This is an old revision of the document!
Digital Chess Clock - Popescu Maria Bianca
Introducere
- Cronometrează timpul fiecărui jucător
- Permite setarea diferitelor moduri de joc (Blitz, Rapid, Clasic)
- Oferă feedback sonor pentru acțiunile jucătorilor
- Permite pauză/reluare a timpului
Ideea a pornit de la dorința de a crea un instrument practic pentru jucătorii de șah, care să fie în același timp un exercițiu educațional de programare și electronică. Utilitatea acestui proiect constă în:
- Economisirea costurilor comparativ cu ceasurile de șah comerciale
- Personalizarea funcționalităților conform nevoilor specifice
- Înțelegerea principiilor de programare și electronică în contextul unui sistem embedded funcțional
Descriere generală
Ceasul de șah digital este un sistem complex care îmbină componente hardware și software pentru a oferi o soluție funcțională și intuitivă de cronometrare pentru jocul de șah. Proiectul utilizează o singură placă Arduino MEGA 2560 pentru a controla toate componentele și a implementa logica necesară.
Descrierea modulelor și interacțiunilor
1. Unitatea centrală de procesare (Arduino MEGA 2560)
Arduino MEGA 2560 reprezintă “creierul” sistemului, coordonând toate funcționalitățile și procesând interacțiunile utilizatorului. Acesta a fost ales datorită numărului mare de pini I/O disponibili (54 pini digitali și 16 pini analogici), care permit conectarea simultană a tuturor componentelor necesare. Arduino rulează firmware-ul care implementează logica jocului, gestionează timerii, procesează input-ul de la butoane și controlează afișajele și feedback-ul audio.
2. Modulul de afișare a informațiilor (LCD 16x2)
LCD-ul oferă o interfață vizuală pentru utilizator, afișând informații despre:
- Meniul de selectare a modurilor de joc (Blitz, Rapid, Clasic)
- Starea curentă a jocului (în desfășurare, pauză, terminat)
- Instrucțiuni pentru utilizator
3. Module de cronometrare (Afișaje cu 7 segmente)
Cele două afișaje cu 7 segmente și 4 digiti sunt utilizate pentru a afișa timpul rămas pentru fiecare jucător în format MM:SS (minute:secunde). Aceste afișaje utilizează tehnica de multiplexare pentru a controla toate cele 32 de segmente (8 segmente × 4 digiti) cu doar 12 pini pentru fiecare afișaj. Multiplexarea implică activarea rapidă și secvențială a câte unui digit la un moment dat, creând iluzia că toate sunt aprinse simultan datorită persistenței vizuale.
4. Modulul de interacțiune cu utilizatorul (Butoane)
Sistemul include patru butoane tactile:
- Două butoane pentru jucători: Fiecare jucător apasă butonul său când termină mutarea, transferând timpul la adversar
- Două butoane pentru control: Un buton pentru navigarea prin opțiuni și un buton pentru confirmarea selecției, utilizate în principal pentru configurarea modurilor de joc
Butoanele sunt conectate la Arduino folosind intrările analogice și utilizează rezistențe pull-up interne pentru stabilitate.
5. Modulul de feedback audio (Buzzer)
Buzzer-ul oferă feedback audio pentru diverse evenimente din timpul jocului:
- Confirmarea apăsării butoanelor
- Alerte pentru timpul scăzut rămas
- Semnale pentru începerea/terminarea jocului
Interacțiunea dintre module
Modulele interacționează într-un flux logic care permite funcționarea coerentă a ceasului de șah:
La pornire, sistemul afișează meniul principal pe LCD, permițând utilizatorului să selecteze modul de joc folosind butoanele de control. După selectarea modului, timpii inițiali sunt setați pentru ambii jucători și afișați pe cele două afișaje cu 7 segmente. Jocul începe cu cronometrul jucătorului 1 activat. Când acesta termină mutarea și apasă butonul său, timpul său se oprește și începe cronometrul jucătorului 2. Buzzer-ul emite sunete pentru a indica transferul de control între jucători și pentru a avertiza când timpul este pe cale să expire. Arduino MEGA gestionează continuu afișajele, actualizându-le pentru a reflecta timpul rămas, și procesează input-ul de la butoane pentru a detecta schimbările de stare (pauză, terminare mutare, etc.). LCD-ul afișează informații suplimentare despre starea jocului, cum ar fi jucătorul activ, modul de joc curent, și eventuale notificări.
Această arhitectură modulară permite o implementare clară a funcționalităților și facilitează eventuale extinderi ulterioare ale sistemului, cum ar fi adăugarea de moduri de joc suplimentare sau funcții avansate de cronometrare.
Hardware Design
== 1 x Arduino MEGA 2560 ==
Tensiune de operare: 5V Curent per pin I/O: 20mA (maxim) Frecvență: 16 MHz 54 pini digitali I/O (15 PWM) 16 intrări analogice
1 x LCD 16×2 cu interfață HD44780
Tensiune de operare: 5V Curent consumat: ~1mA (fără backlight) Interfață: paralel 4-bit
2 x Afișaj cu 7 segmente cu 4 digiti (anod comun)
Tensiune de operare: 5V Curent per segment: ~20mA Configurație: Anod comun
4 x Butoane tactile momentane (pushbutton)
Configurație: Normally open (NO) 4 pini (2 perechi conectate intern când sunt apăsate)
1 x Buzzer piezoelectric
Tensiune de operare: 5V Frecvență: 2-5 kHz (tonuri optime)
1 x Potențiometru 10K
Pentru reglarea contrastului LCD-ului
Rezistențe:
4 x Rezistențe 10K ohm (pentru pull-up la butoane) 16 x Rezistențe 220 ohm (pentru limitarea curentului la segmentele afișajelor)
Componente de interconectare:
2 x Breadboard 830 puncte Fire de conexiune (jumperwires) diverse lungimi
Schema electrică LCD 16×2:
RS (Register Select) → Arduino pin 12 E (Enable) → Arduino pin 11 D4 → Arduino pin 5 D5 → Arduino pin 4 D6 → Arduino pin 3 D7 → Arduino pin 2 VSS → GND VDD → 5V V0 → Mijlocul potențiometrului de 10K Pinii extremi ai potențiometrului: unul la 5V, celălalt la GND RW → GND (mod scriere) Backlight (A) → 5V (prin rezistență dacă este necesar) Backlight (K) → GND
Afișaj cu 7 segmente pentru Jucătorul 1 (anod comun):
Segment A → Arduino pin 22 (prin rezistență 220 ohm) Segment B → Arduino pin 24 (prin rezistență 220 ohm) Segment C → Arduino pin 26 (prin rezistență 220 ohm) Segment D → Arduino pin 28 (prin rezistență 220 ohm) Segment E → Arduino pin 30 (prin rezistență 220 ohm) Segment F → Arduino pin 32 (prin rezistență 220 ohm) Segment G → Arduino pin 34 (prin rezistență 220 ohm) Segment DP → Arduino pin 36 (prin rezistență 220 ohm) Digit 1 (anod) → Arduino pin 38 Digit 2 (anod) → Arduino pin 40 Digit 3 (anod) → Arduino pin 42 Digit 4 (anod) → Arduino pin 44
Afișaj cu 7 segmente pentru Jucătorul 2 (anod comun):
Segment A → Arduino pin 23 (prin rezistență 220 ohm) Segment B → Arduino pin 25 (prin rezistență 220 ohm) Segment C → Arduino pin 27 (prin rezistență 220 ohm) Segment D → Arduino pin 29 (prin rezistență 220 ohm) Segment E → Arduino pin 31 (prin rezistență 220 ohm) Segment F → Arduino pin 33 (prin rezistență 220 ohm) Segment G → Arduino pin 35 (prin rezistență 220 ohm) Segment DP → Arduino pin 37 (prin rezistență 220 ohm) Digit 1 (anod) → Arduino pin 39 Digit 2 (anod) → Arduino pin 41 Digit 3 (anod) → Arduino pin 43 Digit 4 (anod) → Arduino pin 45
Butoane:
Buton Jucător 1:
Un pin → Arduino pin A0 Alt pin (diagonal) → GND Rezistență 10K între A0 și 5V (pull-up intern activat)
Buton Jucător 2:
Un pin → Arduino pin A1 Alt pin (diagonal) → GND Rezistență 10K între A1 și 5V (pull-up intern activat)
Buton Navigare Mod:
Un pin → Arduino pin A2 Alt pin (diagonal) → GND Rezistență 10K între A2 și 5V (pull-up intern activat)
Buton Selectare Mod:
Un pin → Arduino pin A3 Alt pin (diagonal) → GND Rezistență 10K între A3 și 5V (pull-up intern activat)
Buzzer:
Pin pozitiv (+) → Arduino pin 8 (PWM) Pin negativ (-) → GND
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
