Arduino basierte Quiz Box: Unterschied zwischen den Versionen

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| 7  || Das Quiz Box muss in eine Schuhkarton passen. || mittel ||Anivesh Kumar || 11.10.24 || ||  
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| 7 || Das Lösungsbox 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 || ||
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| 9  || Die LEDs an den D2 und D3 müssen grün leuchtet, wenn die richtige Antwort ausgewählt wurde. || hoch ||Marius Hoffknecht || 12.12.24 || ||  
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== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==
== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==

Version vom 12. Dezember 2024, 13:00 Uhr

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

Tabelle 1: Anforderungen an die Arduino basierte Quiz Box
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 Die LEDs an den D2 und D3 müssen grün leuchtet, wenn die richtige Antwort ausgewählt wurde. hoch Marius Hoffknecht 12.12.24

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Abb. 01: Zeichnung Quiz Box
Abb. 02: Funktionaler Systementwurf
Abb. 03: 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.


Tabelle 2: Materialliste
Nr. Anz. Beschreibung Link
1 1 Arduino Mega 2560 https://funduinoshop.com/en/electronic-modules/other/microcontroller/funduino-mega-2560-r3-microcontroller-arduino-compatible
2 1 Push-Button https://funduinoshop.com/bauelemente/taster-und-schalter/taster/taster-mit-farbigem-knopf-12-12-6mm/12-12-9mm
3 2 RGB-LED https://funduinoshop.com/bauelemente/aktive-bauelemente/leds-und-leuchten/rgb-led-common-cathode
4 2 0,96 Zoll I2C OLED-Display (Addressierbar) https://funduinoshop.com/en/electronic-modules/displays/oled/oled-0.96-128x64px-i2c-with-jst-xh2.54-4p-socket
5 3 Potentiometer (10kOhm) https://www.reichelt.de/drehpotentiometer-mono-10-kohm-linear-6-mm-rk09k113-lin10k-p73815.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMIpq2p75eEiQMV062DBx1wpANgEAQYByABEgKisvD_BwE
6 2 Breadboard https://funduinoshop.com/bauelemente/steckbretter-und-platinen/steckbretter/breadboard-steckbrett-mit-830-kontakten
7 1 Spannungsversorgung/Netzteil 9V-2A https://www.reichelt.de/steckernetzteil-18-w-9-v-2-a-hnp-18-090v2-p298327.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=CjwKCAjwpbi4BhByEiwAMC8JnVhx27iWHYBs7eWoPl3zBAQboPI9XpAuNrob9TcWDzpgbeIBAifPDBoCFi4QAvD_BwE
8 1 Servo Motor 5V, 180 Grad https://www.reichelt.de/servo-high-end-micro-analog-jamara-033212-p238316.html?&nbc=1
9 1 RGB-LED-Platine WS2812 -> Einzel addressierbar https://funduinoshop.com/bauelemente/aktive-bauelemente/leds-und-leuchten/rgb-led-platine-ws2812-vergleichbar-mit-neopixel-verschiedene-groessen
10 1 Quiz-Box Gehäuse ggf(3D-Druck) kein
11 1 Lösungsbox Gehäuse (3D-Druck) kein
12 6 Widerstände (200 Ohm) https://www.reichelt.de/de/de/widerstand-metallschicht-200-ohm-0207-0-6-w-1--metall-200-p11609.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=CjwKCAjw9p24BhB_EiwA8ID5Bqu7fZkor6Goc2FLSAPN7G5r5AtZQqk35ApUG4aGrIu1iPSfapAK9RoCPhoQAvD_BwE&&r=1
13 1 Breadboard Netzteil https://funduinoshop.com/diy-werkstatt/stromversorgung/batteriefaecher-und-klemmen/stromversorgungsmodul-fuer-breadboards-typ-mb102-3.3v-5v
14 ? Jumper Kabel m/m https://www.reichelt.de/entwicklerboards-steckbrueckenkabel-40-pole-m-m-30-cm-debo-kabelset15-p282701.html?&nbc=1
15 ? Jumper Kabel f/m https://www.reichelt.de/entwicklerboards-steckbrueckenkabel-40-pole-f-m-15-cm-debo-kabelset10-p282696.html?&nbc=1
16 1 DC Hohlstecker Y-Verteiler https://www.berrybase.de/dc-hohlstecker-5-5-x-2-1mm-y-verteiler-1x-buchse-2x-stecker?number=DCY1Z2&utm_source=google&utm_medium=cpc&gad_source=1&gbraid=0AAAAADSQJK4hh8xVGUmdRw2V0lESwVKvG
17 1 2.2 Zoll TFT SPI Display https://www.reichelt.de/entwicklerboards-display-lcd-2-2-220-x-176-pixel-ili9225-debo-lcd-2-2-p282504.html?&nbc=1

