LED Tetris
Autoren: Yannick Schmidt & Nils Koch
Betreuer: Prof. Göbel & Prof. Schneider
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Einleitung
Das Ziel der Gruppe von Yannick Schmidt & Nils Koch ist es das Spiel "Tetris" auf einer selbstgebauten 10x20 LED Matrix im Rahmen des GET-Fachpraktikums zu realisieren. Der aktuelle Score und der Highscore sollen auf einem kleinen Display angezeigt werden. Die Eingabe erfolgt per selbstgebauten Gamepad.
Anforderungen
| ID | Inhalt | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Möglichst dicht gepackte LED Matrix | Yannick Schmidt | 5.10.2021 | Yannick Schmidt, Nils Koch | 26.10.2021 |
| 2 | Rechteckiger LED Look | Yannick Schmidt | 5.10.2021 | Yannick Schmidt, Nils Koch | 26.10.2021 |
| 3 | Start- und Endanimation | Yannick Schmidt | 5.10.2021 | Yannick Schmidt, Nils Koch | 26.10.2021 |
| 4 | Speicherbarer Highscore | Yannick Schmidt | 5.10.2021 | Yannick Schmidt, Nils Koch | 26.10.2021 |
| 5 | Eingabe per kabelgebundenes Gamepad (evtl. auch kabellos per Bluetooth) | Yannick Schmidt | 5.10.2021 | Yannick Schmidt, Nils Koch | 26.10.2021 |
| 6 | Stromversorgung mittels USB Powerbank | Yannick Schmidt | 5.10.2021 | Yannick Schmidt, Nils Koch | 26.10.2021 |
| 7 | Optional: Staufach für das Gamepad, welches sich per Sensor öffnen lässt | Yannick Schmidt | 5.10.2021 | Yannick Schmidt, Nils Koch | 26.10.2021 |
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Komponentenspezifikation
| Komponente | Beschreibung | Abbildung |
|---|---|---|
| Arduino UNO | Microcontroller 14 digitale I/O Pins 6 analoge Eingänge |
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| WS2812B ECO | 3 LEDs Rot, Grün, Blau 256 Helligkeitsstufen |
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| LCD-Display | I2C-Verbindung 16x2 Pixel Auflösung Hintergrundbeleuchtung |
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| Gitter | 3 Teile Rechteckiger Ausschnitt für LEDs Bohrlöcher und Stifte zum Verbauen |
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| Controller | Design orientiert am SNES Controller Controller-Board mittig befestigt Clip-Verbindung zum einfachen öffnen |
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Umsetzung (HW/SW)
Hardware
Die Hardware besteht aus der LED-Einheit und dem Controller
LED-Einheit
Die LED-Einheit umfasst eine Bodenplatte, auf der 10 LED-Streifen des Typs WS2812b mit einer Länge von 20 LEDs in Form einer Matrix parallel aufgeklebt sind.
Auf der LED-Matrix wird ein Gitter montiert, welches als Abstandshalter zur Kunststoffscheibe fungiert und einen rechteckigen Leuchteffekt der LEDs erzeugt.
Unterhalb der Matrix ist das LCD-Display montiert.
Bodenplatte
Die in der Abbildung ... zu sehende Zeichnung zeigt die Bodenplatte.
Sie besteht aus einer 3mm Holzplatte, die auf 196mm Breite und 500mm Höhe zugeschnitten.
Es wurden die 6 Bohrlöcher des Gitters übertragen und der Ausschnitt des LCD-Displays ausgeschnitten.
LED-Matrix
Der in der Abbildung ... zu sehende Ausschnitt einer Zeichnung zeigt die LED-Matrix.
Sie besteht aus einem WS2812B Eco LED-Stripe, der auf 10 Abschnitte mit je 20 LEDs gekürzt wurde.
Hierbei war beim kleben zu beachten, dass die Streifen genau parallel mit 16,67mm Abstand liegen.
Gitter
Das auf Abbildung ... zu sehende Gitter ist als 3D Druck entworfen.
Jedes Loch sitzt über einer LED, wodurch sich ebenfalls ein Abstand von 16,67mm ergibt.
Das Gitter musst auf die Bodenplatte passen, wodurch sich eine Breite von 196mm ergibt.
Die Länge von 343,4mm kommt durch die Summe von 20 mal 16,67mm Abstand und 2 mal 5mm Wanddicke .
Zur Streuung des Lichts beträgt die Tiefe 16,67mm.
Durch das Bauvolumen, des Druckers Dremel 3D20, von 230x150mm musste das Gitter in 3 Teile geteilt werden.
Zur Verbindung der Gitterteile sind 4mm Stiftlöcher in die oberen und unteren Teile eingefügt worden.
Dem mittleren Teil wurden 3mm Stifte hinzugefügt.
Zur Befestigung der Gitterteile auf der Bodenplatte gibt es mittig auf jeder Seite 4mm Bohrungen.
Controller
Der in Abbildung ... zu sehende Controller ist optische dem SNES-Controller nachempfunden.
Anforderungen an den Controller waren, dass er zum einen das Controller-Board umfasst und ohne Schauben gefügt wird.
Das Controller-Board hat die Maße 70x30mm.
Es befinden sich mit dem Abstand von der Mitte aus 32,5mm und 17,5mm Löcher, um das Board zu befestigen.
Anhand dieser Maße gehen Stifte empor, die das Board in Position halten. Im unteren Teil
Elektronik
Software
Tetris ist wohl ein der am häufigsten programmierten Spiele der Welt und wurde deshalb nicht von Grund auf neu programmiert. Die Struktur des Programms wurde weitestgehend von ELECTRONOOBS übernommen. Der Code wurde optimiert und an unsere Hardware angepasst.
Wichtige Werte, wie die Abmessungen des Grids, die I/O-Pins und die Timings für die Aktionen werden hier festgelegt.
Wichtige Werte, wie die Abmessungen des Grids, die I/O-Pins und die Timings für die Aktionen werden hier festgelegt.
Programmcode
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
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