Whac a Mole

• S1,S2,S3,S4 – servomotoare comandate cu modulatie PWM de tip SG90 care vor fi programate sa ridice bratul 90 de grade simuland astfel aparitia viermelui.
• B1,B2,B3,B4,B5 - butoane de tip punch cu revenire
• Potentiometru - pentru reglarea vitezei aparitiei viermelui de la 0.5s la 2s; este de tip liniar cu valoarea de 10Kohmi.
• Displayul este tip LCD de 1.8 inch cu rezolutia maxima de 128×160 , interfata SPI care afiseaza 3 informatii: 1. Nr de aparitii vierme(Na), 2. Nr de reusite(coincide numarul gaurii unde a aparut viermele cu apasarea butonului asignat) (Nr), 3. Procentul de reusite %= (Nr/Na)x100.
• Curentul maxim pe care il consuma montajul este suma urmatoarelor consumuri partiale: Arduino(datasheet) = 100mA + Potentiometru(5V/10kohmi) = 0,5mA + Servomotor (datasheet = 250mA) Observatie importanta: cu toate ca sunt 4 la numar, ele se manevreaza aleatoriu, niciodata simultan + Dispalay(datashhet) = 100mA TOTAL= 450.5mA.Avand in vedere ca valoarea maxima recomandata pentru alimentarea din portul USB 2 (laptop)este de cca 500mA rezulta ca montajul poate functiona in siguranta alimentat din portul USB. Pentru siguranta in functionare , protejarea laptopului in caz de scurtcircuit in montaj si realizarea functionarii independente a montajului , acesta dupa incarcarea si testarea programului va fi alimentat de la o sursa externa de 5V si curent maxim mai mare de 1A.

Componente:

1. → S1,S2,S3,S4 - servomotoare
2. → B1,B2,B3,B4 - butoane utilizate in joc, corespunzand “viermilor” indicati de S1,S2,S3,S4
3. → B5 - buton de on/off
4. → placuta Arduino Uno
5. → mini breadboard
6. → potentiometru
7. → display SPI

• Fiecare dintre S1-S4 are 3 fire: maro(GND), rosu(VCC) si portocaliu(cablu de date). Toate cele 4 cabluri de date au fiecare nevoie de cate un pin digital(0-13) la care sa se conecteze pe placuta, dar din cauza principiului PWM utilizat de catre servomotoare, pentru aceste cabluri de date am doar 6 pini digitali disponibili(cei marcati cu ~ pe placuta):3,5,6,9,10,11. Am ales urmatoarea asignare: S1 cu 3, S2 cu 5, S3 cu 6 si S4 cu 9.
• Pinii digitali ramasi liberi sunt: 0,1,2,4,7,8,10,11,12 si 13.
• Display-ul de SPI prezinta urmatorii pini: VCC,GND,CLK,SDA,RS,RST si CS. In datasheetul sau avem impuse urmatoarele corespondente impuse pentru Arduino Uno: CLK la 13, SDA la 11, RS la A3, RST la A4 si CS la A5. Pinii analogici de pe placuta sunt A0,A1,A2,A3,A4,si A5.
• Pinii digitali liberi ramasi sunt: 0,1,2,4,7,8,10,12.
• Pinii analogici liberi ramasi sunt: A0,A1,A2.
• Butoanele B1- B5 trebuie conectate la niste pini digitali liberi ramasi pe placuta. Am ales urmatoarea asignare: B1 la 1, B2 la 2, B3 la 4, B4 la 7 si B5 la 8.
• Pinii digitali liberi ramasi sunt: 0,10,12.
• Potentiometrul are 3 pini: GND, VCC si unul care trebuie conectat la un pin analogic de pe placuta; aleg sa il conectez la A2.
• Pinii analogici liberi ramasi sunt A0 si A1.
• B1-B4 se afla toate pe aceeasi componenta fizica, deci au GND-ul comun, in rest fiecare avand cate un pin ce trebuie conectat la un pin digital(0-13) de pe placuta de dezvoltare. B5, la randul sau, are 2 pini: unul conectat la GND, altul la un pin digital.
• Bineinteles, vom conecta pinii de 5V si GND de pe placuta cu cate un rand din mini breadboard.

• Dupa conectarea componentelor conform cu ce am mentionat anterior, pentru verificarea functionalitatii am ales sa afisez pe display ceva la intamplare, considerand ca orice e diferit de un ecran alb (cum afisa display-ul fara sa fi rulat vreun cod pentru el) este o justificare valida a functionarii.

• Servo.h : am ales folosirea Servo.h deoarece este biblioteca oficiala Arduino pentru a controla servomotoare, permitand o manevrare facila a celor 4 servomotoare utilizate prin functiile attach(pin_x) pentru configurarea servo-ului cu pinulpin_x de pe placuta Arduino si write(unghi_x) pentru pozitionarea bratului de plastic al servomotorului la unghi_x grade, pentru miscarile de “aparitie”, respectiv “revenire in vizuina” a unui “Mole”

• Adafruit_GFX.h: uitandu-ma in datasheet-ul display-ului SPI, fiind vorba de un controller ST7735, prima sugestie a library manager-ului din Arduino a fost Adafruit. Am folosit aceasta biblioteca pentru functionalitatile de desenare.

