Arduino basierte Quiz Box
| Autor: | Anivesh Kumar und Marius Hoffknecht |
| Betreuer: | Marc Ebmeyer |
Einleitung
Zwei Spieler spielen gegeneinander und müssen 3 Rechenaufgaben lösen. Bei jeder Rechenaufgabe kommt eine Zahl zwischen 0 und 255 heraus. Die 3 Ergebniswerte werden dann am Ende für verwendet, um eine Farbe mithilfe einer RGB-LED anzuzeigen. Damit soll den Spielern die Funktionsweise einer RGB-LED nähergebracht werden und die Spieler können gleichzeitig gegeneinander ein mathematisches Quiz spielen. Wenn die Spieler alle 3 Aufgaben gelöst haben, wird Ihnen die Farbe angezeigt, die mit den Ergebnissen zusammengemischt wurde. Anschließend öffnet sich die Lösungsbox und die Spieler erhalten ihren Zahlencode.
1.Aufgabe
4 + 5 * e^x = y Was ist y, wenn x=0 ?
Ergebnis: Y = 9 -> Zahlenwert für Farbe Rot
2. Aufgabe
(34+56-20+30) / 2=x
Ergebnis: x = 50
3. Aufgabe
100 + x/2 = 150
Ergebnis: x= 100
Schwierigkeitslevel: einfach
Anforderungen
| ID | Inhalt | Prio | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Die Displays müssen veschiedene Zeichen zu verschiedenen Zeitpunkten ausgeben können. | hoch | Anivesh Kumar | 10.10.24 | ||
| 2 | Das Zusammenspiel zwischen LED, Display und Potentiometer muss zu jedem Zeitpunkt einwandfrei funktionieren. | hoch | Anivesh Kumar | 10.10.24 | ||
| 3 | Push Button für Neustarten muss funktionsfähig sein. | mittel | Anivesh Kumar | 10.10.24 | ||
| 4 | Push Button muss über ein Interrupt entprellt werden. | niedrig | Anivesh Kumar | 10.10.24 | ||
| 5 | Servo Motor muss nach Spielende den Deckel öffnen. | hoch | Marius Hoffknecht | 10.10.24 | ||
| 6 | RGB-LED muss hell beleuchtet sein. | mittel | Anivesh Kumar | 10.10.24 | ||
| 7 | Das Quiz Box muss in eine Schuhkarton passen. | mittel | Anivesh Kumar | 11.10.24 | ||
| 8 | Das Lösungsbox muss in eine Schuhkarton passen. | mittel | Anivesh Kumar | 11.10.24 | ||
| 9 | RGB LED 1 und 2 müssen grün leuchten, wenn die richtige Antwort ausgewählt wurde. | hoch | Marius Hoffknecht | 12.12.24 |
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Technischer Systementwurf:
Der Arduino Mega wird als Controller verwendet und vom Netzteil mit Spannung versorgt. Hier wird ein 2.2 Zoll TFT Display (D1) verwendet die über den SPI Bus angesteuert, und weitere 2x 0.96 Zoll OLED Displays (D2, D3) die über den I2C bus angesteuert werden. Zudem benötigen die Displays (D1,D2,D3) einen Anschluss an die Versorgungsspannung (VCC) und an Ground (GND). Die Display D1 hat 7 Anschlüsse die an der Arduino Mega verbunden müssen, Anschlüsse: MOSI, MISO, SCK, CS, DC, RST, LED, werden an jeweiligen Pins: 51, 50, 52, 11, 10, 9, 12 angeschlossen. Die RGB-LEDs werden mit einem Vorwiderstand von 200 Ohm direkt an die PWM-Digital-Pins des Arduino Megas 2-7 angeschlossen, RGB LED 1 an Pins: 2,3,4 und RGB LED 2 an Pins: 5,6,7. Die RGB-LED-Platine hat vier Anschlüsse. Zwei davon direkt auf Ground, einer an die Versorgungsspannung und ein Signalpin. Der Signalpin wird an den Digitalpin D3 des Arduino angeschlossen. Die Potentiometer haben drei Anschlüsse. Neben der Versorgungsspannung und Ground, werden die Analogpins am Arduino Mega angeschlossen, d.H Poti 1 an A0, Poti 2 an A1 und Poti 3 an A2. Der Servo Motor wird ebenfalls an die Versorgungsspannung und an Ground angeschlossen. Zudem wird der Signalanschluss an PWM Pin 10 des Arduino Mega verbunden. Der Push-Button wird an Digital Pin D8 des Arduinos angeschlossen und muss vor Benutzung entprellt werden.
Komponentenspezifikation
Im folgenden Absatz werden die Hauptkomponenten erklärt, die für die Umsetzung der Quizbox benötigt werden.
Hardware Board: Zur Umsetzung der Quizbox wurde ein Arduino Mega Microcontroller verwendet.
RGB-LEDs: Die RGB-LEDs wurden verwendet, um durch rotes oder grünes leuchten zu signalisieren, dass eine richtige Antwort eingegeben wurde. Zudem wurde ein RGB-LED Streifen verwendet, um verschiedene Helligkeitswerte an den RGB-LEDs einzustellen, diese zu vermischen und das Funktionsprinzip einer RGB-LED zu veranschaulichen.
Displays und Potentiometer: Die Displays wurden verwendet, um die Aufgaben anzuzeigen und die Zahlenwerte zur Lösung der Aufgaben anzuzeigen. Mit den Potentiometern können die Zahlenwerte verstellt werden.
Push-Button: Der Push-Button dient als Reset Schalter und verursacht bei Betätigung einen Neustart.
Umsetzung (HW/SW)
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Hier ist die Projektplanung mit dem Programm GanttProject zu sehen. Alle verschiedenen Planungsschritte sind hier eingetragen und die Verfolgung der aktuellen Projektphase ist leicht nachvollziehbar. Die Datei wird immer aktuell gehalten, um jederzeit einen aktuellen Überblick zu gewährleisten.
Weblinks
Literatur
→ zurück zur Übersicht: WS 24/25: Escape Game