Arduino è una schedina versatile, si presta e si adatta alla nostra fantasia.
Immaginiamo di voler costruire un gioco di memoria, in cui posizioniamo 9 led e 9 pulsanti.
facciamo accendere i led in maniera casuale ed attendiamo che il giocatore riproponga la combinazione tramite i tasti. Possiamo complicare i giocatori più bravi aumentando il numero di posizioni da indovinare ogni volta.
Casomai associamo i vari led anche ad un suono così da avere una doppia associazione audio-visiva.
Mettiamoci all’opera:
Materiali consigliati :
1) scheda arduino
2) 1 led verde, 1 led rosso, 9 led gialli
3) 1 buzzer
4) 9 pulsanti
5) 1 mux
6) varie resistenze da 1k, 56k, 220 ohm, trimmer 20k
7) resistenza variabile 20k, display lcd 16×2
8) fili vari ed eventuali preferibilmente colorati
9) un supporto per piastricciare ( chi è ordinato può organizzarsi con una breadboard )
10) saldatore e stagno per chi si vuole divertire davvero.
progetto : Memory Game
La griglia di led:
Gli ingressi e le uscite di arduino sono un numero esiguo e per poter pilotare comodamente più uscite possiamo usare un componente chiamato mux.
grazie ad un mux facilmente reperibile in commercio e di basso costo possiamo collegare 8 led al positivo e mettere una resistenza ad un negativo comune di 200 ohm .
Questo vuol dire che andremo a posizionare i 9 pin, collegandone 8 con il positivo alle 8 uscite del mux, ed il nono direttamente ad arduino. Il negativo dei led può essere raccolto tutto sulla resistenza che poi è collegata al meno.
Quindi avremo : sull’arduino 4 pin che pilotano il mux, 3 per l’indirizzamento(muxanpin), ed il quarto che indica quando accendere il led (muxacompin) ed un quinto pin che pilota direttamente il nono led.
( 5 ingressi/uscite sono andati 🙂 )
Il mux ha 3 ingressi che stabiliscono quale uscita attivare, in binario 3 cifre raggiungono esattamente il numero 8, quindi se consideriamo i 3 ingressi come dei numeri binari, possiamo decidere dove indirizzare il nostro segnale.
La griglia di tasti:
Per raccogliere l’informazione su che tasto è premuto potremmo separare i tasti con delle resistenze, impostare dei voltaggi alle estremità e capire così quale bottone è stato premuto leggendo il voltaggio.
Per praticità ho diviso i pulsanti in gruppi di 3, ( oscillazioni di tensione minori e disponibilità di ingressi analogici ).
I bottoni da un lato vengono collegati al pin di lettura analogica di arduino. Tale lettura viene tenuta “alta” collegandola ad una resistenza da 56k con il positivo.
i bottoni dall’altro lato, vengono collegati in serie tramite delle resistenze, mettendo da una estremità il segno meno e dall’altra il segno più con una resistenza per distinguerla dal valore “alto”.
In pratica in una colonna di 3 bottoni, il lato sinistro è collegato tra di loro con il pin della lettura e la resistenza di pullup, il lato destro in alto il meno, tra i bottoni una restistenza da 1k, per finire con 1k che va al segnale positivo.
In questo modo, quando viene premuto il primo pulsante , entra in gioco la resistenza da 56k ed il pin lettore legge il valore di 0(meno) anziche 1024(più) perchè collegata direttamente al meno e con 56k o 3k al più. Se premiamo il secondo bottone, abbiamo una reistenza di 1k verso il meno, e 2 k verso il più, quindi leggeremo un valore di circa 1/3 di 1024 ovvero intorno ai 350. per lo stesso motivo il terzo bottone ci darà i 2/3.
Quindi: quando il pin analogico legge 1024 ( nessun tasto premuto ), quando legge 0 ( primo tasto premuto ) , e così via per 350 circa e 700 circa.
Il buzzer audio
E’ possibile modulare la frequenza di uscita di un pin per produrre un suono, indicando appositamente una frequenza si può produrre una nota.
