Сборка защищённой IoT‑головоломки (Puzzle Box) на базе Arduino MKR Bundle

Компоненты и материалы

Arduino MKR IoT Bundle

Включает MKR1000, серво, LCD, зуммер, RGB‑LED, 3 потенциометра и прочее

1

Приложения и сервисы

• Blynk (iOS/Android) — для задания секретного кода через слайдеры

О проекте

Примечание: Урок может быть устаревшим. Актуальная версия здесь.

Хранить ценности в сейфе неудобно. Сделаем свой «секретный ящик» из картона и компонентов MKR IoT Bundle. Не гарантируем взломостойкость, но весело и отвлекает от настоящих ценностей. Лучше прячьте туда конфеты!

Суть

Крышка держится сервоприводом. Чтобы открыть, нужно три потенциометра выставить в правильную комбинацию. Код задаётся в приложении Blynk. RGB‑LED подсказывает: чем ближе к правильному значению, тем «теплее» цвет (синий → голубой → жёлтый → красный). При угадывании зуммер играет мелодию (тема «Звёздных войн»), серво открывает крышку.

Используемые компоненты набора: зуммер, RGB‑LED, 3 потенциометра, LCD‑экран, сервопривод.

Цели обучения

• Знакомство с платформой Blynk
• Подключение и работа с LCD‑экраном
• Воспроизведение мелодии на зуммере

Хотите узнать больше?

Этот урок входит в серию экспериментов с MKR1000 и IoT. Все проекты собраны из компонентов MKR IoT Bundle:

• I Love You Pillow
• Puzzle Box (этот)
• Pavlov's Cat
• The Nerd
• Plant communicator

Знакомство с Blynk

Blynk — популярное мобильное приложение для IoT, позволяет управлять Arduino через интернет. Основано на Kickstarter, выгодно отличается документацией и простотой.

Начало работы с Blynk

1. Скачайте приложение, создайте аккаунт.
2. New Project → назовите, выберите устройство Arduino MKR1000, тип связи WiFi.
3. На почту придёт Auth Token — уникальный ключ проекта.
4. В Arduino IDE: Скетч → Подключить библиотеку → Управление библиотеками → найдите Blynk и установите (в Web Editor загрузится автоматически при #include <BlynkSimpleWiFiShield101.h>).

Тестовый скетч для проверки связи со слайдерами (V1, V2, V3):

#include <WiFi101.h>
#include <BlynkSimpleWiFiShield101.h>

const char* ssid = SECRET_SSID;
const char* password = SECRET_PSWD;
char auth[] = SECRET_TOKEN;

int SliderValueOne = 1;
int SliderValueTwo = 1;
int SliderValueThree = 1;

BLYNK_WRITE(V1) { SliderValueOne = param.asInt(); }
BLYNK_WRITE(V2) { SliderValueTwo = param.asInt(); }
BLYNK_WRITE(V3) { SliderValueThree = param.asInt(); }

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Blynk.begin(auth, ssid, password);
}

void loop() {
  int Temp_Slider_One_value = SliderValueOne;
  int Temp_Slider_Two_value = SliderValueTwo;
  int Temp_Slider_Three_value = SliderValueThree;
  Blynk.run();
  if (Temp_Slider_One_value != SliderValueOne || Temp_Slider_Two_value != SliderValueTwo || Temp_Slider_Three_value != SliderValueThree) {
    Serial.print("New combination: ");
    Serial.print(SliderValueOne); Serial.print(" ");
    Serial.print(SliderValueTwo); Serial.print(" ");
    Serial.println(SliderValueThree);
  }
}

Работа с LCD‑экраном

Экран подключается множеством проводов. Питание 5В через резистор 220 Ом. Яркость регулируется PWM на пине A3 (0 — максимум).

analogWrite(A3, 0); // макс. яркость

Пример вывода значений потенциометров на LCD:

#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 2, d5 = 3, d6 = 4, d7 = 5;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

void setup() {
  analogWrite(A3, 0);
  Serial.begin(9600);
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("hello, world!");
}
void loop() {
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(millis() / 1000);
}

Подключение потенциометров

Три потенциометра на аналоговые входы A0, A1, A2. Значения 0‑1023映射 на 0‑9 функцией map().

int PotOne = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 9);

RGB‑LED как индикатор близости

Цвет меняется от синего (далеко) к красному (близко). Пороги: разница ≤1 — красный, ≤3 — жёлтый, ≤4 — голубой, иначе синий.

// RGB LED pins
int redPin = 6, greenPin = 8, bluePin = 7;
void setColor(int r, int g, int b) {
  analogWrite(redPin, r);
  analogWrite(greenPin, g);
  analogWrite(bluePin, b);
}
void loop() {
  setColor(0,0,255); delay(1000); // blue
  setColor(0,255,255); delay(1000); // aqua
  setColor(255,255,0); delay(1000); // yellow
  setColor(255,0,0); delay(1000);   // red
}

Интеграция с Blynk

Собираем всё вместе: Blynk задаёт комбинацию (слайдеры V1‑V3), LCD показывает текущие значения потенциометров, RGB‑LED даёт подсказку. Переменная start предотвращает повторное открытие. Сброс комбинации — все потенциометры в 0.

