Joc X si 0 pe ecran LCD

Joc X si 0 pe ecran LCD

Autorul poate fi contactat la adresa anca_maria.colacel@stud.acs.upb.ro

Introducere

Proiectul meu constă în realizarea unui joculeț de X si 0 folosind un ecran LCD grafic si 5 butoane, 4 dintre ele pentru STÂNGA, DREAPTA, SUS, JOS, si unul pentru poziționarea efectivă a simbolului la celula corespunzătoare. Voi folosi de asemenea și un buzzer care va emite diverse sunete în momentul în care este remiză, câștig sau pierdere. Jocul este singler-player, jucătorul va juca contra CPU-ului. Ideea de la care am pornit se bazează pe laboratorul în care am interacționat cu ecranul LCD. Acesta mi s-a părut cel mai interesant și provocator laborator si mi-am dorit să realizez un joc care să fie “printat” pe ecran pentru a învata mai bine cum sa îl folosesc.

Descriere generală

Mișcarea in cadrul matricei 3×3 se va efectua prin intermediul a patru butoane (arrow keys), iar alegerea unei celule pentru plasarea unui caracter va fi făcută prin intermediul unui buton OK. În momentul în care cursorul se află pe o celulă din matrice, acesta va fi marcat prin îngroșarea celulei respective, iar la apăsare pe OK, se va afișa caracterul 'X' sau caracterul '0', în funcție de jucător. Jocul se termină atunci când o linie, coloană sau diagonală din matrice sunt completate cu același simbol, conform regulilor tradiționale ale jocului clasic X și 0. Jucătorul va muta cu X, iar botul cu 0.

Hardware Design

Lista de piese

Breadboard
ARDUINO NANO
LCD: HY-1.8 SPI TFT (pentru printarea jocului pe el)
Buzzer (emite anumite sunete cand jucatorul castiga/pierde/este remiza)
Push button: 6 bucati → up, down, right, left, ok, exit, start
Fire pentru legarea pieselor

PINII FOLOSITI In vederea realizarii legaturilor am folosit schemele specifice componentelor pentru placuta dar si pentru ecranul LCD, tinand cont de pinii corespunzatori. BUTON START: D12 BUTON OK: D7 BUTON JOS: D6 BUTON STANGA: D5 BUTON DREAPTA: D4 BUTON SUS: D2 BUTON EXIT: D8 BUZZER PASIV: D3

PINI_PLACUȚĂ

PINI_ECRAN_LCD

SCHEMA_ELECTRICA_PLACUTA_BUZZER+BUTOANE

SCHEMA_ELECTRICA_PLACUTA_LCD_SPI

LEGARE_PIESE_FOLOSITE

DESCRIERE FUNCTIONALITATI

Inainte de implementarea propriu zisa a software-ului pentru proiect, am testat daca asamblarea hardware este facuta corect folosind coduri simple, dupa cum se observa in urmatoarea imagine.

Butoanele sunt folosite pentru a permite miscarea in cadrul tablei de joc, 3×3. Astfel, miscarea se poate realiza sus, jos, stanga, dreapta, iar ok pozitioneaza simbolul. Butonul de start te introduce din pagina initiala de welcome in cadrul jocului, butonul de exit apasat o data te scoate din joc intr-o pagina de exit cu mesajul Good Bye printat pe ecran. In acest moment se face si reinitializarea interna a jocului. Daca se mai apasa o data pe butonul de exit vei putea intra din nou in pagina initiala de welcome si apoi intr-o noua runda de joc. Buzzerul emite sunete la inceputul jocului, la finalul acestuia, la castig/remiza/pierdere si cand e randul jucatorului.

Software Design

Am folosit ca si mediu de dezvoltare ARDUINO IDE. Am utilizat bibliotecile SPI.h si TFT.h pentru interactiune cu ecranul LCD, intrucat am folosit un ecran care foloseste ca si protocol de comunicatie protocolul SPI. Am inceput prin a defini macro-uri pentru butoane, buzzer, precum si pentru CPU si HUMAN, STANGA, DREAPTA, SUS, JOS, OK, EXIT si asa mai departe. Am creat o structura numita celula prin care sa reprezint tabla de joc, ca o matrice de astfel de celule. Am vrut sa am un cod cat mai modular, astfel am implementat cate o functie pentru fiecare functionalitate dorita. Le voi descrie pe fiecare mai departe.

