Led Cube

Introducere

Proiectul consta in realizarea unui cub format din 125 leduri ( latura formata din 5 leduri )care va avea 2 functionalitati :

      1. Redarea unor animatii
      2. Va reprezenta "terenul" pentru un joc de tip Snake3D.

Descriere generală

Schema bloc :

Hardware :

Vor fi folosite 2 placute ATMega16
Cele 2 placute vor comunica prin interfata seriala
Controlerul conectat la prima placuta este format din 6 butoane control ( sus , jos , stanga , dreapta + 2 de adancime ) , un buton de stare care va permite schimbarea modului de lucru ( animatie sau joc snake ) precum si 2 leduri pentru a indica modul de lucru
Cubul de leduri va fi conectat la a doua placuta prin intermediul a 30 pini ( 25 indica coloana care se doreste aprinsa si inca 5 pentru indicarea nivelului )
Controlul pentru jocul Snake va fi conectat printr-o mufa de 9 pini

Software :

Astfel apasarea unui buton va determina codificarea sa de catre prima placa , trimiterea acestuia prin interfata seriala , decodificarea acestuia in cea de-a doua placa si in final aprinderea ledurilor

Hardware Design

Lista de piese :

125 leduri de 5mm alb transparent
25 rezistente 100 ohmi
1 cablaj de test 150×180 mm
5 tranzistori BC639
5 rezistente 2.2 kohmi
2 siruri de pini
7 butoane
fire legatura

Cost aproximativ : 200 lei

Scheme electrice :

Schema electrica a cubului de leduri :

Schema electrica a joistick-ului :

Software Design

Pentru programarea microcontrolerului programele vor fi scrise în limbajul C folosind WinAvr.

Pentru cubul de leduri am folosit o matrice cub[5][5] care reprezenta coloanele cubului si un vector lay[5] ce reprezinta nivelele in cub. Astfel daca lay[4]= 1 si cub[3][2]=1 se va aprinde ledul de pe cub din pozitia led[4][3][2].

int cub[5][5];
 
int lay[5];
 
#define LAYER1 0x84
 
#define LAYER2 0x88
 
#define LAYER3 0x90
 
#define LAYER4 0xa0
 
#define LAYER5 0xc0
 
#define LAYER_PORT PORTD // Folosim Portul D pentru nivele

Functie care selecteaza un layer:

 
void select_layer(){
 
	LAYER_PORT =0x00;
 
	int k,c=0;
 
	for(k=0;k<5;k++)
 
		if(lay[k]==1)
 
			c++;
 
	if(c%2 ==1){
 
		if(lay[0]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER1;
 
		if(lay[1]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER2;
 
		if(lay[2]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER3;
 
		if(lay[3]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER4;
 
		if(lay[4]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER5;
 
	}
 
	else {
 
		if(lay[0]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER1;
 
		if(lay[1]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER2;
 
		if(lay[2]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER3;
 
		if(lay[3]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER4;
 
		if(lay[4]==1)
 
		LAYER_PORT ^= ~LAYER5;
 
		LAYER_PORT= ~LAYER_PORT;
 
		LAYER_PORT ^=(1<<PD7);
 
	}
 
}

Pentru selectia unei coloane am folosit urmatoarea functie:

void set_col(){
 
 PORTC = 0x00;
 
 PORTA = 0x00;
 
 PORTB = 0x00;
 
 select_layer();
 
 int x , y;
 
 for(x=1;x<6;x++)
 
	for(y=1;y<6;y++){
 
	 int k=(x-1)*5+y;
 
	 if((k<9)&&(k>=1))
 
		if(cub[x-1][y-1]==1) 
 
			PORTC = PORTC ^ (1<<(k-1));
 
	 if(k==9)
 
		if(cub[x-1][y-1]==1) 
 
			PORTB = PORTB ^ (1 << 7);
 
	 if(k==10)
 
		if(cub[x-1][y-1]==1) 
 
			PORTB = PORTB ^ (1 << 6);
 
	 if(k==11)
 
		if(cub[x-1][y-1]==1) 
 
			PORTB = PORTB ^ (1 << 5);		
 
	 if(k==12)
 
		if(cub[x-1][y-1]==1) 
 
			PORTD = PORTD ^ (1 << 7);
 
 
 
	 if(13<=k&&k<21)
 
		if(cub[x-1][y-1]==1) 
 
			PORTA = PORTA ^ (1<<(20-k));
 
	 if(21<=k&&k<26)
 
		if(cub[x-1][y-1]==1) 
 
			PORTB = PORTB ^ (1<<(k-21));
 
	}
 
}

Astfel folosind aceste functii , matricea cub si vectorul lay putem aprinde ledurile dupa bunul plac.Folosirea matricei este necesara pentru a se putea aprinde mai multe nivele si coloane odata si stinge anumite leduri in functie de animatia folosita.

