Tamagotchi Circuits este un proiect individual care combină embedded cu o interfață hardware interactivă pe ESP32.

Ideea principală: o fantomă (Ghost Boo) afișată pe un ecran OLED devine tristă în timp. Pentru a o menține fericită, utilizatorul trebuie să joace minigame-uri — unele dintre ele implică construirea unor circuite electronice reale pe breadboard, pe care ESP32 le validează și le face graficul pe un al doilea ecran OLED dedicat minigame-urilor.

Scopul proiectului este de a oferi un sistem de recompensă concret (menținem fantoma fericită) prin construirea și înțelegerea unor circuite electronice, învățând astfel concepte de bază din electronică și fizică:

1. Voltage divider
2. RC circuit — utilizatorul primește un τ țintă, fantoma grafică curba de descărcare pe osciloscop live
3. RC high-pass / low-pass filter — fantoma devine fericită dacă filtrul funcționează corect
4. Diode half-wave rectifier
5. Capacitor as power buffer — ESP taie GPIO-ul, ADC-ul măsoară cât timp condensatorul menține tensiunea
6. Transistor switch — ESP conduce baza, măsoară colectorul

Abstractizarea generală a conceptului de „circuit minigame” ca struct `minigame_t` este implementată: fiecare minigame expune `init`, `deinit`, `run` și un `mood_reward`, toate înregistrate într-un registry cu progresie liniară.

Am pornit de la ideea de a face un personaj tip Tamagotchi care devine fericit când este încălzit (senzor de temperatură extern) și am ajuns la un sistem complet de minigame-uri de electronică.

Proiectul este util pentru că stimulează dorința de a învăța electronică și de a construi circuite corecte, într-un mod interactiv și vizual.

Games 1–6 partajează GPIO25 și GPIO34 — circuitul de pe breadboard se schimbă între ele, nu pinii.

Modulele principale și interacțiunile dintre ele:

• ESP-32 Devkit V1 — nucleul sistemului; orchestrează toate minigame-urile, conduce ambele OLED-uri și perifericele
• OLED SH1106 1.3” — afișează fantoma permanent și starea ei (fericită / tristă / măsurând / celebrând)
• OLED SSD1306 0.96” — display dedicat minigame-urilor: instrucțiuni, bare de progres, osciloscop live
• Buzzer pasiv (PWM) — folosit în metronome minigame
• LED-uri — folosite în deadbeet rhythm game
• Butoane tactile — input pentru deadbeet rhythm game + butonul principal BTN_A (GPIO33)
• ADC GPIO34 — măsurare circuite RC, voltage divider, filter, etc.
• ADC GPIO35 — senzor temperatură LM-35
• ADC GPIO32 — potențiometru minigame / BPM metronome

Ambele display-uri au adresa 0x3C — menținute pe bus-uri separate pentru a evita conflictul.

RC circuit (GPIO25 → R → nod → C → GND, GPIO34 la nod): ✓ Realizat

Schema RC circuit (PDF)

TODO: Schemă electrică pentru voltage divider minigame

TODO: Schemă electrică pentru RC low/high-pass filter

TODO: Schemă electrică pentru diode rectifier

TODO: Schemă electrică pentru capacitor buffer

TODO: Schemă electrică pentru transistor switch (NPN, ESP conduce baza, măsoară colectorul)

TODO: Schemă electrică pentru LM-35 temperature sensor

TODO: Schemă electrică pentru deadbeet rhythm game (3 butoane + 3 LED-uri)

TODO: Schemă electrică pentru metronome minigame (2 potențiometre + buzzer pasiv)

RC circuit minigame — curba de descărcare: ✓ Afișată live pe SSD1306 ca osciloscop (V pe axa Y, timp pe axa X). τ măsurat suprapus cu τ țintă pe ecranul de rezultate.

TODO: Diagramă semnal pentru deadbeet rhythm game — secvența ESP vs. secvența introdusă de utilizator

Validarea se face pe hardware real. Valorile R și C pot fi verificate în prealabil cu Falstad Circuit Simulator.

