Ideea mea initiala a fost aceea de a implementa faimosul joc Minesweeper pe un ecran LCD de dimensiune 128×64. In timpul realizarii montajului pieselor, am realizat potentialul proiectului si am modificat anumite componente hardware pentru a obtine o consola de jocuri portabila personalizata.

Consola prezinta un ecran LCD, buzzer si controller cu 4 butoane pentru directii si 2 butoane de selectie.

Practic consola poate rula orice joc implementabil pe un ecran LCD de dimensiuni mici, dar in cazul proiectului meu am implementat un joc Minesweeper de dimensiune 4×8. Astfel, cele 4 butoane pentru directii sunt folosite pentru a deplasa cursorul pe ecran, iar butoanele de selectie au functiile REVEAL - afiseaza continutul unui camp ascuns si FLAG - pune un steag pe campul curent.

  1 x Groundstudio Jade Uno+
  1 x Display LCD 128*64 (5V iluminat, ST7920 controller)
  1 x Modul Buzzer
  6 x Buton
  1 x Baterie 9V
  1 x Conector baterie 9V
  2 x Rezistor 22k Ω

Una dintre functionalitatile consolei pe care am introdus-o este afisarea procentului de incarcare curent al bateriei. Pentru masurarea tensiunii bateriei am utilizat pinul analogic A0 al placutei. Am redus tensiunea de 9V la o tensiune de sub 5V folosind un divizor de tensiune, iar estimand rata de descarcare a bateriei am putut aproxima nivelul de incarcare al bateriei.

Mai jos se poate observa schema electrica pe care am urmat-o in realizarea proiectului.

Functionarea consolei poate fi redusa la urmatoarele stari:

• MENU
• PLAYING
• WON
• LOST

Starea initiala este cea de MENU, in care este afisat nivelul bateriei consolei si in care se poate alege dificultatea jocului. Odata ales nivelul de dificultate, se trece in starea de PLAYING. Cheia implementarii sunt matricile boardState - retine informatii despre stadiul curent al tablei de joc si bombs - retine pozitiile bombelor.

int boardState[ROWS][COLUMNS]; 0-8 = number of adjacent bombs, 10 = not revealed, 11 = bomb, 12 = flag

int bombs[ROWS][COLUMNS] = {0}; 0 = no bomb, 1 = bomb

Matricea de stari este reprezentata in mod continuu pe ecranul LCD, iar orice modificare in starile acesteia este vizibila pe ecran. Odata ce se indeplineste conditia de victorie sau conditia de pierdere a jocului, se trece in una din starile WON sau LOST, din care se poate reveni in starea MENU prin apasarea butonului RESET de pe placuta. Am implementat diverse functii cu nume sugestive pentru implementarea logicii:

// Randomly generates boms.
// Seed for random functions is taken
// from the analog pin A1.
void generateBombs() {
  for (int i = 0; i < ROWS; i++)
    for (int j = 0; j < COLUMNS; j++)
      bombs[i][j] = 0;
 
  randomSeed(analogRead(A1));
 
  for (int i = 0; i < numberOfBombs; i++) {
    int pos_i = random(ROWS);
    int pos_j = random(COLUMNS);
    if (bombs[pos_i][pos_j] == 1) {
      i--;
      continue;
    }
    bombs[pos_i][pos_j] = 1;
  }
}

// Calculates number of neighbouring bombs.
int getNumberOfNeighbourBombs(int i, int j) {
  int nr = 0;
  if (isPosValid(i - 1, j) && bombs[i - 1][j] == 1)
    nr++;
 
  if (isPosValid(i - 1, j - 1) && bombs[i - 1][j - 1] == 1)
    nr++;
 
  if (isPosValid(i - 1, j + 1) && bombs[i - 1][j + 1] == 1)
    nr++;
 
  if (isPosValid(i, j - 1) && bombs[i][j - 1] == 1)
    nr++;
 
  if (isPosValid(i, j + 1) && bombs[i][j + 1] == 1)
    nr++;
 
  if (isPosValid(i + 1, j) && bombs[i + 1][j] == 1)
    nr++;
 
  if (isPosValid(i + 1, j - 1) && bombs[i + 1][j - 1] == 1)
    nr++;
 
  if (isPosValid(i + 1, j + 1) && bombs[i + 1][j + 1] == 1)
    nr++;
 
  return nr;
}

// Function used to reveal all
// bombs, in case of loss
void revealAllBombs() {
  for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
    for (int j = 0; j < COLUMNS; j++) {
      if (bombs[i][j] == 1) {
        boardState[i][j] = BOMB;
      }
    }
  }
}

// Check win condition
void checkWin() {
  if (fieldsRevealed == ROWS * COLUMNS - numberOfBombs)
    gameState = 1;
}

Buzzer-ul este configurat prin intermediul registrului timer oferit de ATmega328pb si este configurat pentru a emite sunete la interval de o secunda.

// Setting up the timer register for the buzzer
noInterrupts();
TCCR1A = 0;
TCCR1B = 0;
TCNT1  = 0; // initialize counter value to 0
// set compare match register for 1 Hz increments
OCR1A = 62499;
// turn on CTC mode
TCCR1B |= (1 << WGM12);
// Set CS12, CS11 and CS10 bits for 256 prescaler
TCCR1B |= (1 << CS12) | (0 << CS11) | (0 << CS10);
// enable timer compare interrupt
TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
interrupts();

Nivelul de incarcare al bateriei este masurat prin intermediul pinului analogic A0 si estimat in functie de rata de descarcare a unei baterii alcaline de 9V.

// Reading battery voltage
int inputValue = analogRead(A0);
float batteryVoltage = inputValue * (5.0f / 1024.0f) * (22 + 22) / 22;
// Calculated using aproximate battery discharge rate
float batteryPercentage = 25 * batteryVoltage - 125;

Butoanele FLAG si REVEAL sunt legate la pinii digitali 2 si 3, iar declasarea acestora este realizata prin intermediul intreruperilor hardware.

// Pentru butonul FLAG
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(flagButton), btnInterruptFlag, FALLING);
 
void btnInterruptFlag() {
  interruptFlag = true;
}

Am lipit toate componentele intr-o cutie si am creat propriul controller, folosind un breadboard de dimensiuni mici.

Poze din diverse stadii ale jocului:

Realizarea acestui proiect a fost o experienta foarte interesanta, ce a pornit de la pasiunea mea pentru un joc simplist si foarte popular, anume Minesweeper. In timpul dezvoltarii proiectului, am venit cu numeroase imbunatatiri si idei suplimentare, ajungand in final la un produs ce reprezinta o consola de jocuri portabila, cu feedback video, dar si audio si un controller cu 6 butoane pentru input. Proiectul poate fi oricand extins si imbunatatit, implementand numeroase alte joculete pentru consola.

src_minesweeper.zip

https://arduino-tutorials.net/tutorial/control-graphic-lcd-display-spi-st7920-128x64-with-arduino

https://github.com/olikraus/u8glib

Export to PDF