夏天來了，又到了蚊子嗡嗡嗡的季節。在這一點上，國內和海外並沒有區別。
今天我們介紹的專案，就是魔改升級我們的武器——電蚊拍，讓我們與蚊子的鬥爭更加有趣一些！
升級後的電蚊拍功能包括：
新增電子裝置來檢測殺傷力
增加一個4位數的計數器，統計“擊殺數”
支援USB充電
增加“擊殺聲音”以獲得更好的體驗
window。DATA。videoArr。push（{“title”：“手把手帶你魔改一個帶擊殺音效的電蚊拍”，“vid”：“i334529gurw”，“img”：“http：//puui。qpic。cn/vpic_cover/i334529gurw/i334529gurw_hz。jpg/640”，“desc”：“”}）
創作思路
作者的想法是，聲音功能可以用DFPlayer模組很容易地在ATtiny上新增。
分數將會用一個4位7段的顯示器來顯示，它的板載TM1637只用兩根線（ATtiny的兩個IO引腳）就能驅動這個顯示器。
因為這些電子模組是在5V下執行的，而電蚊拍通常是用2節1。5V的電池的，所以順便用USB充電電池升級一下電蚊拍的電源部分。
換句話說，這次的“武器升級”都是用相對容易找到的現成的電子模組來改造的，唯一的 複雜一點的地方是在訊號計算方面，這塊是由ATtiny透過程式設計處理的。
在下面的教程分享中，假定大家都對Ardiuno和如何程式設計有一些瞭解，如果沒有，可以先學習一下Arduino基礎教程。
在開始之前還需要說明一個安全問題：
電蚊拍使用高電壓（按下按鈕時網狀物上有幾百伏的電壓），即使電流很低，在連線電池時也要注意不要接觸它或其內部電路。
注意：不要讓小孩子玩這個！
材料
對於這個“終極”電蚊拍，我們需要準備以下材料：
一個電蚊拍
Digispark pro （帶有ATtiny，在網上很容易找到）
DFPlayer （DFRobot購買）
電阻器：1Ω、1kΩ
8Ω 揚聲器
SD卡（一個小容量的卡即可，用來儲存一些聲音檔案）
鋰離子充電電池：廢舊電池
電池充電器
電位器（我用的是1MΩ的，這不是很重要，但高數值會限制透過電位器的電流消耗）
帶有TM1637的四位數LED顯示屏（確保是4位數顯示屏+TM1637，而不是隻有4位數顯示屏）
電容：470μF
開/關撥動開關
按鈕
電線（重複使用舊的電話線或網線）
工具部分，我們需要用到電烙鐵、一把熱膠槍和一臺3D印表機（一些創意來修改拍子的手柄……）
第1步：如何升級我們的電蚊拍？
如果你不關心它的工作方式，只是想要做“終極”電蚊拍，那可以跳過這個步驟。
解釋電蚊拍如何工作的資源可以在網際網路上找到。
它是振盪電路和一個將電壓提升到數百伏的電路，再加上連線到拍子的金屬網組成的。
首先遇到的問題是，找不到什麼東西可以在這裡掛上ATtiny（由於ATtiny的5伏限制，高壓側不能直接使用）。
為了解決這個問題，第二個想法是測量電流消耗。
當金屬網上發生電弧，蚊子被電殺時，一定有一些能量消耗，應該可以透過ATtiny讀取。
測量這個消耗的最好方法是測一下電流消耗，而測量電流的最簡單方法是測量電阻上的電壓，這一點ATtiny可以做到。
因此，計數蚊子的方法是在電池和電蚊拍電路之間插入一個小電阻，並監測這個電阻上的電壓。
除此之外，我們使用已經制作好的電子模組（每個功能都有一個：聲音、顯示、充電器等），所以綜合來說，這是一個相對比較簡單的電子專案了。
第2步：準備電路
主要元件有：
ATtiny （Digispark pro）
DFPlayer
USB充電器和電池
顯示器
重置按鈕
開/關開關
用於調節音量的電位器
兩個電阻和一個電容
我們最好先把它們擺放好，好確保它們能放進在手柄裡，Digispark和DFPlayer可以靠近一點，根據它們在最終模組中的位置，給其他元件留出合適的電線長度（即USB充電器上有一個USB埠，需要可以用來充電）。
第3步：拆開電蚊拍
卸下電池，拆開拍子（應該只有幾個螺絲）。
