This is an old revision of the document!
PAC-MAN
Introducere
Proiectul „PAC-MAN Portable” constă în realizarea unei mini-console portabile de joc, inspirată de titlul clasic PAC-MAN, implementată pe platforma Arduino Uno R3 (ATmega328P). Sistemul îmbină mai multe componente hardware și software, oferind funcționalități integrate precum afișare grafică pe display OLED, interacțiune prin butoane fizice, reglaj de viteză prin potențiometru, feedback vizual prin LED RGB, efecte sonore prin buzzer și salvarea progresului pe un card microSD.
Acest proiect are rolul de a demonstra integrarea și utilizarea eficientă a diferitelor interfețe hardware și protocoale de comunicație serială, fiind totodată un exemplu aplicat de dezvoltare embedded cu funcționalități avansate de joc.
Funcționalități cheie
- Control precis al graficii 2D pe un display monocrom cu animații fluide
- Reglaj de viteză în timp real prin potențiometru analogic pentru ajustarea dificultății
- Salvare / încărcare automată a progresului jocului pe card microSD
- Feedback vizual prin LED RGB, în funcție de starea jocului (victorie / eșec / imunitate)
- Efecte sonore pentru acțiuni (power-up, game over, victorie)
- 4 nivele progresive cu complexitate crescută (capcane, following ghost, power-ups)
- Sistem de imunitate temporară cu efecte vizuale speciale (LED RGB Blue pe PWM)
- Debugging și testare prin comunicație serială UART, utilizând Serial Monitor din Arduino IDE
Descriere generală
Consola este alcătuită dintr-un modul principal Arduino Uno R3 (ATmega328P), un display OLED 128×64 I2C (SSD1306), un LED RGB pentru feedback vizual, 5 butoane tactile pentru controlul jocului, un buzzer pentru efecte sonore și un potențiometru pentru ajustarea vitezei. De asemenea, include un modul SD card conectat prin SPI pentru salvarea automată a progresului. Toate componentele sunt montate pe breadboard pentru testare rapidă, apoi pe o placă de prototipare. Alimentarea se face fie prin USB, fie printr-o baterie de 9V conectată la Arduino printr-un suport cu jack (OKY0259).
Hardware Design
Componente:
- Arduino Uno R3 (ATmega328P)
- Display OLED 128×64 I2C (SSD1306)
- LED RGB (anod comun)
- Rezistențe 220Ω
- Butoane tactil
- Rezistențe 10kΩ (pentru pull-down la butoane)
- Breadboard (plăcuță de test)
- Placă prototipare 7×9
- Cabluri Dupont m-m
- Cablu USB A-B
- Modul Card SD (SPI)
- Card microSD + adaptor SD
- Potențiometru 10kΩ
- Rezistență 10kΩ (pentru potentiometru)
- Suport baterie 9V cu conector DC (OKY0259)
- Baterie 9V
Protocoale și Interfețe Hardware:
- GPIO
- Utilizat pentru citirea butoanelor și controlul LED-urilor
- UART
- Serial Monitor (debugging + transmitere scoruri / loguri prin USB către PC)
- Timere / PWM
- Utilizat pentru controlul intensității culorilor LED-ului RGB prin generarea de semnal digital cu factor de umplere variabil
- ADC
- Utilizat pentru a citi valorile analogice de pe potențiometru (valori între 0–1023, rezultate din conversia tensiunii analogice 0–5V în valori digitale pe 10 biți)
- SPI
- Utilizat pentru comunicarea cu modulul microSD; interfață rapidă, full-duplex, pe patru linii principale (MOSI, MISO, SCK, CS)
- I2C
- Utilizat pentru comunicarea cu display-ul OLED; două fire (SDA, SCL) partajate între dispozitivele master / slave
Bill of Materials (BOM)
| Componentă | Tip | Protocol | Cantitate | Link / Specificații |
|---|---|---|---|---|
| Arduino UNO R3 | Controller | - | 1 | datasheet |
| Buton (Sus - D2) | Input | GPIO | 1 | link-piesa |
| Buton (Jos - D3) | Input | GPIO | 1 | link-piesa |
| Buton (Stânga - D4) | Input | GPIO | 1 | link-piesa |
| Buton (Dreapta - D5) | Input | GPIO | 1 | link-piesa |
| Buton (Shoot - D6) | Input | GPIO | 1 | link-piesa |
| OLED Display 128 x 64 | Output | I2C | 1 | link-piesa |
| RGB LED (anod comun) | Output | GPIO / PWM | 1 | link-piesa |
