Электронная игра XO +72



Приветствую, Хабр!



Как Вы уже догадались по фотографии, речь сегодня пойдет не о классификации коньяка. Я буду делать игру крестики-нолики… Кому интересно – прошу под кат ->

Идея, как всегда, родилась спонтанно. Как-то тихим осенним вечером я нарисовал на листике девять клеточек и предложил дочке сыграть в новую для нее игру. Сыграв несколько раз, я увидел, что есть неподдельный интерес … и тут Остапа понесло.

Казалось бы, что проще продолжать рисовать клеточки на листке или скачать программу на телефон, но разве это интересно? Нет!

Что хотелось получить:

  1. Компактный девайс на батарейке (всякие емкостные тачи и MIPI дисплеи отпадают сразу).
  2. Соответственно, зарядка от USB (желательно с индикацией).
  3. Минимум затрат по времени на плату и ПО (ну как обычно, в общем).
  4. Сенсорные кнопки.
  5. Интеллектуальный девайс с возможностью играть с контроллером (без второго игрока). Переключение на одного и двух игроков.
  6. Включение/выключение одной кнопкой и желательно не сенсорной, чтобы не происходило случайных включений.
  7. Корпус напечатать на 3D принтере + матовое стекло чтобы закрыть светодиоды.

Обо всем по порядку.

1. Итак, было решено взять контроллер STM32F100. На нем я вполне смогу реализовать простую логику игры для начала. На корпусе с 48 ногами получились занятыми все GPIO (без использования мультиплексоров и расширителей). Для каждого крестика и нолика используется по 8 светодиодов (соединенные параллельно), которые коммутируются полевиками (IRLML6401).

Девайс состоит из двух плат, одна со светодиодами и тачкнопками, вторая с контроллером, зарядкой, аккумом и т.д. Соединяются разъемами с шагом 2мм, между платами стоит аккумулятор 1250мА.


Рис. 1. Плата контроллера


Рис. 2. Плата светодиодов

Через несколько дней платы наконец пришли с производства. Меня не покидало чувство, что игра получится неудобной из-за размеров или тачкнопок. Забегая вперед скажу, что играть очень прикольно! Кнопки отлично срабатывают через оргстекло 1,5-2мм.


Рис. 3. Сторона TOP платы контроллера и светодиодов


Рис. 4. Сторона BOTTOM платы контроллера и светодиодов

2. Схема зарядки самая простая, которую я тыкаю в подобные устройства.


Рис. 5. Схема контроллера заряда.

3. Все бы ничего, но компонентов оказалось больше, чем я ожидал, и паять я замучался. Вот что получилось после пайки.


Рис. 6. Плата контроллера с компонентами


Рис. 7. Плата светодиодов с компонентами


Рис. 8. Плата светодиодов с компонентами со стороны тачкнопок.

Первый, и пока единственный, вариант софта я сделал на if’ах и в одном бесконечном цикле. Просто и работает без багов. При выигрыше гаснет все поле и дважды моргает выигравшая комбинация.

4. Сенсорные кнопки решил реализовать на микросхемах TTP223, я их уже использовал в одном из своих проектов. Они не требовательны к разводке и к наличию/отсутствию полигона под сенсором.


Рис. 9. Схема включения тачкнопки.

Их у меня было больше 9шт и поэтому я решил не использовать мультиплексор и повесить каждую кнопку на свой GPIO контроллера.

5. Дальше планирую интегрировать алгоритм игры с контроллером (уже нашел несколько приличных вариантов). Переключение пока планируется сделать зажатием центральной сенсорной кнопки перед включением (но это пока не окончательно).

6. Долго думал как по простому реализовать включение/выключение одной кнопкой. Самый быстрый и правильный вариант, на мой взгляд – это на транзисторах и используя два GPIO контроллера, которых у меня нет. Поэтому поставил микросхему CD4013BM. Включение производится нажатием около 1с, выключение – быстрым нажатием. Работает отлично.


Рис. 10. Схема включения CD4013BM.

Пин «OUT_KEY» идет на ногу включения (EN) DC/DC AP3418 (он делает 3V3). Таким образом потребление минимально.


Рис. 11. Плата с микроконтроллером и аккумулятором.

7. Корпус пока находится на стадии проектирования. Планируется просто аккуратненькая коробочка с матовым оргстеклом 1,5мм сверху.

Когда я положил сверху несколько листов бумаги, чтобы посмотреть, как идет просвечивание, я понял, что это фиаско. Нет, просвечивает отлично, а вот разлиновки поля не видно. Поэтому на «Рис. 2.» видны установленные еще 4 дополнительных светодиода по углам центрального квадрата (их нет на моей спаянной плате). Если все получится как это выглядит у меня в голове, то если сделать фрезеровку с обратной стороне на оргстекле, то эти 4 синих светодиода дадут 4 тонких луча, которые образуют разметку поля, которая будет включаться при включении девайса. Если лучей не получится, то в любом случае будет видно фрезеровку.

На плате имеется спикер, но со встроенным генератором не влезает по высоте, а без генератора у меня нет. Думаю, что на это место встанет вибромотор от телефона и будет вибро отклик при нажатии и выигрыше.

По итогу могу сказать, что игрушка получилась очень интересной. Фотография не передает всего эффекта, но крестики и нолики выглядят отлично, без засветов. Играть одно удовольствие! Кнопки срабатывают идеально и размер поля очень удобный. Когда будет готов корпус я обязательно выложу фотку.



До новых встреч!

UPD:
Добавил цены при покупки компонентов на 1 устройство, может что-то забыл. Платы и сборку не считал. Что-то можно поменять на более дешевое.

1. STM32F100C4T6B – 1шт – 130р.
2. CD4013BM – 1шт – 16р.
3. LTC4054 – 1шт – 5р.
4. AP3418KTR – 1шт – 30р.
5. IRLML6401TRPBF (Si2307DS) – 18шт – 11р.
6. LP503759 – 1шт – 300р
7. C191KRCT/ C191KGCT – 148шт – 436р.
8. TTP223 – 8шт – 40р.
9. Кнопка, разъем, пассив – куча – 100р.
10. Платы
11. Сборка

Итого: 1068р.

UPD:
Ссылка на видео

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта



Комментарии (40):

  1. evgenij_byvshev
    /#19356762 / +2

    Шикарная реализация! Спасибо за статью!

  2. evgenij_byvshev
    /#19356774 / +1

    Сначала долго смотрел на рис. 1 и пытался понять, что спрятано за серыми прямоугольниками? :)

    • the_bat
      /#19356784

      )) Да — это аккум, торопился рисовать

  3. DMGarikk
    /#19356956 / +1

    Прикольно.
    Но надо было поле побольше, крестики-нолики 3x3 игра не интересная, в ней всегда ничья

    • the_bat
      /#19357002 / +1

      Спасибо! Если запретить ставить крестик по центру, то становится интереснее)

      • Vindicar
        /#19358382

        Крестики ходят первыми? Тогда непроигрышный ход — крестик в угол. Дальше рассчитать несложно. =)

    • tormozedison
      /#19358998

      Да, классические крестики-нолики 3х3 неинтересны тем, что там есть готовый выигрышный алгоритм.
      Но реализация красивая и качественная.

      • alexxisr
        /#19359370

        Не могли бы вы привести ссылку на выигрышный алгоритм? Я думал, что всегда можно свести к ничьей.

        • the_bat
          /#19359492

          Если не ошибаться и просчитывать, то да, можно всегда свести к ничьей. Но если играть быстро или играть с ребенком, то интересно)

        • the_bat
          /#19359498

          Или, как в моем случае, когда играют два ребенка)

  4. Ig_B
    /#19357396

    Если не секрет, в чем проектировали плату и писали софт?

