This is an old revision of the document!
Tetris
- Student: Giuglan Denisa-Cristina
- Grupa: 334CD
Introducere
- Proiectul meu aduce jocul Tetris din lumea virtuala intr-un format fizic, construit cu ajutorul unei placi Arduino. Ideea de baza este simpla: piese de diferite forme cad pe o matrice verticala de LED-uri, iar jucatorul trebuie sa le potriveasca perfect pentru a crea linii orizontale. Atunci cand o linie este completa, ea dispare, lasand loc pentru noi piese.
- Am pornit de la dorinta de a vedea cum pot transforma niste componente electronice obisnuite intr-o consola de jocuri functionala. Mi-am dorit sa vad daca pot sa fac toate aceste piese sa se miste fluid, sa afisez scorul in timp real si sa adaug muzica de fundal, totul dintr-un singur cod.
- Pentru mine, acest proiect este cea mai buna metoda de a vedea cum teoria de la cursuri se aplica in realitate. Am invatat cum sa conectez corect senzorii (joystick, buton) si cum sa organizez codul software pentru a controla hardware-ul.
Descriere generală
- Control (Input): Jucatorul foloseste un joystick pentru a muta piesele la stanga, la dreapta sau in jos si un buton separat pentru a le roti. Aceste miscari sunt trimise ca semnale catre placa Arduino.
- Procesare (Logica): Placa Arduino Uno este “creierul” care ruleaza jocul. Ea decide cat de repede cad piesele, verifica daca s-a format o linie si calculeaza scorul.
- Afisare (Output): Jocul se vede pe un modul format din 4 matrice de LED-uri (8×32 puncte in total), iar informatiile suplimentare, precum scorul, sunt afisate separat pe un ecran OLED.
- Sunet (Feedback): Un buzzer reda muzica de fundal si scoate sunete scurte atunci cand jucatorul castiga puncte sau pierde jocul.
Hardware Design
Componente folosite:
- Arduino Uno: Placa de baza pentru controlul intregului sistem.
- Modul 4 matrice LED MAX7219 (SPI): Suprafata principala de joc (8×32 pixeli).
- Display OLED (I2C): Pentru afisarea scorului si a mesajelor.
- Joystick: Pentru controlul directiei de deplasare a pieselor.
- Buton (Push-button): Pentru functia de rotire a pieselor.
- Buzzer (PWM): Pentru feedback sonor si melodia Tetris.
- Rezistenta 220 Ω: Pentru protectia circuitului buzzer-ului.
- Breadboard si fire de legatura: Pentru realizarea conexiunilor intre componente.
!Display-ul de ceas din imaginea atasata mai sus reprezinta matricea de LED-uri, iar potentiometrul reprezinta joystick-ul!
In tabelul de mai jos este prezentata configuratia pinilor utilizati, alaturi de justificarea tehnica a alegerii acestora:
| Componenta | Pin Componenta | Pin Arduino | Justificare Tehnica |
|---|---|---|---|
| OLED | VCC | 5V | Alimentare modul ecran. |
| GND | GND | Masa comuna a circuitului. | |
| SDA | A4 | Serial Data pentru I2C. Pin dedicat hardware pe Arduino Uno. | |
| SCL | A5 | Serial Clock pentru I2C. Sincronizeaza transferul de date. | |
| Matrice LED | VCC | 5V | Alimentare module MAX7219. |
| GND | GND | Masa comuna. | |
| DIN | D11 | MOSI (SPI). Transfer rapid de date catre cele 256 de LED-uri. | |
| CS / LOAD | D10 | Chip Select. Activeaza scrierea pe modulele LED. | |
| CLK | D13 | SCK (SPI Clock). Sincronizeaza bitii in protocolul SPI. | |
| Joystick | VCC | 5V | Alimentare pentru potentiometrele interne. |
| GND | GND | Masa comuna. | |
| VRX | A0 | Intrare Analogica. Citeste axa X pentru deplasare stanga/dreapta. | |
| VRY | A1 | Intrare Analogica. Citeste axa Y pentru cadere rapida. | |
| SW | D4 | Intrare Digitala pentru butonul intern al joystick-ului. | |
| Push Button | P1 | D2 | Intrare Digitala. Suporta intreruperi hardware (Interrupts). |
| P2 | 5V | Sursa de semnal pentru logica de tip Active High. | |
| Buzzer | (+) | D3 | Pin PWM. Genereaza frecventele audio. |
| (-) | GND | Masa comuna. |
Software Design
IDE folosit
Am folosit Arduino IDE pentru scrierea, compilarea si incarcarea firmware-ului direct pe placa de dezvoltare.
