { delay(50);蓝牙.read(); }}//---------------------------------------------- ------------------------------//// 功能（灯光）////-------- -------------------------------------------------- ------------------//int percent_to_bright(int percent) { // PERCENT:// 0..100 // RETURN BRIGHT // 255..0 return 256 - pow(2, percent / percent_to_bright_factor);}void set_led(int color, int Bright) { // COLOR:// 0 =GREEN // 1 =YELLOW // 2 =RED // 3 =CYAN // 4 =BLUE / / 5 =洋红色 // 6 =白色 // // BRIGHT:// 0 =OFF // .. // 100 =MAX #ifdef DEBUG Serial.println("设置 LED"); Serial.println(); #endif if (color <0 || color> 6 || Bright <0 || Bright> 100) { return; } int led_r_bright =255; int led_g_bright =255; int led_b_bright =255; int Bright_aux =percent_to_bright(bright); switch (color) { case 0:// 绿色 led_g_bright =Bright_aux;休息; case 1:// 黄色 led_r_bright =Bright_aux; led_g_bright =Bright_aux;休息; case 2:// RED led_r_bright =Bright_aux;休息; case 3:// 青色 led_g_bright =Bright_aux; led_b_bright =Bright_aux;休息; case 4:// BLUE led_b_bright =Bright_aux;休息;案例 5：// MAGENTA led_r_bright =Bright_aux; led_b_bright =Bright_aux;休息;案例 6：// 白色 led_r_bright =Bright_aux; led_g_bright =Bright_aux; led_b_bright =Bright_aux;休息;模拟写入（led_r_pin，led_r_bright）；模拟写入（led_g_pin，led_g_bright）；模拟写入（led_b_pin，led_b_bright）；返回;}// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -------------------------------//// 功能（检查）////------- -------------------------------------------------- -------------------//void check_prox() { if (!prox) { // 仅当未检测到接近时才检查接近度 if(digitalRead(prox_pin) ==LOW) { #ifdef DEBUG_PROX Serial.println("检测到接近"); Serial.println(); #endif // 设置 LED 绿色 set_led(0, 100);发送数据（2）；代理 =真；如果 (!vibr) { 等待 =真;等待时间 =毫秒（）+ 等待间隔； } } }}void check_vibr() { if (!prox &&!vibr) { // 仅当未检测到接近和振动时才检查振动 if(digitalRead(vibr_pin) ==HIGH) { #ifdef DEBUG_VIBR Serial.println("检测到振动"); Serial.println(); #endif // 设置 LED 黄色 set_led(1, 100);振动 =真；等待=真；等待时间 =毫秒（）+ 等待间隔； } }}void check_wait() { if (wait &&millis()> wait_time) { if (!prox) { // SET LED RED set_led(2, 100);发送数据（1）； } 重启（）; }}void check_dht() { if (!prox &&!vibr) { // 只有在没有检测到振动时才检查 DHT if (millis()> dht_time) { humi =dht.readHumidity(); temp =dht.readTemperature();热 =dht.computeHeatIndex(temp, humi, false); #ifdef DEBUG_DHT Serial.print("湿度："); Serial.print(humi); Serial.println("%"); Serial.print("温度：");串行打印（温度）； Serial.println("C"); Serial.print("标题索引：");串行打印（热）； Serial.println("C"); Serial.println(""); #endif send_data(0); dht_time =毫秒（）+ dht_interval； } }}//-------------------------------------------- -------------------------------//// 函数（MIS）////------- -------------------------------------------------- -------------------//void send_data(int shot) { // SHOT:// 0 =无数据 // 1 =错误的射击（未命中）// 2 =右击（得分）Bluetooth.print（humi）；蓝牙打印（温度）；蓝牙.打印（加热）；蓝牙.打印（拍摄）； #ifdef DEBUG_BLUE Serial.println("蓝牙发送"); Serial.println(); #endif}void reset() { vibr =false;代理 =假；等待=假；延迟（1000）； // 设置 LED 蓝色 set_led(4, 100);}//----------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -//// 主要的 //// -------------------------------------------------- --------------------------//void loop() { check_prox(); check_vibr();检查等待（）； check_dht();}

Android 代码 (2.0.0)Java

无预览（仅限下载）。

示意图