Version vom 5. Februar 2016, 18:17 Uhr

Autoren: Christo Tsibadze, Stefan Vogel
Betreuer: Prof. Schneider

Aufgabenstellung

Realisierung eines Retro-Spiels "Snake", mit Hilfe von RGB-LED-Streifen und Arduino Mikrokontroller: Es soll eine "Snake-Spielmaschine" entwickelt und konstruiert werden, die aus Ein- und Ausgabegeräten sowie einer Verarbeitungseinheit besteht.

Eingabegeräte: Joysticks oder Taster
Verarbeitung: Arduino
Ausgabe: LED-Matrix als Bildschirm

Das Retro-Spiel "Snake" soll durch einem Mikrocontroller Arduino und selbst entwickelter Software realisiert werden. Die Konstruktion und Aufbau der LED-Matrix basiert auf einem Artikel des c't MAKE: vom Januar 2015. (S. 12 ff.)

Erwartungen an die Projektlösung

Recherche mit Artikel aus c‘t Make: 1/2015 (S. 12ff)
Planung des Aufbaues
Auflistung der benötigten Materialien in der BOM
Beschaffung der Bauteile
Realisierung des Aufbaus
Programmierung des Spiels Snake mit Hilfe der LED-Streifen und Arduino
Erstellung eines spektakulären Videos, welches das Spiel demonstriert
Test und wiss. Dokumentation
Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Schwierigkeitsgrad

Anspruchsvoll (***)

Plannung

Projektplan

Zunächst wurde ein Projektplan erstellt mit vier Phasen:

Planung
Konzept/Entwurf
Realisierung
Dokumentation

und zu geschätzten Arbeitsstunden zugeordnet.

Zeitliche Ressource insgesamt ist mit 46 Arbeitsstunden geplant.

Materialbeschaffung

Einige Materialien konnten nicht bei vorgegebenen Händlern bestellt werden, deshalb wurden diese im Baumarkt erworben:

ein Paar Holzplatten (Holzzuschnitt-Reste)
sowie eine weiße Tapete ( 1 meter), der das Licht diffus durchlässt
günstiger Tapetenkleister
Sekundenkleber

Gesamtkosten (Holz und Tapete) weniger als 10€.

Konzeption/Entwurf

CAD - Entwurf

In der Konzeptions- bzw. Entwurfsphase wurde die Retro-Game-Station zu erst im CAD entworfen.

die WS2812B LED-Streifen, sowie das Arduino Uno Mikrokontroller-Platine und diverse Schalter, Knöpfe und Potentiometer wurden aus der Webseite https://grabcad.com verwendet. Die Form, Größe und das Material wurden für restliche Einzelteile während der CAD-Konstruktion festgelegt.

Es wurden folgende Teile entworfen:

seitliche dreieckige Stütz-Teile
hintere Deckel aus dünner Holzplatte
dünne Holzplatte auf dem die LED-Streifen geklebt werden
dicke Holzplatte mit relativ großen Bohrungen mit der gleichen Abstand wie die LEDs zueinander
Gamepad

Technische Zeichnungen

Nach der Fertigstellung der 3D-CAD-Modelle wurden daraus die technische Zeichnungen für die Fertigung abgeleitet. Es wurden alle wichtigen Abmaße eingetragen und im Maßstab 1:1 ausgedruckt.

Einige Zeichnungen wurden direkt auf den Holzplatten mit Klebefilm befestigt und somit die Positionierung der Bohrungen erleichtert.

Leiterplatten Entwurf

Der elektrischer Schaltplan wurde mit Hilfe von einem Freeware-Software (Fritzing; http://fritzing.org/home/) realisiert. Dort ist es möglich die einzelne elektrische Bauteile virtuell miteinander zu verschalten und zu parametrisieren. Anschließend ist es möglich daraus einen elektrischen Schaltplan zu erzeugen und sogar auch Leiterplatten-Design ist hiermit möglich. Die verschalteten elektrische Bauteile, der Schaltplan, die Leiterplatten-Layout und auch das Arduino Code zusammen lassen sich in einem Fritzing-Projekt als eine Datei speichern.

Realisierung

Hardware-Design

Bildschirm

Eine Zeichnung von einer Baugruppe (Holzplatte mit positionierten LED-Streifen) wurde auf ein Brett geklebt und anschließend vorsichtig mit einem sehr scharfem Messer rechteckige Streifen ausgeschnitten. In die ausgeschnittene Bereiche wurden die LED-Streifen verklebt. Zuvor wurden die LED-Streifen (60-LEDs pro Meter) in kleinere Streifen (18-LEDs pro Streifen) zugeschnitten. Aus dem Verschnitt wurde die letzte 18-LED-Streifen zusammengelötet.

Gamepads

Leiterplatte und Verkabelung

Konsole

Software-Design

Es wurde mit Hilfe von Arduino IDE programmiert. Die LED-Streifen wurden mit Hilfe von Bibliotheken "FastLED" und NEOPixel" angesteuert.

Steuerung

Zunächst wurde ein TEST-Programm für Hardware entwickelt, welches die Funktionalität der Tasten und Potentiometer prüft.

Coole visuelle Effekte

Sounds

Es wurden Soundausschnitte aus Super Mario-Melody und StarWars-Melody mit Hilfe des Summers und Arduino Beispiel-Programms realisiert.

ggf. Quellen

Snake

eventuell Foto und Quelle des Quelcodes für Snake

Präsentationssoftware für die Messe

Für die Messe wurde ein Quellcode zusammengestellt mit einem Spielablauf inkl. Intro mit HSHL-Logo (wenn die Konsole angeschaltet oder neugestartet wird). inkl. Sounds und Steuerung von Gamepads sowohl der LEDs. sowie mit einem selbstgeschriebenem auf Zufall basierten Lichtfarbeneffekt.

Dokumentation

Präsentationsmaterial für die Messe

Vielleicht noch eine Folie reinpacken

Video

Noch unter Bearbeitung!!!

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 == Hardware-Design ==
 === Bildschirm ===
-[[Datei: Tapeten_Test.JPG|200px|mini|rechts|Licht-Test mit Tapete]]
+[[Datei: Tapeten_Test.JPG|200px|mini|links|Licht-Test mit Tapete]]
-[[Datei: LED-Schablone.JPG|200px|mini|links|LED-Schablone für exakte Positionierung]]
+[[Datei: LED-Schablone.JPG|200px|mini|rechts|LED-Schablone für exakte Positionierung]]
 [[Datei: LED-Streifen_anbringen.JPG|200px|mini|rechts|LED-Streifen anbringen]]
 [[Datei: Dicke_Platte.JPG|200px|mini|links|Platte bohren]]

Projekt 47b: Snake mit LED-Streifen und Arduino: Unterschied zwischen den Versionen