Minesweeper

🧨 Minesweeper – un joc clasic de logică, reinventat pentru platforme embedded!

🧠 Scopul proiectului: Jucătorul explorează o matrice de celule, evitând bombele 💣 și marcându-le corect cu steaguri 🚩. Am pornit de la ideea jocului original de pe PC și l-am adaptat pe un sistem embedded, pentru a-l face mai interactiv. Este un joc care antrenează logica și atenția, fiind în același timp o demonstrație practică a integrării între hardware și software.

🎮 Implementare joc Minesweeper pe un LCD grafic.

Placa de dezvoltare utilizată este compatibilă cu Arduino UNO R3 și controlează un ecran LCD TFT ST7735S pentru afișarea grafică a jocului. Navigarea în matricea 8×8 se face cu ajutorul joystick-ului analogic, iar cele 2 butoane permit plasarea steagurilor, opțiunea de selecție a numelui și opțiunea de a pune pe pauza/a ieși din joc. Buzzer-ul oferă feedback auditiv în cazul declanșării unei bombe sau a terminarii jocului. Logica jocului este implementată în software pe Arduino, care actualizează afișajul și răspunde în timp real la interacțiunile jucătorului.

🧩 Bill of Materials

📐 Schema circuit

🔌 Conexiuni pini

🕹️ Configurația finală realizată fizic

Planificarea etapelor:

Relații de dependență:

• B → C, D, E: înainte de codul efectiv trebuie finalizat designul.
• C → D: logica de joc se bazează pe input-ul debounced.
• D → E: afișarea grafică și interfața necesită funcționalitatea de bază a jocului.
• C, D, E → F: testarea și optimizarea vin după ce modulele principale sunt implementate.

Proiectul a fost dezvoltat în mediul Arduino IDE, utilizând limbajul C/C++. Codul a fost încărcat pe placa Arduino UNO R3 și testat pe hardware real. Pentru afișarea grafică pe LCD-ul TFT ST7735S, au fost utilizate următoarele biblioteci:

• `Adafruit_GFX.h` – funcționalități grafice generale (afișare text, forme, linii)
• `Adafruit_ST7735.h` – controlul afișajului ST7735 prin SPI
• `SPI.h` – comunicație SPI între Arduino și display

Jocul rulează pe o matrice 8×8 în care fiecare celulă stochează starea proprie: bombă, descoperită, steag sau număr de vecini cu bombe.

Pozițiile bombelor sunt generate aleator, iar valorile vecinilor sunt calculate automat. Utilizatorul se poate deplasa prin matrice cu joystick-ul analogic și poate interacționa prin butoane:

• Buton 1 / SW joystick – descoperă celule (configurat cu pull-up intern)
• Buton 2 – marchează/șterge steag/confirmă numele (configurat cu rezistență de pull-down)
• Buton 3 – intră în QUIT-MENU / Go back functionality prin meniuri
• Buzzer – semnal sonor la pierdere (explozie bombă) sau la câștigare

Funcții implementate:

• `isButtonPressedActiveLow_PD2()` – verifică dacă butonul conectat la pinul 2 (cu semnal activ LOW) a fost apăsat și eliberat, cu debounce intern de ~50 ms.
• `isButtonPressedActiveHigh_PD4/PD6()` – verifică dacă butonul conectat la pinul 4/6 (cu semnal activ HIGH) a fost apăsat și eliberat, cu debounce intern de ~50 ms.
• `fastAnalogReadA0/A1()` - verifică și citește rapid valoarea tensiunii analogice de pe pinul A0 (ADC0) / A1 (ADC1), utilizând registrele interne ale convertorului analog-digital (ADC) al microcontrollerului.
• `startTone()` - activează semnalul PWM pe pinul PD3 (OC2B) cu frecvența specificată în Hz, folosind Timer2 configurat în mod CTC.
• `stopTone()` - oprește semnalul PWM generat de Timer2 pe pinul PD3 și setează pinul LOW.
• `playBombSequence()` – redă pe buzzer o succesiune de tonuri care indică „explozia” unei bombe (pierdere de joc).
• `playWinSequence()` – redă pe buzzer o succesiune de tonuri care indică victoria în joc.
• `generateBoard()` – reiniţializează matricea de joc: plasează aleator 10 bombe (valori 9) şi apoi calculează pentru fiecare celulă ne-bombă numărul de bombe din cele 8 poziţii adiacente.
• `flood()` – descoperă recursiv (flood-fill) toate celulele cu valoarea 0, pornind din poziţia (r,c), şi incrementează contorul de celule descoperite.
• `checkWin()` – returnează true dacă numărul de celule descoperite + numărul de bombe acoperă întreaga grilă, adică jucătorul a câştigat.
• `drawGrid()` - desenează întreaga matrice 8×8 pe TFT: pentru fiecare celulă (x,y): dacă este „descoperită”, afişează fie fundal alb + număr/bombă; dacă este „ascunsă”, afişează fundal albastru + steag; apoi trasează conturul negru al celulei şi la final evidenţiază poziţia cursorului cu un contur verde.
• `updateScore()` - şterge zona veche a scorului din header şi afişează noul număr de celule descoperite.
• `updateTimer()` - şterge zona veche a timer-ului din header, calculează timpul rămas (MM:SS) şi îl afişează.
• `drawLetterGrid()` - desenează ecranul de selectare nume: un mic header „Select Name” şi o grilă 7×4 cu literele A–Z dispuse pe rânduri.
• `drawHeader()` - reîncarcă complet banda de sus a ecranului de joc.
• `drawBomb()` - desenează o bombă în jurul punctului (cx,cy) cu raza R: un cerc negru conturat cu alb, opt ţepi albi pentru aspectul de explozie şi un ochi central roșu cu un fir de fitil galben.
• `drawFlag()` - trasează un steag roșu într-o celulă definită de colțul (x,y) și dimensiunile date: o tijă neagră verticală și un triunghi roșu cu bordură albă în vârful acesteia.
• `drawCrossedPickaxes()` - desenează două târnăcoape încrucișate centrate în jurul punctului (cx,cy), scalate de factorul size: mânere sub formă de dreptunghiuri maro, capete metalice umplute cu gri și conturate în negru, plus un accent alb care sugerează o reflexie pe lamă.
• `animateBombReveal()` - animație de descoperire a bombelor atunci când calci pe una. Calculeaza pozitiile tuturor bombelor, le amestecă într-o ordine aleatoare și animăm apariția acestora.
• `drawSplash()` - desenează meniul de start cu un mesaj de 'GOOD LUCK' in partea de sus, urmat de 2 optiuni “START GAME” si “SETTINGS” si randarea tarnacoapelor folosind functia drawCrossedPickaxes().
• `drawDifficultyMenu()` - desenează meniul de setari, mai exact dificultatea pe care o poti alege in timpul jocului. Easy care va genera doar 4 bombe, Medium cu 7 bombe si Hard cu 10 bombe.
• `drawConfirmQuitMenu()` - desenează meniul de QUIT GAME din timpul jocului. Acest meniu prezinta 2 optiuni “No” → continui jocul sau “Yes” → care te duce in meniul principal.

