Ce face?

CyberPull este un joc arcade interactiv pentru doi jucători inspirat din “trage de sfoară”. Un punct luminos pornește din centrul unei benzi LED. Fiecare jucător apasă butonul său cât mai repede pentru a trage punctul în jumătatea lui. Primul care îl duce la capătul său câștigă runda.

Care este scopul lui?

Distracție pentru doi jucători, testând viteza de reacție într-un format competitiv și vizual atractiv.

Care a fost ideea de la care am pornit?

Am vrut un proiect care să folosească toate conceptele de laborator (întreruperi, timere, PWM, ADC, I2C) într-un mod practic și interactiv, rezultând ceva ce poate fi demonstrat imediat oricui.

De ce este util?

Este un joc standalone complet funcțional, cu carcasă fizică din plexiglass, care poate fi folosit fără laptop după ce codul este încărcat.

Schema bloc a proiectului:

Modulele principale:

• Arduino Uno (ATmega328P) — unitatea centrală, rulează toată logica jocului
• Bandă LED WS2812B (30 LED-uri, 50cm) — afișajul principal; un LED se mișcă stânga/dreapta
• 2x Butoane Arcade 16mm cu LED — inputul jucătorilor, conectate pe INT0/INT1
• Potențiometru 10kΩ — reglează dificultatea în timp real prin ADC
• Buzzer Pasiv — feedback audio controlat prin PWM (Timer2)
• LCD 1602 + I2C — afișează scorul și cronometrul rundei
• Adaptor 9V/1A — alimentare standalone prin jack-ul Arduino

Listă de componente:

Schema electrică:

Mediu de dezvoltare: Arduino IDE 2.x

Biblioteci folosite:

• Adafruit_NeoPixel — control bandă LED WS2812B
• LiquidCrystal_I2C — control LCD prin I2C
• avr/interrupt.h — întreruperi hardware (built-in)

Concepte de laborator:

• Lab 2 — Întreruperi: Butoanele conectate pe INT0 (D2) și INT1 (D3), tratate prin ISR. Timer1 în mod CTC pentru cronometrul rundei (tick 1ms). Debouncing software cu fereastră de 50ms.
• Lab 3 — PWM: Timer2 în mod Fast PWM pe pinul D11 (OC2A) pentru buzzer. Frecvențe diferite: ~500Hz (mutare J1), ~800Hz (mutare J2), melodie la câștig.
• Lab 4 — ADC: Potențiometrul citit pe A0. Valoarea 0–1023 mapată la dificultate 1–8 (numărul de apăsări necesare per mutare LED).
• Lab 6 — I2C: LCD comunică pe pinii A4 (SDA) / A5 (SCL). Adresă PCF8574: 0x27. Actualizare la fiecare 500ms.

Aveti link catre youtube mai jos:

https://www.youtube.com/shorts/ELwuYHDpFSM

Cea mai delicată parte a fost lucratul cu banda LED și butoanele. Mai exact partea hardware, în care a trebuit să lipesc firele la pinii corespunzători de mai multe ori, deoarece legăturile s-au rupt între ele.

De asemenea, LCD-ul nu afișa nimic la prima pornire, deși adresa I2C era corectă (0x27). Problema era contrastul setat la zero din fabrică, rezolvat prin reglarea potențiometrului de pe spatele modulului.

Mediu de dezvoltare

• PlatformIO (extensie VS Code)
• Placă: Arduino Uno (ATmega328P)
• Limbaj: C++
• Fișier principal: main.cpp

Biblioteci third-party

Arhitectura sistemului

Firmware-ul este structurat într-un singur fișier principal main.cpp. Acesta inițializează toate perifericele (bandă LED, LCD, butoane, buzzer, potențiometru), configurează întreruperile hardware și gestionează logica principală în bucla loop().

Pinout-ul complet:

Detalii cheie de implementare

Întreruperi hardware pentru butoane (Lab 2)

Butoanele jucătorilor sunt conectate pe pinii INT0 (D2) și INT1 (D3), configurate pe front descrescător (falling edge) prin registrele EICRA și EIMSK. La fiecare apăsare se declanșează automat rutinele ISR(INT0_vect) și ISR(INT1_vect). Aceasta garantează că nicio apăsare nu este pierdută, indiferent de ce face programul în acel moment.

Fiecare ISR implementează debouncing software cu o fereastră de 150ms — dacă două apăsări vin în mai puțin de 150ms, a doua este ignorată (zgomot mecanic al butonului). ISR-ul verifică și starea fizică a butonului cu digitalRead() pentru a ignora bouncing-ul la eliberare.

Logica de mutare a LED-ului:

• ISR numără apăsările într-un contor
• Când contorul atinge valoarea de dificultate → LED-ul se mută o poziție
• Contorul se resetează la 0

Control buzzer prin Timer2 CTC (Lab 3)

Buzzerul pasiv este controlat de Timer2 în modul CTC pe pinul D11 (OC2A). Frecvența sunetului se calculează după formula:

OCR2A = F_CPU / (2 × 256 × frecvență) − 1

Prescaler-ul folosit este 256. Sunete generate:

• 400 Hz — mutare spre J1
• 600 Hz — mutare spre J2
• 300→500→700 Hz — start rundă
• Melodie Do-Re-Mi-Fa-Sol (262–392 Hz) — victorie meci

Citire potențiometru prin ADC (Lab 4)

Potențiometrul este citit pe pinul A0 folosind analogRead(). Valoarea de 10 biți (0–1023) este mapată la intervalul de dificultate 1–8 folosind funcția map():

difficulty = map(analogRead(A0), 0, 1023, 1, 8);

Dificultatea reprezintă numărul de apăsări necesare pentru a muta LED-ul o poziție. La dificultate 1 fiecare apăsare mută LED-ul, la dificultate 8 sunt necesare 8 apăsări. Valoarea este recitită la fiecare iterație a loop(), deci se poate modifica în timp real.

Comunicare LCD prin I2C (Lab 6)

LCD-ul 16×2 cu modulul PCF8574 comunică prin protocolul I2C pe pinii A4 (SDA) și A5 (SCL), la adresa 0x27. Display-ul se actualizează la fiecare 500ms cu scorul curent, timpul scurs din rundă și dificultatea curentă.

Funcții implementate

Resurse Hardware:

• Datasheet ATmega328P
• Datasheet WS2812B
• Datasheet PCF8574 I2C

Resurse Software:

• Biblioteca Adafruit NeoPixel
• Biblioteca LiquidCrystal_I2C
• Lab 2: Întreruperi & Timere — OCW CS Pub
• Lab 3: Timere & PWM — OCW CS Pub
• Lab 4: ADC — OCW CS Pub
• Lab 6: I2C — OCW CS Pub