Building the snake game using matrix led with the arduino

วันจันทร์ที่ 16 ธันวาคม พ.ศ. 2556

ตัวอย่างผลงาน สรุปผลการทำโครงงาน และ อุปสรรค

Software ของเราก็เสร็จเป็นที่เรียบร้อย ไหนๆผลงานเราจะออกมาเป็นยังไงกันนะ ไปดูกันเลยยย!!!

เป็นอย่างไรกันบ้างคะ สนุกใช่ไหมคะ แต่ยังไม่จบเพียงเท่านี้ เรามาดูบทสรุปของโครงงานนี้กันดีกว่า

สรุปผลการทำโครงงาน

การทำโครงงานนี้ "Building the snake game using metrix LED with the Arduino" ทางผู้จัดทำได้ศึกษาการต่อวงจรเบื้องต้น ของการต่อ shift register และ decoder และในการเขียนโปรแกรม Arduino เพิ่มเติมจากการเรียนในคาบเรียน CPE111ซึ่งเป็นการนำความรู้ที่ได้รับมาประยุกต์ใช้ในการทำโครงงานที่เราสนใจ เป็นการนำความรู้มาต่อยอด และศึกษาความรู้เพิ่มเติม เพื่อใช้ในการควบคุมการเดินและทิศทาง ของงูด้วยโปรแกรม Arduino โดยผ่านวงจรของ shift register และ decoder ซึ่งถือเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง นอกจากเราจะได้รับความรู้ใหม่เพิ่มเติมแล้ว เรายังรู้วิธีพัฒนา เติมเต็มความรู้ของเรา ว่าเราจะหาข้อมูลได้จากที่ไหน รู้จักการค้นคว้าหาความรู้ด้วยตนเอง เป็นการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการเรียนในทางที่ดีขึ้น

ปัญหาและอุปสรรคในการโครงงาน

- อุปกรณ์บางอย่างมีปัญหาเช่น shift register

- การบัดกรีไม่ชำนาญมากนักจึงทำให้บัดกรีแล้วมีจุดชำรุดอยู่บ้าง ส่งผลให้อุปกรณ์จริงชำรุดไปด้วย

- เนื่องจากได้บอร์ด Dot Matrix LED ที่สำเร็จมาจากรุ่นพี่ แต่ pin ในแต่ละช่องไม่ได้เรียงไปตามหลอด LED ตามลำดับ เมื่อทำการเชื่อม shift register และ decoder จึงทำให้ เกิดความยุ่งยากในการบัดกรีสายไฟเพราะสายไฟนั้นจะโยงสลับกันหมด

- บอร์ด Dot Matrix LED มีปัญหาเนื่องจาก hardware ชำรุดเพราะมีการหยิบใช้งานอาจรุนแรงกับชิ้นงาน เกินไป

ท้ายที่สุดนี้ขอขอบคุณทุกๆท่านที่เข้ามาอ่านบล๊อกนี้นะคะ พวกเราหวังว่าทุกๆท่าน จะได้รับความรู้ ความสนุกสนานเพลิดเพลินติดไม้ติดมือกันไปบ้าง ^^

"Building the snake game using metrix LED with the Arduino"

วันอาทิตย์ที่ 15 ธันวาคม พ.ศ. 2556

ขั้นตอนการเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมการทำงานของเกมส์งู ด้วย Arduino

ในส่วนของ Software ที่ใช้เขียนโปรแกรมในการควบคุม Dot Metrix LED ด้วย microcontroller ซึ่งเราเลือกใช้ Arduino เป็นตัวควบคุม ก่อนอื่นเราก็ควรออกแบบการทำงานของโปรแกรมของเรากันก่อน ซึ่งขั้นตอนของเราก็ได้แสดงไว้ใน Flowchart ด้านล่าง ดังนี้

การออกแบบโปรแกรมควบคุมบน Arduino

Flowchart โปรแกรมทั้งหมด

หลังจากที่เราออกแบบโปรแกรมเรียบร้อยแล้ว เราก็มาเริ่มลงมือเขียนโปรแกรมตามขั้นตอนด้านบน โดยใช้ความรู้ เรื่องการเขียนโปรแกรม arduino ที่มีลักษณะการเขียนและตรรกะคล้ายๆกับการเขียนภาษาซี แต่อาจจะมีบางฟังก์ชันที่แตกต่างกัน เช่น การใช้ digitalWrite , digitalRead , ramdomSeed เป็นต้น หากใครที่ยังไม่มีความรู้พื้นฐาน และมีความสนใจ ก็ลองไปศึกษาเพิ่มเติมกันดูนะคะ ^^

ตัวอย่างโปรแกรมเกมงู สามารถนำไปลองเล่นกันได้นะคะ

// Shift Register Pin

const int latchPin = 8; // STCP

const int clockPin = 12; // SHCP

const int dataPin = 11; // DS

// Button Pin

const int leftButton = 6;

const int rightButton = 7;

const int upButton = 9;

const int downButton = 10;

const int delayTime = 1; // in uS

const int shiftTime = 1; // in uS

unsigned long displayUpdateTime;

unsigned long foodTime;

unsigned long foodDelay;

const unsigned long displayRefreshPeriod = 60;

const unsigned long minimumFoodDelay = 900;

const unsigned long maximumFoodDelay = 4000;

typedef struct

{

int x;

int y;

