33_36.pdf

P R O J E K T Y

Gra w kó³ko i krzy¿yk

AVT-5101

Przedstawiamy ³atwy

w wykonaniu uk³ad

elektronicznej wersji jednej

z najpopularniejszych gier

towarzyskich: kó³ko i krzy¿yk.

Rekomendacje : grê

polecamy szczególnie uczniom

i studentom, którym pomo¿e

ona zabiæ lekcyjn¹

(wyk³adow¹) nudê, a tak¿e

wszystkim fanom dobrej

rozrywki.

Pocz¹tkowo planowa³em wyko-

nanie kolejnego wcielenia gry

w koci, ale po przemyleniu

uzna³em, ¿e temat jest tak wyeks-

ploatowany, ¿e zapewne niewielu

Czytelników powiêci³oby uwagê

takiemu opracowaniu. O dziwo ni-

gdy nie spotka³em siê z elektro-

niczn¹ wersj¹ popularnej towa-

rzyskiej gry w kó³ko i krzy¿yk.

Pierwszym odruchem by³a chêæ

zastosowania wywietlacza graficz-

nego, lecz koszt wykonania takiej

zabawki by³yby nieporównywal-

nie du¿e w stosunku do przydat-

noci. Poniewa¿ w grze mamy do

postawienia tylko dwa mo¿liwe

symbole, najprostszym rozwi¹za-

niem okaza³o siê u¿ycie matrycy

3x3 diod dwukolorowych wraz

z zestawem przycisków. Program

umo¿liwia grê w dwójkê oraz

z urz¹dzeniem. Mamy do wyboru

3 poziomy trudnoci. Gramy do

3 zwyciêstw, remisy nie daj¹

punktów nikomu.

Zachêcam wszystkich do wy-

konania tej ¿e gry - na pewno

uchroni nas przed stosem pokre-

lonych kartek i zapewni rozrywkê

np. na nudnych lekcjach czy

wyk³adach.

3 tranzystorów. Na rys. 1 poka-

zano schemat elektryczny urz¹-

dzenia. Mikrokontroler pracuje

w typowej dla siebie aplikacji.

Kondensator C1 ³aduje siê po

w³¹czeniu zasilania, zapewniaj¹c

zerowanie mikrokontrolera. Do za-

silania ca³oci s³u¿y miniaturowy

stabilizator napiêcia 78L05. Uk³ad

zosta³ przewidziany do zasilania

z baterii 9 V.

Bli¿szego omówienia wymaga

czêæ steruj¹ca diodami LED

i przyciskami. Matryca jest stero-

wana multipleksowo co oznacza,

¿e tylko jedna kolumna LED-ów

jest zapalona w danym momencie.

Jednoczenie podczas przemiata-

nia matrycy diod, skanowana jest

klawiatura. Procesor podaje stany

0 na bazy kolejnych tranzystorów

w³¹czaj¹c kolumnê trzech diod.

Nastêpnie z drugiej strony po-

przez inwertery zapewniaj¹ce od-

powiednio du¿¹ wydajnoæ pr¹do-

w¹ (porty procesora w stanie

1 maj¹ j¹ bardzo ma³¹) zapalane

s¹ wybrane diody. Ca³y cykl po-

wtarza siê na tyle czêsto, ¿e

mamy wra¿enie ci¹g³ego wiece-

nia wszystkich LED-ów. Gdy na

bazie danego tranzystora wystêpu-

je 0 i w danej kolumnie naciniê-

ty jest przycisk zaczyna przewo-

dziæ dioda i port mikrokontrolera

jest zwierany do masy. Diody s¹

niezbêdne, aby naciniecie przy-

cisku nie zwiera³o linii na sta³e

Opis dzia³ania

Uk³ad sterowania sprowadza

siê do niemiertelnego procesora

89C4051, szeciu inwerterów s³u-

¿¹cych za bufory wyjciowe oraz

Elektronika Praktyczna 2/2003

Gra w kó³ko i krzy¿yk

Gra w kó³ko i krzy¿yk

Rys. 1. Schemat elektryczny gry

do + zasilania, gdy nie jest ona

wybrana. Oporniki podci¹gaj¹ce

R12...R14 dodano profilaktycznie,

aby unikn¹æ zak³óceñ. Z kolei

R15...R16 s¹ wymagane do popra-

wnej pracy uk³adu jeli zastosu-

jemy inwertery w wersji CMOS

(porty P1.0 i P1.1 s¹ typu otwarty

kolektor).

