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=== Funktionaler Systementwurf === | === Funktionaler Systementwurf === | ||
Das Eingabegerät wird durch den/die Spieler/in aktiviert, wie in Abbildung 02 dargestellt, woraufhin die Zeitmessung beginnt. Die Aufgabe für den/die Spieler/in besteht darin, das Gerät für eine vorgegebene Dauer zu bedienen, basierend auf der Einschätzung, wann die geforderte Zeit erreicht wurde. | |||
Sobald diese Zeitspanne erfolgreich eingehalten wurde, wird der/die Spieler/in aufgefordert, eine Entfernung von 10 cm zu schätzen. Nach der Zeitmessung muss der/die Spieler/in die Entfernung ohne Hilfsmittel bestimmen. Erst wenn beide Aufgaben – Zeit- und Entfernungsschätzung – korrekt abgeschlossen wurden, erhält der/die Spieler/in einen Code, der es ermöglicht, mit dem nächsten Escape-Spiel fortzufahren. | |||
Sollten die Zeitvorgabe oder die Entfernung nicht korrekt geschätzt werden, ist es erforderlich, den Vorgang zu wiederholen, beginnend mit der Zeitmessung, bis beide Herausforderungen erfolgreich gemeistert wurden. | |||
=== Technischer Systementwurf === | === Technischer Systementwurf === | ||
Version vom 9. Oktober 2024, 14:32 Uhr
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| Autor: | Niklas Reeker & Oliver Scholze |
| Betreuer: | Prof. Schneider oder Prof. Göbel oder Marc Ebmeyer |
Einleitung
Bereits im Grundschulalter versuchen wir Kindern ein Gefühl für Zeit zu vermitteln. Indem sie Zeitintervalle schätzen und dabei oft feststellen, wie sehr sie danebenliegen können, erkennen sie die Bedeutung von Zeit und beginnen Uhren zu tragen. Als Erwachsene haben wir zwar ein besseres Zeitgefühl entwickelt, doch die genaue Schätzung von Zeit und Entfernungen bleibt eine Herausforderung.
Unser Escape Game greift diese Phänomene auf spannende Weise auf. Die Aufgabe klingt einfach, erweist sich jedoch als knifflig: Halten Sie Ihren Finger genau 10 Sekunden lang auf einen Knopf – ohne Hilfsmittel zur Zeitmessung. Können Sie der Versuchung widerstehen, zu früh loszulassen, oder vermeiden Sie es, die Zeit zu überschreiten? Doch damit nicht genug: Im Anschluss müssen Sie auch noch eine Entfernung von 10 cm abschätzen. Diese Doppelausforderung verlangt sowohl ein gutes Zeit- als auch Entfernungsgefühl.
Lassen Sie den Knopf zu früh oder zu spät los, oder schätzen Sie die Entfernung falsch, ertönt eine traurige Melodie und die tatsächlich gedrückte Zeit oder die geschätzte Entfernung werden angezeigt. So erfahren Sie genau, wie weit Sie von den Zielwerten entfernt waren und ob Ihre Schätzungen zu kurz oder zu lang waren. Treffen Sie jedoch die richtigen Werte, werden Sie mit einer Siegermelodie belohnt, und der Code für das Schloss erscheint auf dem Display. Nur mit diesem Code können Sie das Escape-Schloss öffnen und erfolgreich entkommen. Es wird immer erst die Zeit und anschließend die Entfernung geschätzt. ist eines davon falsch muss von vorne begonnen werden.
Dieses Spiel verbindet Spaß und Spannung und zeigt auf unterhaltsame Weise, wie herausfordernd es sein kann, sowohl Zeit als auch Entfernungen präzise einzuschätzen. Stellen Sie Ihr Gefühl auf die Probe und finden Sie heraus, ob Sie den Code knacken können!
Anforderungen
| ID | Inhalt | Prio | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Das Escape Game muss in 5 min lösbar sein | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 2 | Die Zeitmessung muss zuerst erfolgreich abgeschlossen werden, bevor die Entfernung geschätzt wird. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 3 | Wenn die Zeit falsch ist, wird die tatsächlich gedrückte Zeit auf dem Display angezeigt und der Spieler muss von vorne beginnen. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 4 | Ist die Zeit richtig geschätzt, blinkt eine LED bei der Entfernungsschätzung um dem Benutzer zu zeigen wo es weitergeht. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 5 | Ist die Zeit richtig geschätzt, beginnt die Entfernungsschätzung von 10 cm. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 6 | Wenn die Entfernung falsch geschätzt wird, beginnt das Spiel von vorne mit der Zeitmessung. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 7 | Bei richtiger Zeit- und Entfernungsschätzung wird eine Siegesmelodie abgespielt und der Code für das Schloss auf dem Display ausgegeben. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 8 | Das Spiel muss ohne visuelle Hilfsmittel zur Zeit- und Entfernungsmessung (wie Uhren oder Lineale) funktionieren. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 9 | Die Interaktion erfolgt über einen einfachen Knopf für die Zeitmessung und ein Display für Rückmeldungen. | Mittel | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 10 | Das System muss benutzerfreundlich und für Kinder wie Erwachsene geeignet sein. | Mittel | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 11 | Das Arduino-System wird über Simulink gesteuert und muss zuverlässig funktionieren. | Hoch | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
| 12 | Das Escape Game muss in einen Schuhkarton passen. | Mittel | Niklas Reeker | 02.10.2024 | Oliver Scholze | 02.10.2024 |
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Funktionaler Systementwurf
Das Eingabegerät wird durch den/die Spieler/in aktiviert, wie in Abbildung 02 dargestellt, woraufhin die Zeitmessung beginnt. Die Aufgabe für den/die Spieler/in besteht darin, das Gerät für eine vorgegebene Dauer zu bedienen, basierend auf der Einschätzung, wann die geforderte Zeit erreicht wurde.
