LED Tetris

Aus HSHL Mechatronik
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Autoren: Yannick Schmidt & Nils Koch
Betreuer: Prof. Göbel & Prof. Schneider

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LED-Tetris Messehintergrund


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

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
Arduino Uno Board
WS2812B ECO 3 LEDs
Rot, Grün, Blau
256 Helligkeitsstufen
WS2812B
LCD-Display I2C-Verbindung
16x2 Pixel Auflösung
Hintergrundbeleuchtung
I2C LCD Display
Gitter 3 Teile
Rechteckiger Ausschnitt für LEDs
Bohrlöcher und Stifte zum Verbauen
Gitter
Controller Design orientiert am SNES Controller
Controller-Board mittig befestigt
Clip-Verbindung zum einfachen öffnen
Controller

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
Abb...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
Abb...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
Abb...LED-Matrix

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

Abb...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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