} POINT_T;

POINT_T p[256];

int headPos=2;

int tailPos=0;

// Current Direction N, S, E, W

char headDirection = 'E';

unsigned short data[16] = {

0b1111111111111111,

0b1111111111111111};

unsigned short food[16] = {

0b1111111111111111,

0b1111111111111111};

unsigned short three[16] = {

0b1111111111111111,

0b1111100000011111,

0b1111101111111111,

0b1111100000011111,

0b1111101111111111,

0b1111100000011111,

0b1111111111111111,

0b1111111111111111};

unsigned short two[16] = {

0b1111111111111111,

0b1111110000011111,

0b1111111111011111,

0b1111110000011111,

0b1111110111111111,

0b1111110000011111,

0b1111111111111111,

0b1111111111111111};

unsigned short one[16] = {

0b1111111111111111,

0b1111000000011111,

0b1111111011111111,

0b1111111011011111,

0b1111111010111111,

0b1111111001111111,

0b1111111111111111,

0b1111111111111111};

unsigned short gameover[16]={

0b0110100011011000,

0b0110111011011010,

0b0110111010101010,

0b00001000010101010,

0b1110111010101010,

0b00001111001110010,

0b0110111001110010,

0b0000100001110000,

0b0000111001100000,

0b1100111001100110,

0b0000101000000010,

0b1100101001101110,

0b1100010001101110,

0b1100010001100110,

0b0000111000000000};

void setup()

{

pinMode(latchPin, OUTPUT);

pinMode(clockPin, OUTPUT);

pinMode(dataPin, OUTPUT);

pinMode(2, OUTPUT); // A0

pinMode(3, OUTPUT);

pinMode(4, OUTPUT);

pinMode(5, OUTPUT); // A3

pinMode(leftButton, INPUT);

pinMode(rightButton, INPUT);

pinMode(upButton, INPUT);

pinMode(downButton, INPUT);

digitalWrite(leftButton, HIGH);

digitalWrite(rightButton, HIGH);

digitalWrite(upButton, HIGH);

digitalWrite(downButton, HIGH);

p[2].x=9;

p[2].y=10;

p[1].x=8;

p[1].y=10;

p[0].x=7;

p[0].y=10;

randomSeed(analogRead(0));

foodDelay = random(minimumFoodDelay, maximumFoodDelay);

displayUpdateTime = millis();

foodTime = millis();

unsigned long tmp = millis();

while(millis() - tmp < 1000)

{

showDisplay(three);

}

tmp = millis();

while(millis() - tmp < 1000)

{

showDisplay(two);

}

tmp = millis();

while(millis() - tmp < 1000)

{

showDisplay(one);

}

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

unsigned long newTime = millis();

// Update direction

if (headDirection == 'N' || headDirection == 'S')

{

if (digitalRead(leftButton) == LOW)

headDirection = 'W';

if (digitalRead(rightButton) == LOW)

headDirection = 'E';

}

else if (headDirection == 'E' || headDirection == 'W')

{

if (digitalRead(upButton) == LOW)

headDirection = 'N';

if (digitalRead(downButton) == LOW)

headDirection = 'S';

}

// Clear display buffer

for (int i=0; i<16; i++)

{

data[i] = 0xFFFF;

}

// Update snake position

int prevHead = headPos;

if (newTime - displayUpdateTime > displayRefreshPeriod)

{

headPos++;

if (headPos == 256)

headPos = 0;

tailPos++;

if (tailPos == 256)

tailPos = 0;

if (headDirection == 'N')

{

p[headPos].x = p[prevHead].x;

p[headPos].y = p[prevHead].y + 1;

if (p[headPos].y == 16)

p[headPos].y = 0;

}

else if (headDirection == 'S')

{

p[headPos].x = p[prevHead].x;

p[headPos].y = p[prevHead].y - 1;

if (p[headPos].y == -1)

p[headPos].y = 15;

}

else if (headDirection == 'E')

{

p[headPos].x = p[prevHead].x + 1;

p[headPos].y = p[prevHead].y;

if (p[headPos].x == 16)

p[headPos].x = 0;

}

else if (headDirection == 'W')

{

p[headPos].x = p[prevHead].x - 1;

p[headPos].y = p[prevHead].y;

if (p[headPos].x == -1)

p[headPos].x = 15;

}

displayUpdateTime = newTime;

}

for (int i=headPos-1; i>=tailPos; i--)

{

if (i < 0)

i = 255;

if (p[i].x == p[headPos].x && p[i].y == p[headPos].y)

while (1)

{

showDisplay(gameover);

}

// Check if snake hit food

//Serial.print(~food[p[headPos].y]);

//Serial.print(" ");

//Serial.print((1 << p[headPos].x));

//Serial.print(" ");

//Serial.println(~food[p[headPos].y] & (0x0001 << p[headPos].x));

if ((~food[p[headPos].y] & (0x0001 << p[headPos].x)) != 0)