Il display lcd
il display lcd è molto documentato sulla rete, è semplice da collegare e da usare, può mostrare un punteggio parziale o un punteggio migliore…
Il codice
Il codice è stato scritto nella maniera più semplice possibile, ripetendo istruzioni pur di semplificare al massimo la lettura per persone che non sono programmatori per professione.
Codice:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 |
/* Arduino ed un simpatico gioco di memoria */ // la seguente libreria serve per poter scrivere sul display lcd #include <LiquidCrystal.h> // l'inizializzazione del display serve per capire quali ingressi uscite saranno usate. LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // Impostazioni e settaggi iniziali : int speakerPin = 9; // il pin usato per suonare le note int tempo = 500; // la durata di una nota int muxa1Pin = 11; // il primo pin del mux 4051 int muxa2Pin = 12; int muxa3Pin = 13; int muxacomPin = 10; // il pin che comanda quando mandare energia al mux ovvero ai led int pinLed9 = 8; // il nono led int sizeSequenza = 1; // numero suoni da indovinare, iniziamo da 1 int sequenza[15]; // numero massimo di suoni da indovinare int stato = 0; // 0=in attesa di risposta int progressivoRisposta = 0; // suono da indovinare, posizione corrente (tra 1 e sizesequenza ) int errorLedPin = 1; // pin del led rosso che segnala l'errore int levelLedPin = 0; // pin del led verde che segnala l'avanzamento di livello int punteggioMigliore = 0; int punteggioCorrente = 0; // fase di inizializzazione in cui si ci prepara all'esecuzione void setup() { lcd.begin(16, 2); // indica il tipo di lcd 16 caratteri e 2 righe lcd.print("Starting..."); randomSeed(analogRead(1)); // utilizza l'ingresso analogico 1 per generare sequenze casuali pinMode(errorLedPin, OUTPUT); pinMode(levelLedPin, OUTPUT); digitalWrite(errorLedPin, HIGH); digitalWrite(levelLedPin, HIGH); pinMode(speakerPin, OUTPUT); pinMode(muxa1Pin, OUTPUT); pinMode(muxa2Pin, OUTPUT); pinMode(muxa3Pin, OUTPUT); pinMode(muxacomPin, OUTPUT); pinMode(pinLed9, OUTPUT); // crea la sequenza iniziale da indovinare creaSequenza(); int tempoold = tempo; tempo = 100; // spegne il led degli errori digitalWrite(errorLedPin, LOW); // fa una musichetta iniziale for (int a = 0; a < 9; a++) suonaNota(a); tempo = tempoold; // spegne il led verde per il prox livello digitalWrite(levelLedPin, LOW); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("liv.1 "); // suona e visulizza la sequenza da indovinare suonaSequenza(); } void loop() { verificaTastiera(); delay(1); // delay per dare stabilità } void creaSequenza() { // sorteggia uno dei nove tasti per tante volte quanto è il livello for (int a = 0; a < sizeSequenza; a++) { sequenza[a] = random(9); } } void suonaSequenza() { // suona e mostra la sequenza for (int a = 0; a < sizeSequenza; a++) { suonaNota(sequenza[a]); delay(tempo / 5); } } void playTone(int tone, int duration) { for (long i = 0; i < duration * 1000L; i += tone * 2) { digitalWrite(speakerPin, HIGH); delayMicroseconds(tone); digitalWrite(speakerPin, LOW); delayMicroseconds(tone); } } void playNote(char note, int duration) { // data una nota (notazione inglese) la suona per la durata char names[] = { 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'a', 'b', 'C', 'D' }; int tones[] = { 1915, 1700, 1519, 1432, 1275, 1136, 1014, 956, 856 }; for (int i = 0; i < 9; i++) { if (names[i] == note) { playTone(tones[i], duration); } } } void setMux(int canale) { // canale è uno dei 9 