• Adafruit_ST7735.h: desi toate functionalitatile necesare pentru desenare sunt implementate in Adafruit_GFX.h, a trebuit sa folosesc si Adafruit_ST7735.h deoarece este specializat pentru afisari pe ST7735, Adafruit_GFX.h avand implementari doar la modul general, nestiind specificatiile dispozitivului pe care se va face concret desenarea.

• SPI.h: o folosesc pentru transmiterea datelor catre afisor(ecran) pentru afisarea datelor.

• Se evidentiaza ca element de noutate reglarea gradului de dificultate(viteza de aparitie a unui “Mole”) prin intermediul unui potentiometru (intre 0.5s pentru dificultate mare si 2s pentru dificultate mai scazuta).

• Laboratorul 2: Intreruperi =⇒ Am setat timer-ul 2 sa genereze o intrerupere care are ca efect oprirea jocului dupa un timp stabilit(60 de secunde) si care poate fi modificat prin inlocuirea timpului de divizare a frecventei de numarare(prescaler-ul).

• Laboratorul 3: Timere. PWM =⇒ Comanda servomotoarelor s-a facut prin stabilirea unghiului de rotatie de la 0 la 90 de grade si implicit a gradului de modulare a factorului de umplere(duty cycle) corespunzator unghiului stabilit. De asemenea, pinii de comanda ai servomotoarelor au trebuit obligatoriu sa faca parte din grupa pinilor care suporta operatii PWM(pinii cu ~ de pe placuta Arduino Uno: 3,5,6,9,10,11).

• Laboratorul 4: ADC =⇒ Am folosit conversia analog-digitala(ADC-ul pe Arduino Uno e pe 10 biti, deci valori intre 0 si 1023) pentru a avea o corespondenta intre pozitia butonului potentiometrului si valoarea frecventei de aparitie a viermelui.

• Laboratorul 5: SPI =⇒ Am folosit materia din acest laborator deoarece am ales sa afisez datele corespunzatoare starii jocului pe un display folosind SPI, care e compatibil cu biblioteci accesibile din library manager in Arduino IDE.

• Pentru pozitia de minim a potentiometrului(maxim stanga, 0V), conform maparii facute prin program, am obtinut frecventa cea mai mare de aparitie a viermelui(1 / 0.5s = 2Hz), iar pentru pozitia de maxim a potentiometrului(5V, maxim dreapta) am obtinut frecventa cea mai mica de aparitie(0.5 Hz = 1 / 2s)

• In partea de set-up configuram butoanele in stare de pull-up si initializam afisajul pe display-ul SPI si timer 2 pentru a cauza mai tarziu terminarea jocului dupa 60 de secunde printr-o intrerupere.
• Din punct de vedere logic, jocul este gandit la nivel de 6 stari, avand urmatoarele semnificatii:
  • START_GAME = starea initiala; e responsabila doar de contorizarea momentului in care a inceput propriu-zis jocul, dupa care trecem in starea CHOOSE_MOLE
  • CHOOSE_MOLE = se asteapta alegerea unui numar aleator care va desemna “Mole-ul” care iese la suprafata. Mai intai se verifica daca jucatorul a ales sa reseteze jocul(a apasat pe B5) sau nu. Daca se continua jocul curent, alegem un “Mole” aleator (diferit intre iteratii consecutive pentru un joc mai interesant), ridicam steguletul corespunzator acestuia, crestem numarul de aparitii si tranzitionam in starea SURFACE_MOLE
  • SURFACE_MOLE = un “Mole” este la suprafata si trebuie sa fie lovit pentru a obtine puncte(trebuie ca butonul corespunzator sa fie apasat in tr-un timp mai mic decat cel de reactie). Cand apasam pe buton sau expira timpul, “Mole-ul” intra in vizuina si mergem in starea de actualizare a tabelei(REFRESH_SCORE).
  • REFRESH_SCORE = aici actualizam statisticile, dupa care ne intoarcem in CHOOSE_MOLE
  • RESET_WAIT = ajungem in aceasta stare daca se apasa pe B5(RESET_BUTTON de la pin 8); se reseteaza jocul dupa ce tin apasat macar jumatate de secunda, dupa care eliberez
  • GAME_OVER = stare finala; ajung aici dupa ce expira timpul

• Explicare setare durata la 60 de secunde
  • Frecventa pe Arduino Uno este 16MHz = 16 000 000 Hz. Prin setarea prescaler-ului la 1024 rezulta 16000000 / 1024 = 15625 de tick-uri pe secunda. Prin setarea registrului OCR2A la 249, programul va itera prin 250 de valori(de la 0 la 249) pentru a produce a intrerupere =⇒ o intrerupere are loc periodic la 250 / 15625 = 0.016s =⇒ este nevoie de 60s / 0.016s = 3750 de intreruperi ca sa pot sti ca a trecut un minut, timp dupa care trebuie sa opresc jocul.

• Un joc interactiv pe care o sa il mai joc in viitor.

• https://www.youtube.com/watch?v=UiAcehrmnwM

• https://github.com/dariuusss/software-pm-milestone-3

Export to PDF