Functiile implementate in cadrul proiectului

-impartire pe sectiuni-

Sectiunea 1. Butoane

functie pentru configurarea pinilor pentru butoane, am lucrat cu registri ca la laborator pentru setarea directiei ca si input si activarea rezistei de pull-up
functie pentru a verifica daca un buton este apasat sau nu, de asemenea cu registri ca la laborator pentru verificarea starii butoanelor folosite
functie prin care se face mutarea, in functie de tipul de buton apasat (SUS, JOS, STANGA, DREAPTA)
functii prin care se face hightlight la celula unde este cursorul

Sectiunea 2. Printare pe ecranul LCD (protocol SPI, folosire SPI.h si TFT.h)

functie de printare a paginii initiale cu mesajul sugestiv Welcome
functie prin care desenez floricelele care apar pe ecranul initial
functie pentru pagina de exit cu mesaj sugestiv Good Bye
functie pentru a printa pagini sugestive in momentul castigarii unei runde sau pierderii unei runde
functie pentru printarea tablei de joc
functie cu informatii pentru a tine scorul
functie pentru desenarea simbolurilor folosite, am folosit SMILEY FACE pentru X, care este simbolul jucatorului si SAD FACE pentru 0, simbolol CPU-ului, se alege in mod random cine incepe jocul

Sectiunea 3. Zgomote emise de buzzer (folosesc functia tone() )

functii pentru a emite sunete diferite:

cand muta jucatorul
cand incepe jocul
cand este castig
cand este remiza
cand este pierdere

Sectiunea 4. Logica jocului

functie pentru initializarea matricei, care reprezinta tabla de joc, practic cand se face o mutare simbolul apare atat in matrice cat si pe tabla de pe ecran in mod grafic
functie pentru mutarea CPU-ului, am vrut sa implementez algoritmul MINIMAX, insa dura destul de mult la inceput cand tabla era goala si trebuia sa se treaca prin toate posibilitatile, astfel am gandit in felul urmator:

CPU verifica daca exista pe orice diagonala/verticala/orizontala 2 simboluri de-ale lui si in acest caz il pune pe al trilea si castiga
CPU verifica daca adversarul are 2 simboluri puse pe orice diagonala/verticala/orizontala si pune acolo pentru a sabota adversarul
daca nu e niciuna din acestea doua cazuri va pune random

functie pentru a verifica daca jocul s-a termintat, la apasarea unui anumit buton si daca butonul e apasat de 2 ori se reintra in pagina initiala de welcome
functie pentru a verifica daca e tabla plina
functie pentru a verifica daca jocul a fost castigat/pierdut/remiza
in setup() se initializeaza jocul
in loop() este logica jocului in functie de butoanele apasate

Rezultate Obţinute

Am reusit sa implementez cu succes ceea ce mi-am propus, ba chiar am incercat sa aduc si functionalitati suplimentare in ceea ce priveste partea grafica, cu mai multe pagini si un mod cat mai placut si interactiv de a interactiona cu jocul. Mai jos am atasat cateva imagini prin care sa se observe functionalitatea jocului meu.

Concluzii

Mi-a placut foarte mult sa lucrez la acest proiect. M-a ajutat sa inteleg mult mai bine notiunile folosite in timpul laboratoarelor si a fost distractiv de implementat. Am inteles cum sa leg componentele hardware, sa caut in datasheet dupa informatii si sa conectez pinii dupa schemele componentelor necesare. M-am familiarizat mai bine cu lucrul cu registri, am invatat sa lucrez cu buzzere, atat active cat si pasive si am inteles diferenta dintre ele (am cumparat de ambele si am ales sa-l folosesc pe cel pasiv pentru ca se auzea mai bine). A fost un proiect interesant si sper sa mai lucrez si in viitor cu Arduino. Acest curs a fixat niste baze importante care merita consolidate.