• PlatformIO + ESP-IDF v5.x (framework-espidf)
• Toolchain: xtensa-esp-elf
• Librării third-party: niciuna — drivere custom pentru SH1106 și SSD1306, ADC oneshot (ESP-IDF built-in)

Două task-uri FreeRTOS:

• `ghost_task` — 8KB stack, rulează permanent la 50ms tick; gestionează animațiile fantomei, decayul de mood și spawn-ul minigame_task
• `minigame_task` — 4KB stack, spawnat on-demand la apăsarea butonului; distrus la finalul minigame-ului

Abstractizare minigame (`minigame_t`):

typedef struct {
    const char  *name;          // afișat pe SH1106 „NEXT:"
    esp_err_t  (*init)(void);   // configurare GPIO/ADC
    void       (*deinit)(void); // restaurare GPIO safe state
    bool       (*run)(void);    // loop blocant; true = pass
    uint8_t     mood_reward;    // puncte mood la PASS
} minigame_t;

Registry (`minigame_registry.c`): progresie liniară; `registry_advance()` apelat indiferent de rezultat (pass sau abort).

Ghost state machine: 5 stări — NEUTRAL, SAD, HAPPY, CELEBRATING, MEASURING. Decay de mood dependent de bandă (mai rapid la mood scăzut). Animații 2-frame per stare pe SH1106.

Buton (`g_minigame_btn`): ISR pe GPIO33 (falling edge, debounce 300ms). Când un minigame este activ, apăsările sunt rutate prin `g_minigame_btn` — fiecare minigame își gestionează propria logică de stop/avans.

6 configurații modulare, toți parametrii derivați din `tau_ms`:

• `charge_ms = 6 × τ` (încărcare la 99.75% din Vs)
• `sample_interval_ms = 5τ / 128` (128 sample-uri acoperă 5τ)
• τ ≥ 500ms → osciloscop live (flush per sample); τ < 500ms → batch (toate sample-urile, un singur flush)
• τ calculat prin least-squares pe ln(V(t)) cu timestamps reale (`esp_timer_get_time()`)
• Toleranță ±35% pentru a acomoda toleranța componentelor electronice (condensatoare ±20%)

• Voltage divider minigame
• RC low/high-pass filter minigame
• Diode rectifier minigame
• Capacitor buffer minigame
• Transistor switch minigame
• LM-35 temperature minigame
• Deadbeet rhythm game
• Metronome minigame

• Fantomă animată pe SH1106 cu 5 stări și decay de mood funcțional
• Sistem de abstractizare minigame complet (minigame_t, registry, două task-uri FreeRTOS)
• Potentiometer minigame funcțional: target random, progress bar, hold 3s
• RC circuit minigame funcțional: 6 configurații, osciloscop live pe SSD1306, τ măsurat prin least-squares

TODO: De completat după finalizarea proiectului.

TODO: Arhivă cu sursele finale, README și instrucțiuni de compilare/flash.

• 11 aprilie — prima comandă: breadboard, SSD1306 (OLED 0.96” I2C), LM-35
• 6 mai — a doua comandă: ESP-32, SH1106 (OLED 1.3” I2C)
• 10 mai — primul demo funcțional: fantoma animată pe OLED, circuit RC pe breadboard, grafic al curbei de descărcare afișat pe ecran
• 16 mai — implementat sistem complet de abstractizare minigame (minigame_t, registry, două task-uri FreeRTOS); potentiometer minigame funcțional pe SSD1306
• 16 mai — RC circuit minigame: osciloscop live pe SSD1306, τ prin least-squares cu timestamps reale, 6 configurații modulare (τ = 100ms … 4s, toți parametrii derivați din tau_ms)

• Datasheet ESP32 — https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf
• Datasheet SH1106 — https://www.displayfuture.com/Display/datasheet/controller/SH1106.pdf
• Datasheet SSD1306 — https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/SSD1306.pdf
• Datasheet LM-35 — https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf
• ESP-IDF v5 I2C Master docs — https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/i2c.html
• ESP-IDF v5 ADC Oneshot docs — https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/adc_oneshot.html
• ESP-IDF v5 FreeRTOS docs — https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/system/freertos.html

Export to PDF