可以先看一下大概有多少空間留給我們來放附加的元件。
也可以順便看看你的拍子是否與這個教程分享中使用的拍子一樣。
需要注意的主要區別是拍子的推鈕的 “位置”。在圖中，它位於電池的號和拍子的電路之間。如果是這樣的話，就可以了（見照片）。
在某些拍子上，這個按鈕位於地線和電路之間。在這種情況下，下面修改和程式碼將不起作用。將會需要在硬體和軟體方面進行一些調整。
第4步：魔改電蚊拍
在這個步驟中，我們：
在為兩個AAA電池設計的隔間裡給電池騰出一些空間（並重新使用充電電池的電池接頭）。
第5步：構建電路並焊接元件
根據所有元件的最終位置預先進行佈局，估計一下各種線的長度，開始焊接。
在上一步中，為了清楚起見，沒有畫出地線和VCC（5V）線，但所有的地線都需要相互連線，所有的VCC都需要相互連線。
對於VCC，Digispark有3個標有5V的引腳，它們是連在一起的，可以用來重新分配給其他元件。不要使用Digispark的VIN（VIN是一個需要高於6V的電壓輸入，我們不使用它，而是使用電池充電器的5V輸出）。
建議從Digispark開始：
將Digispark焊接到DFPlayer上
將Digispark焊接到顯示屏、按鈕和電位器上
使用熱縮管避免接觸和短路（比如在Digispark和DFPlayer之間的電阻）
然後，繼續進行電蚊拍電路、電池充電器、開關的連線：
電池 到充電器 電池 輸入
電池到充電器 電池輸入
電蚊拍電路上的1歐姆電阻
電蚊拍電路的和上的電容器，注意電容器的極性！
Digispark的A12腳與按鈕相連（按鈕有兩個接頭，一個與電池連線，A12與另一個連線）
使用熱縮管來避免接觸和短路（在電容器/電阻上等）。
第6步：隔離顯示屏與電蚊拍電路
在測試中發現會遇到顯示問題——當蚊子碰到電蚊拍的網眼時，顯示屏會關閉或者出錯。
懷疑這是由於高電壓變化產生的電子干擾影響了顯示電路和連線。
修復方法很簡單，在電路上貼一些膠帶，鋁箔（電磁遮蔽），再貼膠帶。
當然，不要把鋁箔直接放在電路上……
第7步：在SD卡上載入聲音
DFPlayer播放的聲音是儲存在SD卡上的。
做法很簡單，把卡裝好，然後複製選擇的聲音：
開機時播放的聲音（“準備好進行下一場戰鬥”）
一個 “怪物被殺 ”的聲音
一個 “等級提升 ”的聲音
一些在檢測到擊殺時隨機播放的聲音檔案
DFPlayer將根據 “軌道編號 ”播放聲音。
根據觀察，發現檔案不是根據它們的名字來排序的，而是根據它們在卡上的號來排序的（在Linux上可以用 檢視）。
如果你從一張新成型的卡開始，軌道號/inode的順序將是聲音檔案的複製順序（即複製在卡上的第一個檔案就是1號）。
在下面的程式碼中，檔案/音軌的選擇是透過完成的。
你可以自行修改這部分，讓動作和播放的音訊之間匹配上。
音訊可以到文末打包下載。
第8步：列印一個新的握柄
如果電蚊拍和上面的一樣，可以直接列印這個的手柄設計。
如果不一樣，可能需要自己設計一個。
不過，有些拍子的手柄很大，然後裡面幾乎什麼都沒有，也可以直接裝上附加電路。記得我們仍然需要為顯示屏和揚聲器找一個位置。
3D列印的檔案可以到文末打包下載。
第9步：組裝起來
這邊用熱膠槍將零件固定在它們的最終位置。
揚聲器也是直接粘在拍子上的。
第10步：蚊子在哪裡？
再次重申，如果你不關心它的工作方式，只是想得到你的“終極”電蚊拍的玩家，你可以跳過這一步……或者之後再來看。
一旦我們把所有的元件都焊接在一起，如果在ATtiny上載入一個簡單的程式，只做一個模擬讀取（A12），然後看一下原始資料：
原始資料看起來非常嘈雜，我們無法知道在圖上什麼地方/什麼時候有蚊子（或其他東西，我沒有等蚊子打我的球拍來除錯程式碼 ：） 它自己撞到了電蚊拍的網眼上（見圖1）。
平均數是清理部分噪音的好方法，我的想法是將最後的平均數與 “長期 ”平均數進行比較，但結果也有點讓人失望（見圖2）。
然後學習一下別人是怎麼做的：
