Arduino Day Univag - 2019: Como projetar um mini-game com Arduino



Um Arduino Standalone é uma montagem que reproduz o funcionamento básico de uma placa de prototipagem Arduino, com o mínimo de componentes, tornando-se a base para a montagem de um dispositivo personalizado.

Este workshop mostrará como projetar uma placa Arduino standalone, utilizando o software de CAD Fritzing.

O projeto que iremos desenvolver é um mini-videogame, que nada mais é que um o circuito básico do microcontrolador ATMega328P, um display OLED com conexão SPI e três botões: up, down e fire.

Software CAD

O software de desenho que utilizaremos nesse workshop é o Fritizing:
Segue abaixo o link para download:

http://fritzing.org/download/

Componentes

Não precisamos utilizar todos os componentes presentes em uma placa Arduino padrão. Vamos precisar apenas dos componentes básicos:
  • microcontrolador ATMega328P
  • Cristal de 16 MHz
  • Capacitores para o cristal
  • botão de reset
  • resistor do reset
  • regulador de tensão 5V
  • capacitores para o regulador de tensão
  • diodo contra inversão de polaridade
  • led On
  • led pino 13
  • resistores dos leds


Diagrama Esquemático


Segue abaixo o diagrama esquemático do circuito básico, acrescido com os componentes adicionais, necessários para o projeto:

  • conector para o display OLED
  • conector FDTI para transferência do firmware
  • botões de acionamento do jogo

Lista dos Componentes:

Code Component
U1 ATMega328p (com bootloader)
7805 5V LM7805 - regulador de voltagem
Btn1 Push button
Btn2 Push button
Btn3 Push button
Reset Push button
C1 22pF - capacitor cerâmico
C2 22pF - capacitor cerâmico
C3 100nF - capacitor cerâmico
C4 10µF  - capacitor eletrolítico 16V
C5 10µF  - capacitor eletrolítico 16V
D1 1N4001/1N4007 - diodo retificador
D13 Red 3mm -  LED
On Red 3mm LED
Dc_In Jack
FDTI Header fêmea de 6 pinos
OLED Header fêmea de 7 pinos para display OLED com conexão SPI - pinos gnd, vdd, sck, sda, res, dc, cs
R1 10kΩ Resistor
R2 10kΩ Resistor
R3 4.7kΩ - resistor
R4 10kΩ - resistor
R5 10kΩ - resistor
R6 10kΩ - resistor
XTAL Cristal 16Mhz - perfil baixo


Layout dos Componentes

Esse é o layout dos componentes na placa de 5cm X 5cm:


Layout com Labels

Esse é o layout dos componentes com os labels:


Trilhas

Segue abaixo o desenho das trilhas.
A espessura de trilhas utilizada foi de 12 mil.

Visão com legendas


Visão sem legendas


Visão Final

Essa é a versão final do desenho da placa, já com os labels dos componentes:

Placa confeccionada em casa

A placa abaixo foi feita através do processo de transferência de toner:


   

Placa feita em fábrica profissional

Placas feitas em fábrica profissional na China:


Obs: ao final do workshop, todos os participantes receberão uma placa igual à da foto. Esse lote tem um erro de projeto, que deve ser corrigido na montagem fazendo uma união com solda dos pinos 18 e 19 do AtMega328P (pinos digitais D12 e D13). Veja na foto abaixo:

Montagem final

Placas finalizadas, com todos os componentes soldados:



Arquivo FZZ

Segue abaixo o arquivo Fritzing para download:

https://drive.google.com/open?id=1lpKzc_MukccssmpWJE3O0WECct6zh9Wb


Programação do Jogo

O jogo utilizado foi o SpaceTrash, que é um exemplo que acompanha a biblioteca U8g2.
Faça a instalação da biblioteca utilizando o menu "Incluir biblioteca / Gerenciar bibliotecas":


Abra o exemplo SpaceTrace e faça o upload para o AtMega328P, utilizando o adaptador FDTI:







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