#include <LiquidCrystal.h>
#include <SPI.h>
#include <WiFi101.h>
#include <BlynkSimpleWiFiShield101.h>

// RGB LED
int redPin = 6, greenPin = 8, bluePin = 7;

const char* ssid = SECRET_SSID;
const char* password = SECRET_PSWD;
char auth[] = SECRET_TOKEN;

// LCD
const int rs = 12, en = 11, d4 = 2, d5 = 3, d6 = 4, d7 = 5;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

bool start = true;
int SliderValueOne = 1, SliderValueTwo = 1, SliderValueThree = 1;

BLYNK_WRITE(V1) { SliderValueOne = param.asInt(); }
BLYNK_WRITE(V2) { SliderValueTwo = param.asInt(); }
BLYNK_WRITE(V3) { SliderValueThree = param.asInt(); }

void setup() {
  pinMode(redPin, OUTPUT); pinMode(greenPin, OUTPUT); pinMode(bluePin, OUTPUT);
  analogWrite(A3, 0);
  Serial.begin(9600);
  lcd.begin(16, 2);
  Blynk.begin(auth, ssid, password);
}

void loop() {
  int Temp_Slider_One_value = SliderValueOne;
  int Temp_Slider_Two_value = SliderValueTwo;
  int Temp_Slider_Three_value = SliderValueThree;
  Blynk.run();

  if (Temp_Slider_One_value != SliderValueOne || Temp_Slider_Two_value != SliderValueTwo || Temp_Slider_Three_value != SliderValueThree) {
    Serial.print("New combination: ");
    Serial.print(SliderValueOne); Serial.print(" ");
    Serial.print(SliderValueTwo); Serial.print(" ");
    Serial.println(SliderValueThree);
  }

  int PotOne = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 9);
  int PotTwo = map(analogRead(A1), 0, 1023, 0, 9);
  int PotThree = map(analogRead(A2), 0, 1023, 0, 9);

  lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(PotOne);
  lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(PotTwo);
  lcd.setCursor(4, 0); lcd.print(PotThree);

  if (start) {
    giveColorFeedback(PotOne, PotTwo, PotThree);
    if (PotOne == SliderValueOne && PotTwo == SliderValueTwo && PotThree == SliderValueThree) {
      blinkGreenLed();
      start = false;
    }
  }
  if (!start) {
    if (PotOne == 0 && PotTwo == 0 && PotThree == 0) start = true;
  }
}

void giveColorFeedback(int p1, int p2, int p3) {
  if (abs(p1 - SliderValueOne) <= 1 && abs(p2 - SliderValueTwo) <= 1 && abs(p3 - SliderValueThree) <= 1)
    setColor(255, 0, 0); // red
  else if (abs(p1 - SliderValueOne) <= 3 && abs(p2 - SliderValueTwo) <= 3 && abs(p3 - SliderValueThree) <= 3)
    setColor(255, 255, 0); // yellow
  else if (abs(p1 - SliderValueOne) <= 4 && abs(p2 - SliderValueTwo) <= 4 && abs(p3 - SliderValueThree) <= 4)
    setColor(0, 255, 255); // aqua
  else
    setColor(0, 0, 255); // blue
}

void blinkGreenLed() {
  for (int a = 0; a < 2; a++) {
    for (int b = 0; b <= 255; b += 5) { setColor(0, b, 0); delay(5); }
    for (int b = 255; b >= 0; b -= 5) { setColor(0, b, 0); delay(5); }
  }
  for (int b = 0; b <= 255; b += 5) { setColor(0, b, 0); delay(5); }
}

Зуммер: играем «Звёздные войны»

Подключение зуммера простое (пин 1). Код воспроизводит тему.

const int c = 261, d = 294, e = 329, f = 349, g = 391, gS = 415, a = 440, aS = 455, b = 466;
const int cH = 523, cSH = 554, dH = 587, dSH = 622, eH = 659, fH = 698, fSH = 740, gH = 784, gSH = 830, aH = 880;
#define buzzerPin 1

void setup() { pinMode(buzzerPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); }
void loop() { play_jingle(); delay(3000); }

void play_jingle() {
  beep(a, 500); beep(a, 500); beep(a, 500);
  beep(f, 350); beep(cH, 150);
  beep(a, 500); beep(f, 350); beep(cH, 150); beep(a, 650); delay(500);
  beep(eH, 500); beep(eH, 500); beep(eH, 500);
  beep(fH, 350); beep(cH, 150);
  beep(gS, 500); beep(f, 350); beep(cH, 150); beep(a, 650); delay(500);
}
void beep(int note, int duration) {
  tone(buzzerPin, note, duration);
  noTone(buzzerPin);
  delay(50);
}

Сервопривод: замок коробки

Серво на пине 9. Поворот на 90° открывает крышку. Закрытие — возврат в 0°. Сброс комбинации (все потенциометры в 0) закрывает коробку.

#include <Servo.h>
Servo myservo;
int pos = 0;
void setup() { myservo.attach(9); myservo.write(0); }
void loop() { open_the_box(); delay(2000); close_the_box(); delay(2000); }
void open_the_box() { for (pos = 0; pos <= 90; pos++) { myservo.write(pos); delay(15); } }
void close_the_box() { for (pos = 90; pos >= 0; pos--) { myservo.write(pos); delay(15); } }

Сборка коробки

Чертеж коробки из 2‑мм картона в DXF: box_E5j7tnFdNC.dxf. Используйте как шаблон.

Код

Полный скетч объединяет все модули (Blynk, LCD, потенциометры, RGB, зуммер, серво). В разделе кода исходного проекта он приведён целиком; здесь опущен для краткости — см. оригинал на Hackster или GitHub.

3D‑модели и детали

Корпус из 2‑мм картона: box_E5j7tnFdNC.dxf

Схемы