{

tailPos--;

if (tailPos < 0)

tailPos = 15;

food[p[headPos].y] |= (1 << p[headPos].x);

}

// Gen food

if (newTime - foodTime > foodDelay)

{

int foodX;

int foodY;

{

foodX = random(0, 16);

foodY = random(0, 16);

}

while (isInSnake(foodX, foodY));

food[foodY] &= ~(1 << foodX);

foodTime = newTime;

foodDelay = random(minimumFoodDelay, maximumFoodDelay);

}

// Create display buffer

for(int i=headPos; i>=tailPos; i--)

{

if (i < 0)

i = 255;

data[p[i].y] &= ~(1 << p[i].x);

}

// Display

for (int i=0; i<16; i++)

{

for (int j=0; j<16; j++)

{

digitalWrite(dataPin, ((data[i] & food[i] & (1 << j)) >> j));

delayMicroseconds(shiftTime);

digitalWrite(clockPin, HIGH);

delayMicroseconds(shiftTime);

digitalWrite(clockPin, LOW);

delayMicroseconds(shiftTime);

}

digitalWrite(2, (i&0x01));

digitalWrite(3, (i&0x02) >> 1);

digitalWrite(4, (i&0x04) >> 2);

digitalWrite(5, (i&0x08) >> 3);

digitalWrite(latchPin, HIGH);

delayMicroseconds(shiftTime);

digitalWrite(latchPin, LOW);

delayMicroseconds(shiftTime);

delayMicroseconds(delayTime);

}

//dead

}

void showDisplay(unsigned short data[])

{

for (int i=0; i<16; i++)

{

for (int j=0; j<16; j++)

{

digitalWrite(dataPin, ((data[i] & (1 << j)) >> j));

delayMicroseconds(shiftTime);

digitalWrite(clockPin, HIGH);

delayMicroseconds(shiftTime);

digitalWrite(clockPin, LOW);

delayMicroseconds(shiftTime);

}

digitalWrite(2, (i&0x01));

digitalWrite(3, (i&0x02) >> 1);

digitalWrite(4, (i&0x04) >> 2);

digitalWrite(5, (i&0x08) >> 3);

digitalWrite(latchPin, HIGH);

delayMicroseconds(shiftTime);

digitalWrite(latchPin, LOW);

delayMicroseconds(shiftTime);

delayMicroseconds(delayTime);

}

boolean isInSnake(int foodX, int foodY)

{

for (int i=headPos; i>=tailPos; i--)

{

if (i < 0)

i = 255;

if (p[i].x == foodX && p[i].y == foodY)

return true;

}

return false;

}

วันพฤหัสบดีที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2556

การต่อบอร์ดควบคุม

การต่อวงจร ส่วนของ Shift register และ Decoder เพื่อที่จะต่อเข้ากับ Microcontroller (Arduino) และ Pin ของ Dot Matrix LED ซึ่ง Pin ในแต่ละช่อง ไม่ได้เรียงไปตามช่องของ Dot Matrix LED ทั้งแนวตั้ง และแนวนอน (เป็น Pin ของ Dot Matrix LED สำเร็จที่รุ่นพี่ทำไว้) ดังนั้นการทำวงจรเพิ่มเติม จึงต้องมีการเรียงช่อง Pin ใหม่ เพื่อให้ไฟเรียงตามลำดับ

การเชื่อม Shift register (74HC595)

- Pin 1-16 จะเชื่อมเข้ากับ Q0-Q7 ของ shift register โดยที่ Pin 1-8 จะเชื่อมเข้ากับ shift register ตัวแรก ที่ต่อ DS เข้า Arduino Pin 9-16 จะเชื่อมเข้ากับ shift register ตัวที่สอง

- Q7' ตัวแรกเชื่อมกับ DS ตัวที่สอง

- Vcc และ MR ของทั้งสองตัว ต่อเข้าไฟ 5V

- STCP เชื่อมกับ STCP เข้า Arduino

- SHCP เชื่อมกับ SHCP เข้า Arduino

- OE เชื่อมกับ OE ลงกราวด์

- GND ต่อลงกราวด์

การเชื่อม decoder (74HC138)

- Pin 1-16 จะเชื่อมเข้ากับ Y0 - Y7 ของ Decoder โดยที่ Pin 1-8 จะเชื่อมเข้ากับ decoder ตัวแรก ที่ต่อ E1 เชื่อม กับ E3 ของ decoder ตัวที่สอง เข้า Arduino Pin 9-16 จะเชื่อมเข้ากับ decoder ตัวที่สอง

- E2 ของ decoder ตัวแรก ต่อลงกราวด์

- E3 ของ decoder ตัวแรก ต่อเข้าไฟ 5V

- E1 และ E2 ของ decoder ตัวที่สอง ต่อลงกราวด์

- A0 เชื่อม A0 เข้า Arduino

- A1 เชื่อม A1 เข้า Arduino

- A2 เชื่อม A2 เข้า Arduino

- Vcc ต่อเข้าไฟ 5V

- GND ต่อลงกราวด์