tasti // il mux deve indirizzare il canale sulle 8 uscite tramite i 3 pin. // ad ogni uscita corrisponde una combinazione. if (canale == 0) { digitalWrite(muxa1Pin, LOW); digitalWrite(muxa2Pin, LOW); digitalWrite(muxa3Pin, LOW); } if (canale == 1) { digitalWrite(muxa1Pin, HIGH); digitalWrite(muxa2Pin, LOW); digitalWrite(muxa3Pin, LOW); } if (canale == 2) { digitalWrite(muxa1Pin, LOW); digitalWrite(muxa2Pin, HIGH); digitalWrite(muxa3Pin, LOW); } if (canale == 3) { digitalWrite(muxa1Pin, HIGH); digitalWrite(muxa2Pin, HIGH); digitalWrite(muxa3Pin, LOW); } if (canale == 4) { digitalWrite(muxa1Pin, LOW); digitalWrite(muxa2Pin, LOW); digitalWrite(muxa3Pin, HIGH); } if (canale == 5) { digitalWrite(muxa1Pin, HIGH); digitalWrite(muxa2Pin, LOW); digitalWrite(muxa3Pin, HIGH); } if (canale == 6) { digitalWrite(muxa1Pin, LOW); digitalWrite(muxa2Pin, HIGH); digitalWrite(muxa3Pin, HIGH); } if (canale == 7) { digitalWrite(muxa1Pin, HIGH); digitalWrite(muxa2Pin, HIGH); digitalWrite(muxa3Pin, HIGH); } } void suonaNota(int n) { // n = la posizione da suonare da 0 a 8 if (n == 0) { setMux(0); // indirizza il mux sull'uscita 0 // accende il led mandando l'alimentazione al mux digitalWrite(muxacomPin, HIGH); // suona il do basso playNote('c', tempo); // spegne il led disattivando il mux digitalWrite(muxacomPin, LOW); } if (n == 1) { setMux(6); digitalWrite(muxacomPin, HIGH); playNote('d', tempo); digitalWrite(muxacomPin, LOW); } if (n == 2) { // poiche' abbiamo 9 pin il nono viene gestito direttamente non tramite il mux digitalWrite(pinLed9, HIGH); playNote('e', tempo); digitalWrite(pinLed9, LOW); } if (n == 3) { setMux(4); digitalWrite(muxacomPin, HIGH); playNote('f', tempo); digitalWrite(muxacomPin, LOW); } if (n == 4) { setMux(3); digitalWrite(muxacomPin, HIGH); playNote('g', tempo); digitalWrite(muxacomPin, LOW); } if (n == 5) { setMux(5); digitalWrite(muxacomPin, HIGH); playNote('a', tempo); digitalWrite(muxacomPin, LOW); } if (n == 6) { setMux(2); digitalWrite(muxacomPin, HIGH); playNote('b', tempo); digitalWrite(muxacomPin, LOW); } if (n == 7) { setMux(1); digitalWrite(muxacomPin, HIGH); playNote('C', tempo); digitalWrite(muxacomPin, LOW); } if (n == 8) { setMux(7); digitalWrite(muxacomPin, HIGH); playNote('D', tempo); digitalWrite(muxacomPin, LOW); } } void tastoPremuto(int tasto) { // accetta pressione di tasti solo se lo stato è a 0 // e se c'e' una risposta da dare if (stato == 0 && progressivoRisposta < sizeSequenza) { suonaNota(tasto); if (tasto == sequenza[progressivoRisposta]) { // se il tasto è giusto // nota indovinata passa alla successiva progressivoRisposta++; punteggioCorrente++; lcd.setCursor(progressivoRisposta + 4, 0); // aggiunge un puntino ad indicare l'avanzamento lcd.print("."); if (progressivoRisposta == sizeSequenza) { // fine sequenza, indovinata tutta, vai con la prossima livelloSuccessivo(); } } else errore(); // se il tasto è sbagliato ricomincia aggiornaPunteggioDisplay(); } } void aggiornaPunteggioDisplay() { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("pun."); // allinea a dx if (punteggioCorrente < 10) lcd.print(" "); if (punteggioCorrente < 100) lcd.print(" "); lcd.print(punteggioCorrente); lcd.print(" best."); if (punteggioMigliore < 10) lcd.print(" "); if (punteggioMigliore < 100) lcd.print(" "); lcd.print(punteggioMigliore); lcd.print(" "); } void livelloSuccessivo() { // accende il verde digitalWrite(levelLedPin, HIGH); // suona la musichetta di successo playTone(1400, 100); playTone(1200, 100); playTone(1000, 