| Potențiometru (10kΩ) | Input | ADC | 1 | link-piesa |
| Buzzer (pe A1) | Output | GPIO | 1 | link-piesa |
| Card SD + Modul | I/O | SPI | 1 | link-piesa |
| Breadboard 170 puncte | - | - | 1 | link-piesa |
| Placă prototipare 7×9 | - | - | 1 | link-piesa |
| Suport baterie 9V | - | - | 1 | link-piesa |
| Rezistență 220Ω - LED | - | - | 3 | - |
| Rezistență 10kΩ - butoane | - | - | 5 | - |
Schemă Electrică
Descriere Detaliată
- Cele 5 butoane de control (sus, jos, stânga, dreapta, start / restart) sunt conectate pe pinii digitali D2–D6 cu rezistențe pull-up interne și sunt verificate constant pentru a controla jucătorul prin labirint
- Potențiometrul este conectat pe pinul analogic A0 și este folosit pentru a regla viteza jocului (dificultatea), fiind citit prin ADC și mapată între valorile minime și maxime de delay
- Potențiometrul este folosit de asemenea și ca seed pentru generarea punctelor aleator pe mapă
- Display-ul OLED este conectat prin I2C folosind SDA (A4) și SCL (A5) pentru afișarea labirintului, jucătorului, punctelor, fantasmei și efectelor speciale
- LED-ul RGB este conectat la D7 (roșu), D8 (verde), D9 (albastru), unde D7 și D8 sunt digitali, iar D9 este PWM pentru efecte de fading (game over roșu + pwm manual, victorie verde + pwm manual, imunitate albastru + pwm hardware)
- Buzzer-ul este conectat la A1 și folosit pentru generarea de sunete cu frecvențe diferite (power-up, game over, victory)
- Cardul SD este conectat prin SPI folosind pinii standard: MISO (D12), MOSI (D11), SCK (D13) și CS (D10) pentru salvarea automată și încărcarea progresului jocului la restart
Caracteristici Advanced ale Jocului
- Nivelul 1: Labirint basic cu 9 puncte de colectat
- Nivelul 2: Introducerea capcanelor
- Nivelul 3: Adăugarea unei fantome simple care urmărește jucătorul
- Nivelul 4: Nivel complet cu fantoma, power-up special pentru imunitate temporară de 5 secunde (protecție împotriva fantomei)
- Sistem de Salvare: Progresul se salvează automat la fiecare mișcare, permițând continuarea jocului după restart
- Efecte Vizuale: Jucătorul pulsează când are imunitate, LED-ul albastru face efecte de fading
- Audio Feedback: Sunete distincte pentru fiecare acțiune (power-up, game over, victorie)
Tabel Conexiuni Componente
| Componentă | Pin Arduino | Funcție |
|---|---|---|
| Buton Sus | D2 | Control joc – mișcare sus (digital input) |
| Buton Jos | D3 | Control joc – mișcare jos (digital input) |
| Buton Stânga | D4 | Control joc – mișcare stânga (digital input) |
| Buton Dreapta | D5 | Control joc – mișcare dreapta (digital input) |
| Buton Shoot | D6 | Declanșare împușcare (digital input) |
| Potențiometru | A0 | Reglare dificultate – citire analogică (ADC) |
| Display OLED | A4 (SDA), A5 (SCL) | Afișaj stare joc |
| LED RGB - Roșu | D7 | Feedback – stare eșec (digital output) |
| LED RGB - Verde | D8 | Feedback – stare victorie (digital output) |
| LED RGB - Albastru | D9 (PWM) | Feedback – efecte fading (PWM output) |
| Buzzer | A1 | Sunete joc (digital output) |
| SD Card – MISO | D12 | Citire date (SPI) |
| SD Card – MOSI | D11 | Scriere date (SPI) |
| SD Card – SCK | D13 | Ceas SPI |
| SD Card – CS | D10 | Chip Select pentru SD (SPI) |
Imagini Sugestive Implementare Hardware
- Test Display & Butoane
- Test Display & Butoane
- Test Display & LED - verde
Software Design
- mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
- librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
- algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
- (etapa 3) surse şi funcţii implementate
Rezultate Obţinute
Concluzii
Download
.
Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea Add Images or other files. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul :pm:prj20??:c? sau :pm:prj20??:c?:nume_student (dacă este cazul). Exemplu: Dumitru Alin, 331CC → :pm:prj2009:cc:dumitru_alin.
Jurnal
Bibliografie/Resurse