Sobald diese Zeitspanne erfolgreich eingehalten wurde, wird der/die Spieler/in aufgefordert, eine Entfernung von 10 cm zu schätzen. Nach der Zeitmessung muss der/die Spieler/in die Entfernung ohne Hilfsmittel bestimmen. Erst wenn beide Aufgaben – Zeit- und Entfernungsschätzung – korrekt abgeschlossen wurden, erhält der/die Spieler/in einen Code, der es ermöglicht, mit dem nächsten Escape-Spiel fortzufahren.
Sollten die Zeitvorgabe oder die Entfernung nicht korrekt geschätzt werden, ist es erforderlich, den Vorgang zu wiederholen, beginnend mit der Zeitmessung, bis beide Herausforderungen erfolgreich gemeistert wurden.
Technischer Systementwurf
Die Steuerung und Überwachung des gesamten Spielablaufs obliegt einem Mikrocontroller, wie im funktionalen Systementwurf unter Abbildung 03 ersichtlich ist. Dieser ist direkt an die Spannungsversorgung angeschlossen, um eine kontinuierliche Funktionstüchtigkeit zu gewährleisten. Das Eingabegerät für den/die Spieler/in wird über einen Taster realisiert, der unmittelbar mit dem Mikrocontroller verbunden ist. Bei Aktivierung des Tasters initiert dieser den Start der Stoppuhrfunktion im Mikrocontroller.
Um das Spielergebnis – sei es die gemessene Zeit oder der freizuschaltende Code, abhängig vom Erfolg des/der Spieler/s – adäquat darzustellen, werden drei 7-Segment-Displays verwendet. Vor diesen Displays wird ein 7-Segment-Decoder geschaltet, um die Anzahl der notwendigen Verbindungen zum Mikrocontroller möglichst gering zu halten und so die Effizienz des Systems zu optimieren.
Zusätzlich wird ein Buzzer in das System integriert, um eine auditive Rückmeldung in Form einer Melodie zu ermöglichen, wie in der Einleitung beschrieben. Dieses Element trägt zur interaktiven und ansprechenden Gestaltung des Spielerlebnisses bei.
Materialliste
| Nr. | Anz. | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Funduino Arduino UNO R3 |
| 2 | 1 | Taster |
| 3 | 3 | 7-Segment-Display |
| 4 | 1 | Steckbrett |
| 5 | 1 | Verbindungskabel |
| 6 | 3 | 7-Segment-Decoder |
| 7 | 1 | Summer |
| 8 | 1 | LED |
| 9 | 2 | Widerstand 10kOhm |
| 10 | 1 | Netzteil + Kabel |
| 11 | 1 | Gehäuse 3D-Druck |
Komponentenspezifikation
Stückliste (BOM)
Die Bill of Materials befindet sich in der Dokumentation, diese ist in der Zusammenfassung hinterlegt.
| ID | Anzahl | Kosten pro Stück € | Summe | Bezeichnung / Komponente | technische Bezeichnung | Beschreibung | Datenblatt | Abbildung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1x | 23,70€ | 23,70€ | Mikrocontroller-Board | Arduino UNO R3 | Der Mircocontroller mit dem ATmega328P verfügt über 14 digitale I/O - Schnittstellen, sechs davon können als PWM Ausgang genutzt werden. Des weiteren sind sechs analoge Eingänge die die Verarbeitung analoger Signale vorhanden | Datenblatt Arduino Uno |  |
| 2 | 1x | 1,90€ | 1,90€ | Taster | ARC BUTTON MC BL Micro Arcade Button mit Mikrostaster, Ø=27,1 mm, blau | Der Taster weißt eine Größe von 27.5 x 33.96mm auf und kann mit bis zu 12V belastet werden. | Taster |  |
| 3 | 3x | 0,99€ | 2,97€ | 7 Segment Display | Single-7-Segment-Anzeige, rot, 14,2mm, 6,4 mcd, gem. Anode | Ein 7-Segment-Display stellt eine elektronische Anzeigevorrichtung dar, die primär für die Visualisierung numerischer Daten verwendet wird. | 7 Segment Display |
 |
| 4 | 3x | 0,84€ | 2,52€ | BCD-to-7-Segment-Decoder | CD 74HC4511E TEX Latch, 7-Segment, 2 ... 6 V, DIL-16 | Ein 7-Segment-Decoder ist ein digitales Logikschaltkreis-Element, das digitale Eingangssignale in eine entsprechende 7-Segment-Anzeige umwandelt und die Anzahl der Anschlüsse von 7 Segment anzeigen auf die hälfte Reduzieren. | BCD-to-7-Segment-Decoder |  |
| 5 | 2x | 0,07€ | 0,07€ | Pullup Widerstand 10kOhm | METALL 2,10K Widerstand, Metallschicht, 2,10 kOhm, 0207, 0,6 W, 1% | Der Pullup-Widerstand dient dazu den Eingang am Arduino auf einem definierten Wert zu halten und somit ein eindeutiges Zustand zu gewährleisten. | Pullup Widerstand 10kOhm |  |
| 6 | 1x | 1,50€ | 1,50€ | Summer | CMI-1295-0585T Buzzer, 85dB, 2300 Hz, 5 V | Ein Summer wandelt elektrische in akustische Signale um, indem er bei Anlegung einer Spannung zu vibrieren beginnt und so Töne erzeugt. | Summer |
 |
Umsetzung (HW/SW)
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
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