Pentru funcțiile de draw am utilizat diverse apeluri grafice printre care:

tft.fillRoundRect(x, y, w, h, r, color)

tft.fillTriangle(x0, y0, x1, y1, x2, y2, color)

tft.drawTriangle(x0, y0, x1, y1, x2, y2, color)

Funcțiile grafice utilizate în cod:

Logica din funcția de loop() constă într-un switch care jongleaza cu stările posibile:

enum GameState {STATE_SPLASH, STATE_SETTINGS, STATE_ENTER_NAME, STATE_PLAY, STATE_CONFIRM_QUIT};  

Proiectul Minesweeper realizat pe Arduino a fost o experiență foarte reușită și satisfăcătoare. A reușit să aducă laolaltă funcționalitatea completă a jocului, grafică interactivă și control prin joystick și butoane, toate integrate pe un ecran TFT. Faptul că totul rulează în timp real m-a ajutat să înțeleg mai bine ce înseamnă să optimizezi interfața și logica jocului pentru resurse limitate.

Mi-a plăcut în mod special partea de redare continuă a ecranului, care mi-a amintit de temele de la cursul de grafică. M-am bucurat să regăsesc acolo concepte precum bucla de render, actualizarea doar a zonelor modificate și controlul precis asupra afișajului. A fost interesant să văd cum acele noțiuni se aplică și într-un context diferit, pe un microcontroler, cu constrângeri reale de memorie și procesare.

Pe lângă partea grafică, m-a ajutat mult și pe partea de hardware: am lucrat cu pini GPIO, citirea joystick-ului prin ADC, comunicația SPI cu display-ul. Toate astea m-au făcut să înțeleg mai bine ce înseamnă să îmbini partea software cu cea hardware într-un mod funcțional și coerent.

În final, proiectul ăsta mi-a dat un plus de încredere și clar mi-a trezit interesul pentru proiecte embedded mai complexe.

Arhivă cu tot conținutul proiectului.

🗓️03.05.2025 – 📄 Am început redactarea documentației proiectului: am completat secțiunile Introducere și Descriere generală și am încărcat schema bloc în pagina wiki, completând lista de componente pe care le voi utiliza și ideea de start a design-ului software.

🗓️ 05.05.2025 – 📄 Am cumpărat piesele menționate în lista de componente hardware.

🗓️ 10.05.2025 – 📄 Componentele au fost livrate și am început montajul hardware.

🗓️11.05.2025 – 📄 Am finalizat implementarea hardware a proiectului. Am realizat schema circuitului pe breadboard și am desenat schema electrică completă, documentând conexiunile între toate componentele utilizate.

🗓️ 18.05.2025 – 📄 Am realizat implementarea software-ului.

🗓️ 20.05.2025 – 📄 Am terminat ultimele retușuri, am finalizat pagina de ocw, am creat repo-ul de GitHub și am încărcat un demo intuitiv pe YouTube

Hardware Related

Datasheet Arduino UNO R3

Datasheet ATmega328P

Guide display

Tutorial display with Arduino

Guide joystick

Tutorial button with Arduino

Tutorial buzzer with Arduino

Software Related

Adafruit-GFX-Library

Adafruit_ST7735S

Adafruit GFX Graphics Library

Arduino Documentation

Export to PDF