這看起來正是我們尋找的，計算訊號的標準差應該能讓我們檢測到蚊子被擊殺了（見上面連結中的“Animation of change point detection via sliding window”部分）。
應用於我們的設定，會得到以下結果（圖3）。
在程式中，我們計算了標準差的平方，我們可以看到，當按下或釋放按鈕時，它達到非常高的值（這是預期的，訊號從0V到接近5V），但一旦這些階段被排除，我們就可以監測這個標準差，並假設如果它達到一些高值，我們在電路中有一個干擾，這一定就是一個蚊子被“擊殺”了（圖4）！
現在我們知道了如何判斷完成了“一次擊殺”，剩下的就簡單了（播放聲音，增加分數）。
為了更準確，我們又增加了一些東西：
一個470uF的電容器（它本身提供了一些更多的噪音過濾，並在需要大電流時作為“充電寶”）；
我們有一個兩級平均機制（在程式碼中可以看到，我們在原始狀態下測量了5次A12腳的電壓，取其平均值，然後將這個平均值儲存在標準差計算的滑動視窗中）。
第11步：在Digispark Pro上載入程式
這個比較簡單，可以使用Arduino IDE對ATtiny進行程式設計。
Wiki：
對程式碼做一些解釋：
在函式中，我們初始化DFPlayer所需的序列通訊，讀取電位計值以調整音量（在設定時只讀取一次，這意味著拍子需要關閉/開啟電源來考慮到音量調整）。
對於計數器的重置，如果你想把分數重置為零，你需要按下重置按鈕，開啟拍子的電源，等待顯示屏顯示 “0”。
然後它就會讀取儲存在EEPROM中的分數。
它設定顯示屏的亮度（否則它將保持關閉）。
在函式中，我們基本上是處理拍子功率的平均值和標準差的平方，它告訴我們是否有殺傷力
相關程式碼可以在文末下載。
第12步：更新Digispark micronucleus（可選）
Digispark micronucleus是負責 “啟動 ”Digispark的一段程式碼。
它檢查我們是否上傳了一個新的程式，如果沒有就啟動已經載入的程式。
問題是它需要等待6秒鐘，這個時間對於我們想要啟動我們的武器來拍蚊子，就會顯得比較長了。
不過，micronucleus有一些變種有不同的檢查機制。如果你按照這些說明更新micronucleus（使用 “推薦 ”配置），拍子將在一兩秒後準備好。
參考：
在更新micronucleus韌體後，重新載入你的程式即可。
第13步：故障排除
希望你不需要讀這個，
一些提示，以防萬一……
1、工作不多……檢查電線和焊料；
2、如果電蚊拍自己重新啟動（你聽到了啟動的聲音，但沒有開/關），請給電池充電；
3、大約30秒後，電蚊拍就會自動關閉。
一些USB充電器電路有一個自動待機模式（我的就是這種情況，使用的是晶片IP5306），如果消耗的電流低於一定量（IP5306為45mA），就會進入待機模式。
第一個可能的解決方法是定期按下拍子按鈕……比如每20秒。電路板（含IP5306）有一個 “鑰匙 ”功能，可以開啟或關閉電源，在電路板上標有 “K”。上面建議的程式碼中的功能將保持電源正常工作。
4、如果拍子的檢測能力真的很差或經常檢測錯誤。。。那麼可能要做一些程式碼調整。
如果你想用USB埠來顯示一些變數，你必須修改程式碼，以便使用DigiCDC庫並刪除SoftSerial（用於4位數顯示）。但更重要的是，當這樣做時，我們將從USB口而不是電池充電器口獲得電源，這就有很大的區別……VCC的質量對我們計算的平均數和標準差有很大影響……
換句話說，在USB上連線時進行的任何調整，在用電池執行時可能會失效。
獲得一些小資訊的方法是使用顯示器本身（即在按下復位按鈕時顯示最後的標準差）。
知道了這些，你就可以試著調整程式碼中的以下數值，這些數值對我們的檢測有很大的影響。
單次讀取的樣本數：
平均滑動視窗的大小：
標準差的閾值：
第14步：繼續改進電蚊拍，分享你的改進方法
如果你找到了更加簡單的改造電蚊拍的方法或者是設計，歡迎分享出來！
作者：lmu34
