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

Celkový pohľad na zariadenie.

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.

Schéma zapojenia.

Algoritmus a program

Algoritmus programu využíva toto a toto, základné funkcie sú takéto a voláma ich tuto... Výpis kódu je nižšie...

<tabs> <tab name="AVR C-code"><syntaxhighlight lang="c++" style="background: LightYellow;">

1. define F_CPU 16000000UL
2. include <avr/io.h>
3. include <util/delay.h>
4. 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;     } } <tabs> <tab name="AVR C-code"><syntaxhighlight lang="c++" style="background: LightYellow;">

Pridajte sem aj zbalený kompletný projekt, napríklad takto (použite jednoznačné pomenovanie, nemôžeme mať na serveri 10x zdrojaky.zip:

Zdrojový kód: zdrojaky.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.

Aplikácia.

Video:

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