    • the_bat
      /#19357412

      Не секрет. Платы в альтиуме, софт в иар

  5. dunaldo
    /#19357410

    Тут находится редактированный комментарий, во избежании недопониманий.
    Отличная работа, нет слов, ооочень хочу повторить, аффтар молодец, ждем корпус.

    А это первые мысли в голове после прочтения
    Ну шож ты делаешь-то в преддверии нового года!(ничего что на ты?) И без того глаза разбегаются чего бы сделать/купить… У меня в голове теперь только:
    дай...

  6. GeMir
    /#19357532

    игрушка получилась очень интересной
    (Ориентировочные) цены компонентов и производства бы ещё озвучить для желающих повторить.

    • SvSh123
      /#19359312

      За верхнюю границу можно принять цены из каталога Чип и Дип. )

    • the_bat
      /#19359766

      Дописал в статье про цену

  7. Karlson_rwa
    /#19357804

    Идея интересная. Сделайте видео игры, пожалуйста.

    Не знаю, какой у вас опыт, но я с некоторого времени перестал делать термобарьеры для USB-разъемов. Уж очень они легко отрываются с платы, если пользователь попался сильный и не очень зоркий/аккуратный.
    И… вы когда-нибудь перестанете оставлять острова на платах? Ну не серьезно же.

    • the_bat
      /#19357918

      На падах USB разъема стоят переходные отверстия. Уже очень давно так делаю. Для переходных 0,3-0,7 припой не перетекает. По поводу островков я подумаю)))

  8. Germanjon
    /#19359118

    Отличная затея и реализация, спасибо

  9. SadAngel
    /#19359712

    Супер!
    P.S.если не ограничивать себя ардуино, много интересного можно сделать :)

  10. omikron199
    /#19359758

    Здравствуйте, визуально красивый проект, разделяю вашу радость от его создания, потому что сам делаю нечто похожее! У меня вопрос шкурного характера — где вы заказывали платы? Они напомнили мне мой старый калькулятор из начала 90-х своей цветовой гаммой. Я знаю что платы можно заказать в куче мелких производств/Китай/сделать утюгом и т.д. но мне интересно где и наверно почему плата имеет такой «бронзовый» оттенок. Или это камера так цвет изменила?

    • the_bat
      /#19359806

      Платы заказывал в резоните. Просто к фото применен фильтр «Теплый яркий».

  11. dteslenko
    /#19359768

    Шикарная самоделка. Встречал тут много таких, которые не смогу повторить, но с радостью купил бы.

    Может, стоит устроить маленькую фирмочку, которая бы выпускала такие штуки?
    Могу помочь с корпусами и печатью/литьём в силикон корпусов.

    • the_bat
      /#19359774

      Спасибо!
      По одной штуке будет дорого. Нужно сразу 20-30 делать, чтобы снизить себестоимость. Для этого нужны заказчики.

  12. 152251
    /#19360156 / +1

    Очень круто! И без ардуино)

  13. frmless
    /#19360454

    Замечательно получилось!
    Интересно, дорого бы вышло заказать платы уже собранными, и есть ли вообще такая возможность?

    • the_bat
      /#19360456

      Спасибо!
      Смотря сколько штук

      • frmless
        /#19370800

        Не смотрели на предложения по изготовлению пластиковых корпусов на Alibaba?

  14. rmuskovets
    /#19362326

    Просто замечательно! Мне понравилось

  15. Iwanowsky
    /#19370630

    Получилось красиво! И конечно, хорошо бы дальше развить эту электронную игру, добавив режим игры человека с компьютером.
    В прошлом веке когда-то собирали подобный автомат на куче релюшек, например, по книге "Юный кибернетик" (Ю.М.Отряшенков, 1978, Дет.лит.), в кот. есть глава «Кибернетическая машина, играющая в крестики-нолики» (в школьные годы эта книга была одной из главных моих книг). Для упрощения алгоритма беспроигрышной игры (и уменьшения количества используемых в схеме реле) машина первой ставила в центральную клетку крестик.

    • the_bat
      /#19374466

      Спасибо!
      Игра с компьютером в процессе)