Komponentenspezifikation

Umsetzung (HW/SW)

Abb. 04: Verdrahtungsplan von Quiz Box











Abb. 05: Projekt Ablauf Plan von Quiz Box


























Komponententest

Nr. Anz. Beschreibung Link Teststatus
1 1 Arduino Mega 2560 https://funduinoshop.com/en/electronic-modules/other/microcontroller/funduino-mega-2560-r3-microcontroller-arduino-compatible getestet
2 1 Push-Button https://funduinoshop.com/bauelemente/taster-und-schalter/taster/taster-mit-farbigem-knopf-12-12-6mm/12-12-9mm getestet
3 2 RGB-LED https://funduinoshop.com/bauelemente/aktive-bauelemente/leds-und-leuchten/rgb-led-common-cathode getestet
4 2 0,96 Zoll I2C OLED-Display (Addressierbar) https://funduinoshop.com/en/electronic-modules/displays/oled/oled-0.96-128x64px-i2c-with-jst-xh2.54-4p-socket getestet
5 3 Potentiometer (10kOhm) https://www.reichelt.de/drehpotentiometer-mono-10-kohm-linear-6-mm-rk09k113-lin10k-p73815.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMIpq2p75eEiQMV062DBx1wpANgEAQYByABEgKisvD_BwE getestet
6 2 Breadboard https://funduinoshop.com/bauelemente/steckbretter-und-platinen/steckbretter/breadboard-steckbrett-mit-830-kontakten getestet
7 1 Spannungsversorgung/Netzteil 9V-2A https://www.reichelt.de/steckernetzteil-18-w-9-v-2-a-hnp-18-090v2-p298327.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=CjwKCAjwpbi4BhByEiwAMC8JnVhx27iWHYBs7eWoPl3zBAQboPI9XpAuNrob9TcWDzpgbeIBAifPDBoCFi4QAvD_BwE getestet
8 1 Servo Motor 5V, 180 Grad https://www.reichelt.de/servo-high-end-micro-analog-jamara-033212-p238316.html?&nbc=1 getestet
9 1 RGB-LED-Platine WS2812 -> Einzel addressierbar https://funduinoshop.com/bauelemente/aktive-bauelemente/leds-und-leuchten/rgb-led-platine-ws2812-vergleichbar-mit-neopixel-verschiedene-groessen getestet
10 1 Quiz-Box Gehäuse ggf(3D-Druck) kein kein Test notwendig
11 1 Lösungsbox Gehäuse (3D-Druck) kein kein Test notwendig
12 6 Widerstände (200 Ohm) https://www.reichelt.de/de/de/widerstand-metallschicht-200-ohm-0207-0-6-w-1--metall-200-p11609.html?PROVID=2788&gad_source=1&gclid=CjwKCAjw9p24BhB_EiwA8ID5Bqu7fZkor6Goc2FLSAPN7G5r5AtZQqk35ApUG4aGrIu1iPSfapAK9RoCPhoQAvD_BwE&&r=1 getestet
13 1 Breadboard Netzteil https://funduinoshop.com/diy-werkstatt/stromversorgung/batteriefaecher-und-klemmen/stromversorgungsmodul-fuer-breadboards-typ-mb102-3.3v-5v getestet
14 ? Jumper Kabel m/m https://www.reichelt.de/entwicklerboards-steckbrueckenkabel-40-pole-m-m-30-cm-debo-kabelset15-p282701.html?&nbc=1 getestet
15 ? Jumper Kabel f/m https://www.reichelt.de/entwicklerboards-steckbrueckenkabel-40-pole-f-m-15-cm-debo-kabelset10-p282696.html?&nbc=1 getestet
16 1 DC Hohlstecker Y-Verteiler https://www.berrybase.de/dc-hohlstecker-5-5-x-2-1mm-y-verteiler-1x-buchse-2x-stecker?number=DCY1Z2&utm_source=google&utm_medium=cpc&gad_source=1&gbraid=0AAAAADSQJK4hh8xVGUmdRw2V0lESwVKvG getestet
17 1 2.2 Zoll TFT SPI Display https://www.reichelt.de/entwicklerboards-display-lcd-2-2-220-x-176-pixel-ili9225-debo-lcd-2-2-p282504.html?&nbc=1 getestet

Ergebnis

Zusammenfassung

Lessons Learned

Projektunterlagen

Projektplan

Abbildung 04: Projektplanung mit Gantt

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


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