Na p³ytce drukowanej zamiast

5 rezystorów zastosowano R-Pack.

Rezystory R1...R6 ograniczaj¹ pr¹d

diod do ok. 10 mA, co zapewnia

wystarczaj¹c¹ jasnoæ i maksymal-

ny pobór pr¹du z baterii ok. 30

mA. Dodatkowym osprzêtem jest

przetwornik piezoceramiczny

z wbudowanym generatorem oraz

dwie diody wiec¹ce - czerwona

i zielona, które wskazuj¹ gracza.

Zamiast buzzera mo¿na zastoso-

waæ membranê piezo, lecz gene-

rowany dwiêk jest niskiej jakoci

z powodu cyklicznie wywo³ywa-

nej procedury odwie¿ania matry-

cy. Odpowiednio zmodyfikowane

wersje programów mo¿na znaleæ

na p³ycie CD-EP2/2003B.

niektórych funkcji przez kompila-

tor i braku obs³ugi zmiennych

tablicowych dwuwymiarowych,

które znacznie u³atwi³y by np.

sprawdzanie czy który z graczy

stworzy³ liniê.

Zaraz po uruchomieniu jest

sprawdzane, czy który z klawiszy

nie jest wciniêty. Jeli tak, to

zostaje ca³kowicie wy³¹czony buz-

zer, co umo¿liwia nam granie nie

zwracaj¹c na siebie uwagi ci¹g³ym

pikaniem.

Do wyboru grê w jednym

z dwóch trybów: single player

oraz dual player . Aby zmieniæ

bie¿¹cy tryb pracy nale¿y nacis-

n¹æ przycisk pod diod¹ w dolnym

Dzia³anie programu,

obs³uga gry

Oprogramowanie powsta³o

w Bascom ie 8051. Ca³kowita wiel-

koæ kodu to ok. 3500 bajtów. Jest

to doæ du¿o, ale wynika to po

czêci ze s³abych optymalizacji

Elektronika Praktyczna 2/2003

Gra w kó³ko i krzy¿yk

nej partii. Zawszê partiê rozpoczy-

na zwyciêzca z poprzedniej. Gdy

wyst¹pi³ remis gracz inicjuj¹cy jest

losowany. Jeli który gracz wygra³

po raz 3, to po wywietleniu

wyniku ca³e pole zapali siê na

kolor gracza i mignie 3 razy. Na-

ciniecie dowolnego klawisza spo-

woduje powrót do menu wyboru

trybu gry.

Oprogramowanie wykorzystuje

do odwie¿ania wywietlacza we-

wnêtrzny timer procesora 8051.

Nie bêdê przytacza³ ca³ego pro-

gramu, ale procedura wywietla-

j¹ca ( list. 1 ) jest o tyle godna

uwagi, ¿e uzupe³ni wiedzie o dzia-

³aniu sprzêtu.

W programie najwa¿niejsz¹ ro-

lê pe³ni¹ dwie zmienne tablicowe

L(x) oraz S(x). Zawieraj¹ one

informacje o tym, które diody ma-

j¹ byæ zapalone (L) oraz które

przyciski s¹ naciniête. Ca³a pro-

cedura jest ujêta w warunku IF

sprawdzaj¹cym ile razy zosta³o

wywo³ane przerwanie. S³u¿y to

zmniejszeniu czêstotliwoci ska-

nowania. Nastêpnie, w zale¿noci

od wartoci zmiennej refresh , pro-

gram przepisuje zawartoæ tablicy

L(x) do tablicy TL(x). Jest to

przydatne gdy nasza sztuczna in-

teligencja sprawdza ró¿ne mo¿-

liwe kombinacje - poprzez wy³¹-

czenie przepisywania na ekranie

nie bêdzie widaæ mieci.

Wszystkie wyjcia przechodz¹

w stan nieaktywny. Nastêpnie pro-

gram w zale¿noci od zawartoci

zmiennych Pl1 i Pl2 zapala diody

umieszczone ponad polem gry.

Wewn¹trz warunku jest umiesz-

czona swego rodzaju pêtla, dziêki

której stan diody jest negowany

po ok. 200 odwie¿eniach - za-

pewnia to migotanie z czêstotli-

woci¹ ok. 1 Hz. Kolejny warunek

sprawdza, czy nie przekroczyli-

my dopuszczalnej wartoci liczni-

ka kolumn. W zale¿noci od ko-

lumny zmiennym v1 , v2 , v3 oraz

vcol przypisywane s¹ odpowied-

nie wartoci. Zmienne vx zawie-

raj¹ numery pozycji z tablicy do

wywietlenia, a vcol wartoæ ste-

ruj¹c¹ tranzystorami kolumn.

