Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2025:vstoica:horia.moroianu3101 [2025/05/01 19:46]
horia.moroianu3101 [Hardware Design]
+++ pm:prj2025:vstoica:horia.moroianu3101 [2025/05/30 04:34] (current)
horia.moroianu3101 [Software Design]
@@ Line 2: / Line 2: @@
 <note>
 **Autor**: Moroianu Horia-Valentin\\
-**Grupa**: 334CA
+**Grupă**: 334CA
 </note>
 ===== Introducere =====
@@ Line 33: / Line 33: @@
 ===== Hardware Design =====
+**Schemă electrică**: {{:pm:prj2025:vstoica:horia.moroianu3101:infracatch-schematic.pdf|}}
+<html><iframe
+  src="https://ocw.cs.pub.ro/courses/_media/pm/prj2025/vstoica/horia.moroianu3101/infracatch-schematic.pdf#view=Fit"
+  width="100%"
+  height="600px"
+  style="border:none;"
+  allowfullscreen>
+</iframe></html>
+**Conectivitate**:
+^ Pin ATmega328P ^ Pin Arduino Nano ^ Componentă asociată ^ Funcție ^
+| GND            | GND              | Toate modulele       | Alimentare             |
+| VCC            | 5V               | Toate modulele       | Alimentare             |
+| PB0            | D8               | LED0                 | GPIO control           |
+| PB1            | D9               | LED1                 | GPIO control           |
+| PB2            | D10              | LED2                 | GPIO control           |
+| PB3            | D11              | LED3                 | GPIO control           |
+| PC4            | A4               | LCD-1602             | I2C - SDA              |
+| PC5            | A5               | LCD-1602             | I2C - SCL              |
+| PD2            | D2               | Receptor IR          | Data/INT0              |
+| PD6            | D6               | Buzzer               | Timer0 PWM Control     |
 **Listă de componente**:
@@ Line 45: / Line 67: @@
 | Rezistor 0.5W 220Ω | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/componente-electronice-rezistoare/10958-rezistor-05w-220.html|Link]] | 4 | 0.1 |
 | Breadboard 830 Puncte | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/prototipare-breadboard-uri/8-breadboard-830-points.html|Link]] | 1 | 9.98 |
+| Breadboard 400 Puncte | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/prototipare-breadboard-uri/44-breadboard-400-points.html|Link]] | 1 | 4.56 |
 | Fire tată-tată | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/fire-fire-mufate/12-set-de-cabluri-pentru-breadboard.html|Link]] | 1 | 7.99 |
+| Fire mamă-tată | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/toate-produsele/876-set-fire-mama-tata-10p-15-cm.html|Link]] | 1 | 4.45 |
 | Cablu USB-B Mini | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/cabluri-cabluri-usb/3147-cablu-albastru-usb-am-b-mini-30-cm-pentru-arduino-nano.html|Link]] | 1 | 4.37 |
-^ **Preț total:** ||^ **84.17** ^
+^ **Preț total:** ||^ **93.18** ^
-<hidden>
-<note tip>
-Aici puneţi tot ce ţine de hardware design:
-  * listă de piese
-  * scheme electrice (se pot lua şi de pe Internet şi din datasheet-uri, e.g. http://www.captain.at/electronic-atmega16-mmc-schematic.png)
-  * diagrame de semnal
-  * rezultatele simulării
-</note>
-</hidden>
 ===== Software Design =====
+**Mediu de dezvoltare**: //Visual Studio Code + PlatformIO//
-<note tip>
+**Biblioteci externe**:
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
+  * [[https://docs.arduino.cc/language-reference/|Arduino]] pentru compatibilitatea cu celelalte biblioteci folosite
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
+  * [[https://github.com/Arduino-IRremote/Arduino-IRremote|IRRemote]] pentru decodificarea semnalelor primite de la senzorul IR
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
+  * [[https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C|LiquidCrystal_I2C]] pentru afișarea stării jocului pe ecran
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
-</note>
-===== Rezultate Obţinute =====
+**Implementare**:
-<note tip>
+Codul este împărțit în 5 fișiere ce vor fi prezentate mai jos, ținând cont de funcționalitățile moduleleor. Deși acestea nu conțin particularități ale limbajului ''C++'', am ales sa folosesc acest limbaj pentru compatibilitatea cu bibliotecile externe.
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
-</note>
-===== Concluzii =====
+**//main.cpp / main.h//**: conține implementarea principală a jocului.
-===== Download =====
+Programul este structurat sub forma unui atutomat cu 3 stări:
+  *''START'': Inițializează jocul și așteaptă comanda START. La primirea ei, resetează scorul și viețile, pornește timerul, setează seed-ul random și trece la GAME_PLAYING.
+  *''GAME_PLAYING'': Gestionează jocul activ — aprinde LED-uri, așteaptă răspuns IR și actualizează scorul sau viețile. Dacă timpul expiră sau răspunsul e greșit, scade o viață. Dacă viețile ajung la 0 sau se apasă START, trece la GAME_OVER.
+  *''GAME_OVER'': Oprește LED-urile, afișează scorul final și redă un sunet în funcție de performanță. Așteaptă comanda START pentru a reveni la GAME_START.
-<note warning>
+Variabile globale folosite:
-O arhivă (sau mai multe dacă este cazul) cu fişierele obţinute în urma realizării proiectului: surse, scheme, etc. Un fişier README, un ChangeLog, un script de compilare şi copiere automată pe uC crează întotdeauna o impresie bună ;-).
+  * ''game_state'' – stare actuală a jocului
+  * ''valid_ir'' – flag pentru semnal IR valid
+  * ''led_timeout'' – flag dacă timpul LED-ului a expirat
+  * ''score, high_score, lives'' – folosite pentru a urmari progresul jucatorului
-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**.
+**//timers.cpp / timers.h//**: realizează controlul duratei de aprindere a LED-urilor, generarea de sunete prin buzzer și extragerea unui seed pentru randomizare.
-</note>
-===== Jurnal =====
-<note tip>
+Timer1 - Folosit pentru a controla cât timp rămâne aprins un LED.
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
+  *''initLedTimer()'' – setează Timer1 în mod CTC, cu prescaler 1024 și OCR corespunzător MAX_LED_DELAY (2s).
-</note>
+  *''startLedTimer()'' – pornește cronometrarea si resetează TCNT1.
+  *''stopLedTimer()'' – oprește timerul.
+  *''decreaseLedDelay()'' – reduce treptat durata LED-ului (până la MIN_LED_DELAY), pentru a crește dificultatea jocului.
+  *ISR ''TIMER1_COMPA_vect'' – semnalează timeout-ul LED-ului în main.cpp (led_timeout = true).
+Timer0 - Folosit pentru a genera tonuri audio la frecvențe date.
+  *''initBuzz()'' – configurează Timer0 în mod CTC pentru ieșire pe pinul PD6 (OC0A).
+  *''buzz(freq, duration)'' – redă un sunet la frecvența și durata cerută. Folosește ''timer_freq_prescale()'' pentru a calcula automat prescalerul și OCR-ul necesar si controlează durata folosind întreruperea ''TIMER0_COMPA_vect''. (//Cod inspirat din [[https://pcarduino.blogspot.com/2013/10/generating-tones-with-timers.html|acest]] articol.//)
+Random seed: ''extractTimers()'' – combină valorile din TCNT0, TCNT1 și TCNT2 într-un uint32_t pentru a genera un seed aleator folosit la alegerea LED-urilor.
+**//lcd.cpp / lcd.h//**: gestionează afișajul LCD al jocului (mesaje de început, de final, scor, și vieți).
+  * vectorul ''heart'' reprezintă un caracter personalizat (o inimă stilizată), folosită pentru a reprezenta viețile jucătorului.
+  *''initLCD()'' — inițializează LCD-ul și configurează simbolul inimă pentru afișare.
+  *''displayStart()'' — afișează instrucțiunile inițiale pentru a porni jocul și controlul LED-urilor.
+  *''displayScore(lives, score)'' — arată numărul de vieți rămase și scorul curent pe ecran.
+  *''displayGameOver(score, high_score)'' — prezintă scorul final și high score-ul la încheierea jocului.
+**//sounds.cpp / sounds.h//**: se ocupă de redarea melodiilor și sunetelor pentru stările jocului.
+  *''playStart()'' — melodie scurtă de început pentru startul jocului.
+  *''playWin()'' — melodie de victorie la obținerea unui high score.
+  *''playFail()'' — melodie de eșec/skip.
+**//random.cpp / random.h//**: modul de generare a numerelor pseudo-aleatoare, optimizat pentru microcontrolere.
+  *''setSeed(seed)'' — inițializează generatorul cu o valoare externă pentru diversificarea secvenței de numere aleatoare.
+  *''nextRand()'' — returnează un număr pseudo-aleator pe 8 biți folosind algoritmul ''xorshift32'' usor modificat. Acesta lucreaza doar cu operații bitwise și produce rapid valori pe 8 biți, folosite ulterior pentru selectarea celor 4 LED-uri.
+===== Rezultate Obţinute =====
+{{:pm:prj2025:vstoica:horia.moroianu3101:infracatch.jpg?700|}}
+{{:pm:prj2025:vstoica:horia.moroianu3101:start.jpg?700|}}
+{{:pm:prj2025:vstoica:horia.moroianu3101:running.jpg?700|}}
+{{:pm:prj2025:vstoica:horia.moroianu3101:gameover.jpg?700|}}
+===== Demo =====
+Un scurt demo al proiectului poate fi găsit [[https://www.youtube.com/watch?v=qQdRE64-_nE|aici]].
+<html>
+<iframe width="700" height="400"
+        src="https://www.youtube.com/embed/qQdRE64-_nE"
+        title="InfraCatch - a reflex game" frameborder="0"
+        allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share"
+        referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin"
+        allowfullscreen></iframe>
+</html>
+===== Download =====
+Toate fișierele acestui proiect pot fi găsite [[https://github.com/HoriaMoroianu/infra-catch|aici]].
 ===== Bibliografie/Resurse =====
-<note>
+**Resurse Hardware**:\\
-Listă cu documente, datasheet-uri, resurse Internet folosite, eventual grupate pe **Resurse Software** şi **Resurse Hardware**.
+[[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf|ATmega328P Datasheet]]\\
-</note>
+[[https://www.tech-sparks.com/arduino-nano-pinout-guide/|Arduino Nano Pinout]]\\
+[[https://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview|Autodesk Fusion]]
-<html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>
+**Resurse Software**:\\
+[[https://platformio.org/|PlatformIO]]\\
+[[https://github.com/Arduino-IRremote/Arduino-IRremote|IRremote]]\\
+[[https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C|LiquidCrystal I2C]]\\
+[[https://en.wikipedia.org/wiki/Xorshift|Xorshift32 PRNG]]\\
+[[https://pcarduino.blogspot.com/2013/10/generating-tones-with-timers.html|Generating Tones with Timers]]
+\\
+<html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export Page to PDF</a></html>