Exemple de animatii folosite :

1.Efect de ploaie :

void ploaie(int time){
 
int e,g,h;
 
g=rand()%5;
 
h=rand()%5;
 
for(e=5;e>0;e--){
 
	lay[e]=1;
 
	cub[g][h]=1;
 
	set_col();
 
	delay_real_ms(time);
 
	lay[e]=0;
 
	cub[g][h]=0;
 
	}
 
}

2.Efect de explozie :

void eff1(time){
 
	int e,g,h,m,r,p;
 
	e=2;
 
	g=3;
 
	h=3;
 
	for(m=0;m<3;m++){
 
		lay[e-m]=1;
 
		lay[e+m]=1;
 
		for(r=g-m;r<g+m+1 ;r++)
 
			for(p=h-m;p<h+m+1 ;p++)
 
				cub[r-1][p-1]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		}
 
	for(m=2;m>=0;m--){
 
		lay[e-m]=0;
 
		lay[e+m]=0;
 
		for(r=g-m;r<g+m+1;r++){		
 
				cub[r-1][h-m-1]=0;
 
				cub[r-1][h+m-1]=0;
 
				}
 
		for(p=h-m;p<h+m+1 ;p++)
 
				{		
 
				cub[g-m-1][p-1]=0;
 
				cub[g+m-1][p-1]=0;
 
				}
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		}
 
 
 
 
 
}

3.Efect de explozie 2:

void eff2(time){
 
	int m,r,p;
 
	resetmat();
 
	cub[0][0]=1;
 
	for(m=0;m<5;m++){
 
		lay[m]=1;
 
		for(r=0;r<m+1 ;r++)
 
			for(p=0;p<m+1 ;p++)
 
				cub[r][p]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		}
 
	for(m=4;m>=0;m--){
 
		lay[m]=0;
 
		for(r=m;r>=0;r--){		
 
				cub[r][m]=0;
 
				}
 
		for(p=m;p>=0 ;p--)
 
				{		
 
				cub[m][p]=0;
 
				}
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		}
 
 
 
 
 
}

4.Efect de translatare plan :

void eff3(time){
 
	int m,r,p;
 
	resetmat();
 
	for(m=0;m<5;m++)
 
		for(r=0;r<5 ;r++)
 
			cub[m][r]=1;
 
	for(m=0;m<5;m++){
 
		lay[m]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		lay[m]=0;
 
		}
 
	resetmat();
 
	for(m=0;m<5;m++)
 
		lay[m]=1;
 
	for(m=0;m<5;m++){
 
		for(r=0;r<5 ;r++)
 
			cub[m][r]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		for(r=0;r<5 ;r++)
 
			cub[m][r]=0;
 
		}
 
	resetmat();
 
	for(m=0;m<5;m++)
 
		lay[m]=1;
 
	for(m=3;m>=0;m--){
 
		for(r=0;r<5 ;r++)
 
			cub[m][r]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		for(r=0;r<5 ;r++)
 
			cub[m][r]=0;
 
		}
 
	resetmat();
 
	for(m=0;m<5;m++)
 
		for(r=0;r<5 ;r++)
 
			cub[m][r]=1;
 
	for(m=4;m>=0;m--){
 
		lay[m]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		lay[m]=0;
 
		}
 
 
 
}

5.Animatie care scrie PM :

void eff4(time){
 
	int m,r,p;
 
	resetmat();
 
	for(m=0;m<5;m++) {	
 
		cub[0][m]=1;
 
		cub[m][0]=1;	
 
		cub[m][2]=1;
 
		}
 
	cub[4][1]=1;
 
	for(m=0;m<5;m++) {
 
		lay[m]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		lay[m]=0;		
 
		}
 
	delay_real_ms(2*time);
 
		resetmat();
 
	for(m=0;m<5;m++) {	
 
		cub[0][m]=1;
 
		cub[4][m]=1;	
 
		}
 
	cub[3][1]=1;
 
	cub[2][2]=1;
 
	cub[1][1]=1;
 
	for(m=0;m<5;m++) {
 
		lay[m]=1;
 
		set_col();
 
		delay_real_ms(time);
 
		lay[m]=0;		
 
		}
 
	delay_real_ms(2*time);
 
 
 
 
 
}

Rezultate Obţinute

Concluzii

Cubul de led 5x5x5 functioneaza corespunzator prezinta 5 animatii independente conform planului. Placuta a doua care primea comenziile de la butoanele de control si le trimitea prin seriala la cealalta placuta s-a ars se pare cu 2 zile inainte de deadline. Un sfat pentru cei care vor sa faca acest proiect :mare grija cand completati un traseu cu fir , desi initial masurati si nu face scurt cu nimic in anumite pozitii se poate atinge ceva si proiectul e compromis. Pe de alta parte alegerea dimensiunii 5x5x5 a cubului a necesitat 30 de pini programabili si au mai ramas 2 pentru seriala . Programarea pe acest cub a necesitat mai multa munca decat pe unul de dimensiune 4 deoarece au fost necesare anumite mapari ale pinilor .