W wartociach tablicy L(x) bit

0 steruje diod¹ zielon¹, a bit

1 czerwon¹. Wartoci s¹ przepisy-

wane na odpowiednie wyprowa-

dzenia portu P1. Nastêpnie w³¹-

czany jest tranzystor kolumny

(odpowiednia wartoæ w vcol ).

Rys. 4. Wygl¹d przyk³adowego

pola gry

Rys. 2. Konfiguracja gry

Dalej program sprawdza, czy

który z przycisków nie jest wci-

niêty. Jeli tak - ustawia odpo-

wiedni element tablicy S(x) na 1.

Pewnym problemem by³o wy-

krycie, czy gracz u³o¿y³ zwyciêsk¹

kombinacjê, poniewa¿ Bascom nie

lewym rogu, a nastêpnie przycisk

przeciwleg³y w celu rozpoczêcia

rozgrywki ( rys. 2 ).

Gdy gramy z urz¹dzeniem mu-

simy wybraæ stopieñ trudnoci

gry. ¯eby to zrobiæ naciskamy

jeden z przycisków w rodkowej

kolumnie ( rys. 3 ).

Sztuczna inteligencja naszej

zabawki jest stosunkowo ograni-

czona:

- tryb bardzo ³atwy: program

sprawdza tylko czy mo¿e zrobiæ

ruch tworz¹cy liniê, jeli nie -

losuje,

- tryb ³atwy: jw., sprawdza czy

mo¿e zablokowaæ zwyciêstwo

przeciwnika, jeli tak to losuje

czy ma to zrobiæ,

- tryb normalny: jw., zawsze blo-

kuje kombinacje przeciwnika

umo¿liwiaj¹ce wygran¹.

Po wybraniu ustawieñ zaczyna

siê rozgrywka. Zawsze pierwszy

jest gracz czerwony. Migaj¹ca dio-

da ponad polem gry informuje

który gracz musi teraz wykonaæ

ruch. Przyk³adowa pole gry po-

kazano na rys. 4 . W takim wypad-

ku, po wybraniu przez czerwone-

go gracza pola w górnym prawym

rogu, zwyciêska kombinacja mig-

nie 3 razy i program przedstawi

nam punktacjê, jak przyk³adowo

pokazano to na rys. 5 .

Remis jest sygnalizowany 3

pikniêciami i nikomu nie jest przy-

znawany punkt. W lewej kolumnie

znajduje siê punktacja gracza zie-

lonego, a w prawej czerwonego. Te-

raz naciniecie dowolnego przycis-

ku spowoduje przejcie do nastêp-

List. 1. Procedura obs³uguj¹ca

wywietlanie matrycowe

Scan:

Incr Tim

If Tim = 3 Then

Tim = 0

If Refresh = 1 Then

For Rtemp = 1 To 9

Tl(rtemp) = L(rtemp)

Next Rtemp

End If

P1 = P1 Or &B00111111

P3 = P3 Or &B01111111

If Pl1 = 1 Then

Incr Tim1

If Tim1 = 250 Then

P1.7 = Not P1.7

Tim1 = 0

End If

Else

P1.7 = 1

End If

If Pl2 = 1 Then

Incr Tim2

If Tim2 = 250 Then

P1.6 = Not P1.6

Tim2 = 0

End If

Else

P1.6 = 1

End If

If Col = 4 Then Col = 1

Select Case Col

Case 1:

V1 = 1

V2 = 2

V3 = 3

Vcol = &B01111110

Case 2:

V1 = 4

V2 = 5

V3 = 6

Vcol = &B01111101

Case 3:

V1 = 7

V2 = 8

V3 = 9

Vcol = &B01111011

End Select

P1.0 = Not Tl(v1).0

P1.1 = Not Tl(v2).0

P1.2 = Not Tl(v3).0

P1.3 = Not Tl(v1).1

P1.4 = Not Tl(v2).1

P1.5 = Not Tl(v3).1

P3.0 = 0

P3.1 = 0

P3.2 = 0

P3 = P3 Or Vcol

Temp = P3 And &B00111000

Select Case Temp

Case &B00011000: S(v1) = 1

Case &B00101000: S(v2) = 1

Case &B00110000: S(v3) = 1

Case Else:

S(v1) = 0

S(v2) = 0

S(v3) = 0

End Select

Incr Col

End If

Return

Rys. 3. Wybór stopnia trudnoci gry

Elektronika Praktyczna 2/2003

Gra w kó³ko i krzy¿yk

List. 2. Procedura obs³ugi

sygnalizatora akustycznego

Sub Beep()

If Beepoff = 0 Then

For Beepx = 1 To 20

P3.7 = 0

Delay

P3.7 = 1

Delay

Next Beepx

End If

End Sub

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1....R6: 68

R9, R10, R11: 1k

Rys. 5. W ten sposób jest

sygnalizowana punktacja gry

R12...R16: 10k

Kondensatory

C1: 1

F/16V

C2, C3: 33pF

C4: 10

pozwala na tworzenie tablic dwu-

wymiarowych. Postanowi³em wiêc

zastosowaæ sprawdzanie wszyst-

kich mo¿liwy kombinacji. Zachê-

cam zainteresowanych do prze-

jrzenia ca³ego programu - do

ci¹gniêcia z Internetu, dostêpny

jest tak¿e na p³ycie CD-EP2/2003B.

Ma³ego wyjanienia wymaga

jeszcze procedura obs³ugi buzzera,

któr¹ przedstawiono na list. 2 .

Zmienna beepoff zostaje usta-

wiona, gdy przytrzymamy przy

starcie jaki klawisz (patrz wy-

F/16V

C5, C6: 100nF

Pó³przewodniki

D1...D9: 1N4148

DL1...DL9, LED11: LED czerwona

LED10: LED zielona

T1...T3: BC556

U1: AT89CX051 (zaprogramowany)

U2: SN7404N

U3: 78L05

Ró¿ne

B1: BUZZER

X1: 12MHz

S1...S9: SW-PB

s), lecz jest to

w praktyce znacznie mniej, po-

niewa¿ praca jest przerywana

przez procedurê odwie¿ania wy-

wietlacza i dochodz¹ opónie-

nia pêtli. W przypadku zastoso-

wania gotowego generatora

z przetwornikiem piezoceramicz-

nym procedura upraszcza

siê do postaci pokazanej

na list. 3 .

Monta¿

i uruchomienie

Urz¹dzenie zmontowano

na p³ytce drukowanej o wy-

miarach ok. 70 x 80 mm,

której schemat monta¿owy

pokazano na rys. 6 . Jest

ona przystosowana do obu-

dowy KM33B (wa¿ne - wer-

sja bez litery B w oznacze-

niu ma maskownicê do

g³onika i nie nadaje siê do

naszego uk³adu). W obudo-

wie przewidziano miejsce

na bateriê 9V.

Pewien problem stanowi

to, ¿e standardowo p³ytka

jest znacznie odsuniêta od

przedniej cianki obudowy

- nale¿y zastosowaæ mikro-

List. 3. Procedura obs³ugi

generatora akustycznego

Sub Beep()

If Beepoff = 0 Then

P3.7 = 0

Waitms 10

P3.7 = 1

End If

End Sub

Rys. 6. Rozmieszczenie elementów

na p³ytce drukowanej

prze³¹czniki z przyciskami o d³u-

goci 9 mm, diody wlutowaæ tak

aby by³y na równi z ³epkami

przycisków.

Po dopasowaniu otworów

w przedniej ciance, musimy przy-

ci¹æ ko³ki wewn¹trz obudowy

i dobraæ odpowiednio d³ugie

wkrêty do skrêcenia ca³oci. ¯eby

p³ytka nie spada³a do wnêtrza

obudowy mo¿na zastosowaæ odpo-

wiedniej d³ugoci tulejki dystan-

sowe lub na drodze wkrêta

wstawiæ uciête fragmenty ko³ków.

Uk³ad po z³o¿eniu i zaprogra-

mowaniu procesora dzia³a od razu

(w zale¿noci od zastosowanego

kondensatora C1 mo¿e startowaæ

dopiero po np. sekundzie).

Micha³ Wysocki

mwsoft@satkabel.com.pl

www.mwsoft.prv.pl

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostêpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

?pdf/luty03.htm oraz na p³ycie

CD-EP2/2003B w katalogu PCB .

Elektronika Praktyczna 2/2003

R7, R8: 100

¿ej). Pêtla for tworzy prosty

generator o czêstotliwoci teore-

tycznie 5 kHz (opónienie delay

- ok. 100

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: