Hracia kocka s LED

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2025 - Ilona Baihildina

Zadanie

V tomto projekte používam mikrokontrolér ATmega328P, ku ktorému je pripojených 7 LED diód a jedno tlačidlo. LED diódy sú pripojené k portom B a D. Po stlačení tlačidla sa vygeneruje náhodné číslo od 1 do 6 a podľa toho sa rozsvietia presne definované kombinácie LED diód. Po zapnutí zariadenia a stlačení tlačidla sa zobrazí nové náhodné číslo prostredníctvom svietenia konkrétnych LED diód. Každé číslo má vlastnú unikátnu kombináciu svietiacich diód. Projekt demonštruje prácu s náhodnými číslami, digitálnymi výstupmi a čítaním stavu tlačidla v jazyku C v prostredí AVR Studio.

Vývojová doska ACROB.

Literatúra:

• Dokumentácia k doske Acrob
• Vyskúšajte si zmerať reakciu on-line

Analýza a opis riešenia

• LED diódy sú nakonfigurované ako výstupné piny pomocou DDRx registrov.
• Tlačidlo je pripojené na vstupný pin PD0, so zapnutým vnútorným pull-up rezistorom.
• Kód využíva funkciu srand() na inicializáciu generovania náhodných hodnôt a rand() na výber čísla.
• Každé číslo je ošetrené cez switch-case, kde sa podľa hodnoty nastavujú výstupné stavy na jednotlivé piny.
• Pridaný je aj jednoduchý anti-drebezgový delay (200 ms) po každom stlačení tlačidla.

Použité komponenty

• 1× mikrokontrolér ATmega328P 
• 7× LED dióda (ľubovoľnej farby)
• 7× rezistor 220–330 Ω (zapojené v sérii s LED diódami)
• 1× tlačidlo (spínač, push-button)
• 1× doska s prepojeniami (breadboard) – nepájivé pole
• Prepojovacie vodiče (jumper wires) – muž–muž
• Zdroj napájania (napr. cez USB alebo externý 5V adaptér)
• (voliteľne) Kondenzátor a externý oscilátor 16 MHz – ak nepoužívaš Arduino Uno a máš čistý čip

Aplikácia.

Každá LED dióda je zapojená cez rezistor do výstupného pinu mikrokontroléra a druhou stranou do GND. Tlačidlo je zapojené medzi pin PD0 a GND, pričom v kóde je aktivovaný interný pull-up rezistor.

Algoritmus a program

AVR C-codeuart.huart.c

#define F_CPU 16000000UL
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdlib.h>
void setup() {
    DDRB |= (1 << PB5) | (1 << PB4) | (1 << PB3) | (1 << PB0);
    DDRD |= (1 << PD7) | (1 << PD6) | (1 << PD5);

    DDRD &= ~(1 << PD4);     // PD0 ??? ????
    PORTD |= (1 << PD4);     // ???????? ????????

    srand(ADC);  // ????????????? ?????????? ????????? ?????
}

void clear_leds() {
    PORTB &= ~((1 << PB5) | (1 << PB4) | (1 << PB3) | (1 << PB0));
    PORTD &= ~((1 << PD7) | (1 << PD6) | (1 << PD5));
}

void set_leds(uint8_t number) {
    clear_leds();

    switch (number) {
        case 1:
            PORTD |= (1 << PD6);
            break;
        case 2:
            PORTB |= (1 << PB5);
            PORTD |= (1 << PD5);
            break;
        case 3:
            PORTB |= (1 << PB0) | (1 << PB3);
            PORTD |= (1 << PD6);
            break;
        case 4:
            PORTB |= (1 << PB5) | (1 << PB3) | (1 << PB0);
            PORTD |= (1 << PD5);
            break;
        case 5:
            PORTB |= (1 << PB5) | (1 << PB3) | (1 << PB0);
            PORTD |= (1 << PD5) | (1 << PD6);
            break;
        case 6:
            PORTB |= (1 << PB5) | (1 << PB4) | (1 << PB3) | (1 << PB0);
            PORTD |= (1 << PD5) | (1 << PD7);
            break;
        default:
            break;
    }
}

int main(void) {
    setup();

    uint8_t last_button = 1;

    while (1) {
        uint8_t button_state = (PIND & (1 << PD4)) == 0;

        if (button_state && last_button) {
            uint8_t rand_num = (rand() % 6) + 1;  // ?? 1 ?? 6
            set_leds(rand_num);
            _delay_ms(200);  // ???????????
        }

        last_button = button_state;
    }
}

#ifndef UART_H
#define UART_H

void uart_init(void);
void uart_putc(char c);
void uart_puts(const char *s);
char uart_getc(void);

#endif // UART_H

#include <avr/io.h>
#include <util/setbaud.h>
#include "uart.h"

void uart_init(void) 
{
    UBRR0H = UBRRH_VALUE;
    UBRR0L = UBRRL_VALUE;

#if USE_2X
    UCSR0A |= _BV(U2X0);
#else
    UCSR0A &= ~(_BV(U2X0));
#endif

    UCSR0C = _BV(UCSZ01) | _BV(UCSZ00); /* 8-bit data */
    UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0);   /* Enable RX and TX */
}

void uart_putc(char c) 
{
    if (c == '\n') 
    {
        uart_putc('\r');
    }
    loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0); /* Wait until data register empty. */
    UDR0 = c;
}

void uart_puts(const char *s)
{
    while (*s) {
        uart_putc(*s);
        s++;
    }
}

char uart_getc(void) 
{
    loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0); /* Wait until data exists. */
    return UDR0;
}

Zdrojový kód: Proj ilona.atsln.zip

Overenie

Po nahratí programu do mikrokontroléra som otestovala správnu funkciu systému pomocou opakovaného stláčania tlačidla. Pri každom stlačení sa mal zobraziť nový náhodný výsledok — číslo od 1 do 6 — ktorý sa zobrazuje ako určitá kombinácia svietiacich LED diód.

Každé číslo je zobrazené špecifickým spôsobom, ktorý vizuálne pripomína usporiadanie bodiek na klasickej hracej kocke. Napríklad:

• 1 → stredná LED
• 2 → dve diagonálne LED
• 3 → stredná + diagonály
• 4, 5, 6 → ako na skutočnej kocke – LED rozmiestnené symetricky

Opakovane som testovala stláčanie tlačidla, pričom som pozorovala, či zvolený počet a umiestnenie LED diód zodpovedá správnemu číslu. Projekt fungoval podľa očakávania a každé číslo malo svoju správnu kombináciu svetiel.

Video:

Kľúčové slová 'Category', ktoré sú na konci stránky nemeňte.