Biblioteci utilizate
Urmatoarele biblioteci 3rd-party si native au fost incluse pentru a asigura controlul perifericelor:
- Wire.h — Biblioteca nativa din Arduino, utilizata pentru gestionarea protocolului de comunicare I2C cu ecranul OLED.
- Adafruit_GFX.h — Biblioteca de baza Adafruit pentru functiile grafice (afisare text, linii si forme geometrice).
- Adafruit_SSD1306.h — Driver software dedicat controlului si maparii pixelilor pe ecranul OLED de 128×64.
- LedControl.h — Biblioteca utilizata pentru controlul celor 4 module de matrice LED (MAX7219) legate in cascada prin interfata SPI hardware.
Structuri si algoritmi implementati
- Salvarea starii pe biti (Bit-mapping): Pentru optimizarea memoriei RAM limitate, tabla de joc este stocata intr-un vector compact de tip
uint8_t board[32]. Fiecare bit dintr-un byte reprezinta starea unui pixel (0 = stins, 1 = aprins) de pe latimea de 8 coloane a jocului. - Logica non-blocking (Asincrona): Functia audio si cea de control al timpului folosesc functia
millis()in loc dedelay(). Acest lucru permite rularea concomitenta a melodiei prin buzzer, citirea joystick-ului si caderea automata a pieselor fara blocarea microcontrolerului.
Surse si functii implementate
| Nume Functie | Descriere Functionalitate |
|---|---|
void setup() | Initializeaza ecranul OLED si matricele LED, configureaza pinii pentru joystick/buton si porneste meniul principal. |
void loop() | Gestioneaza starile jocului, apeleaza functia de muzica, citeste intrarile si controleaza automat caderea pieselor. |
void resetGame() | Goleste tabla de joc (reseteaza vectorul de biti la 0), aduce scorul si nivelul la 1 si genereaza prima piesa. |
void drawMenu() | Afiseaza ecranul de start pe display-ul OLED, asteptand apasarea butonului pentru a incepe jocul. |
void updateOLED() | Actualizeaza in timp real datele despre scor, nivelul curent de dificultate si numarul total de linii sterse pe ecranul OLED. |
void spawnPiece() | Alege aleatoriu una dintre cele 7 forme de piese, o plaseaza in partea de sus si verifica conditia de Game Over. |
void handleInput() | Citeste axele joystick-ului pentru miscari si verifica starea butonului pentru a roti piesa activa (transpunere matrice 3×3). |
bool canMove(…) | Verifica daca o piesa se poate muta sau roti in siguranta fara sa iasa din ecran sau sa loveasca piese deja fixate. |
void lockPiece() | Copiaza piesa activa in vectorul permanent al tablei de joc (board) prin aplicarea unei masti pe biti. |
void checkLines() | Scaneaza tabla pentru a gasi linii complete (byte egal cu 0xFF). Daca gaseste, le sterge, coboara liniile de deasupra si creste scorul. |
void manageMusic() | Citeste vectorul cu notele muzicale ale temei Tetris si le reda consecutiv prin buzzer, calculand pauzele in mod asincron. |
void render() | Preia buffer-ul tablei de joc, suprapune piesa activa si trimite datele prin SPI catre cele 4 drivere MAX7219. |
Rezultate Obţinute
Concluzii
Download
Arhiva contine codul Arduino al proiectului: tetris.zip
Bibliografie/Resurse