200); delay(200); // azzera la nota corrente da indovinare progressivoRisposta = 0; punteggioCorrente += sizeSequenza; // aumenta la difficoltà sizeSequenza++; lcd.setCursor(4, 0); lcd.print(sizeSequenza); lcd.print(" "); // pulisce i puntini delay(2000); // crea una nuova sequenza creaSequenza(); digitalWrite(levelLedPin, LOW); suonaSequenza(); } void errore() { digitalWrite(errorLedPin, HIGH); delay(200); // suona una musichetta di insuccesso playTone(2400, 200); playTone(2800, 300); delay(1000); progressivoRisposta = 0; // controlla se si è fatto il record if (punteggioCorrente > punteggioMigliore) punteggioMigliore = punteggioCorrente; // azzera i contatori punteggioCorrente = 0; sizeSequenza = 1; lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("liv.1 "); creaSequenza(); delay(500); digitalWrite(errorLedPin, LOW); suonaSequenza(); } void verificaTastiera() { // il prossimo blocco legge 3 volte di seguito // e prosegue solo se il segnale letto è stabile // per segnale stabile si intende un segnale che varia di poco nel tempo (2ms) int sensorValueTastiera = analogRead(A0); delay(2); int sensorValueTastier2 = analogRead(A0); delay(2); int sensorValueTastier3 = analogRead(A0); if ((abs(sensorValueTastiera - sensorValueTastier2) + abs(sensorValueTastier3 - sensorValueTastier2)) > 20) { sensorValueTastiera = 1024; } int sensor2ValueTastiera = analogRead(A2); delay(2); int sensor2ValueTastier2 = analogRead(A2); delay(2); int sensor2ValueTastier3 = analogRead(A2); if ((abs(sensor2ValueTastiera - sensor2ValueTastier2) + abs(sensor2ValueTastier3 - sensor2ValueTastier2)) > 20) { sensor2ValueTastiera = 1024; } int sensor3ValueTastiera = analogRead(A4); delay(2); int sensor3ValueTastier2 = analogRead(A4); delay(2); int sensor3ValueTastier3 = analogRead(A4); if ((abs(sensor3ValueTastiera - sensor3ValueTastier2) + abs(sensor3ValueTastier3 - sensor3ValueTastier2)) > 20) { sensor3ValueTastiera = 1024; } // in base alle resistenze è possibile conoscere il tasto premuto // l'ingresso A0 ha letto un valore prossimo allo 0, // quindi il bottone ha cortocircuitato la lettura // direttamente sul segno negativo if (sensorValueTastiera < 20) tastoPremuto(0); // vale lo stesso per il sensore A2 che legge la seconda colonna di bottoni if (sensor2ValueTastiera < 20) tastoPremuto(1); if (sensor3ValueTastiera < 20) tastoPremuto(2); // se viene premuto il bottone più in basso, le resistenza faranno leggere un voltaggio // piu' alto di zero interpretabile in base ai valori tra i 250 e 400 if (sensorValueTastiera > 250 && sensorValueTastiera < 400) tastoPremuto(3); if (sensor2ValueTastiera > 250 && sensor2ValueTastiera < 400) tastoPremuto(4); if (sensor3ValueTastiera > 250 && sensor3ValueTastiera < 400) tastoPremuto(5); if (sensorValueTastiera > 500 && sensorValueTastiera < 700) tastoPremuto(6); if (sensor2ValueTastiera > 500 && sensor2ValueTastiera < 700) tastoPremuto(7); if (sensor3ValueTastiera > 500 && sensor3ValueTastiera < 700) tastoPremuto(8); /* // questa parte di codice serve solo per debuggare // in pratica mostra il valore letto // da uno degli ingressi sul display if (sensorValueTastiera<1000 ) { lcd.setCursor(7,0); lcd.print("a1"); lcd.print(sensorValueTastiera); lcd.print(" "); } if (sensor2ValueTastiera<1000 ) { lcd.setCursor(7,0); lcd.print("a2"); lcd.print(sensor2ValueTastiera); lcd.print(" "); } if (sensor3ValueTastiera<1000 ) { lcd.setCursor(7,0); lcd.print("a3"); lcd.print(sensor3ValueTastiera); lcd.print(" "); } */ } |