Ping-Pong 2017  

Neuauflage mit Sound

Elektronik-Labor  Literatur  Projekte  Lernpakete  Mikrocontroller




https://www.amazon.de/Retro-Spiel-Selberbauen-Spielspaß-Jahren-Arcade/dp/B072LCLCZC

Bauen Sie Ihre eigene Spielekonsole mit einem Tischtennisspiel für zwei Spieler! Tauchen Sie ein in die Zeit vor 30 Jahren, als die ersten elektronischen Spiele auf den Markt kamen. Das Spielfeld wird auf einem Display aus 120 einzelnen LEDs abgebildet und zeigt die Schläger und den Ball. Alles wird von einem modernen Mikrocontroller ATmega8 gesteuert. Über zwei Drehknöpfe bewegen Sie und Ihr Spielpartner die Schläger. Wenn Sie möchten können Sie auch gegen den Mikrocontroller spielen. Jedes neue Spiel wird durch den Einwurf einer Münze gestartet. Auf dem Display wird der aktuelle Spielstand angezeigt. Und Sie können die Spielgeschwindigkeit wählen.
 
Technische Daten:
Betriebsspannung 4,5 V (3 AA-Batterien erforderlich)
Betriebsdauer mit einem Batteriesatz: ca. 10 Stunden
Mikrocontroller ATmega8, 8 KB Flash, Taktrate 8 MHz
120 rote SMD-LEDs, gemultiplext
Soundausgabe über Piezo-Schallwandler
 


Montage
 


Material:
Mikrocontrollerplatine mit LED-Anzeige
Zwei Potis 10 kΩ linear
Piezo-Schallwandler
Zwei Drehknöpfe für 6-mm-Achsen
Batteriefach für drei Mignon-Zellen
Isolierte Schaltlitze
Zwei blanke Drahtabschnitte
Kunststoff-Montageschale
Kunststoff-Streuscheibe
Doppelseitiges Klebeband
 
Das Gehäuse dient zugleich als Verpackung. Alle Bauteile befinden sich in einer Kunststoffschale, die mit einer zweiten transparenten Schale abgedeckt ist. Die obere Schale wird für die Montage benötigt.
 

 


 
Klicken Sie die Platine in die Halteschale ein und montieren Sie diese dann mit beiden Potis mit Unterlegscheiben und Muttern in das Gehäuse. Die Anschlüsse der Platine müssen nach links zum Münzschlitz hin zeigen. Kontrollieren Sie von der Frontseite her ob das LED-Feld mittig hinter der Bildschirmöffnung platziert ist. Justieren Sie die Lage eventuell etwas nach und ziehen Sie dann erst die Poti-Muttern fest.
 

 
Bereiten Sie vier Drahtabschnitte vor. Zwei einfache Drähte von 3 cm und 12 cm Länge sollen am Ende auf einer Länge von ca. 5 mm abisoliert und verzinnt werden. Die längeren Drähte von 15 cm sollen zusätzlich im Anstand 3 cm vom linken Ende eine freie Stelle erhalten. Schneiden Sie die Isolierung mit einem scharfen Messer vorsichtig ein und ziehen Sie sie etwas auseinander. Verzinnen Sie die freien Stellen ebenfalls. Falls dies Schwierigkeiten bereitet können Sie auch getrennte Drähte verwenden, die auf der Platine verbunden werden.
 

 
Verwenden Die die vier vorbereiteten Drähte zur Verdrahtung der Potis. Die Außenanschlüsse beider Potis liegen an den Anschlüssen P1 und P4. Die mittleren Anschlüsse (Schleifer) liegen an P2 (links) und P3 (rechts).
 

 
Löten Sie die beiden blanken Drähte an die Anschlüsse K1 und K2. Sie müssen durch die Befestigungsschale geführt werden. Am leichtesten gelingt dies, wenn Sie die Drähte am Ende verzinnen und dann heiß durch die Kunststoffschale stechen.
 

 
Ernst wenn die blanken Drähte angelötet sind sollen sie zu einem Münzkontakt gebogen werden. Biegen Sie die Drähte so, dass sie Abstand halten aber gleichzeitig von einer durchfallenden Münze berührt werden können. Führen Sie einige Tests durch um die Kontakte so zu justieren, dass eine Münze gerade leicht durchfallen kann.
 

 
Löten Sie die Drähte der Piezo-Scheibe an den ersten und dritten Anschluss von rechts an die obere Lötpunktreihe. Die Reihgenfolge der beiden Drähte ist beliebig. Für eine gute Schallabstrahlung ist es wichtig, die Scheibe an den Karton des Gehäuses zu kleben. Damit wird das Gehäuse selbst zur Membran des Lautsprechers.
Verbinden Sie die Anschlussdrähte des Batteriefachs mit der Platine. Achten Sie auf die Polarität: Der schwarze Draht (Minus)  kommt an den GND-Anschluss am linken Rand, der rote Draht (Plus) kommt an den +4,5V-Anschluss der Platine. Auf der Platine befindet sich eine Verpolungsschutz-Diode. Falls Sie die Drähte vertauschen geht zwar nichts kaputt, aber das Display bleibt dunkel.
Damit ist das Spiel vollständig zusammengebaut. Nun kommt der große Moment des ersten Tests. Legen Sie dazu drei Batteriezellen ein. Verwenden Sie Mignon-Alkalizellen mit 1,5 V. Alternativ können auch Akkuzellen mit 1,2 V verwendet werden, wobei die Helligkeit des Displays dann etwas geringer ausfällt. Wenn alles richtig verbunden wurde erscheinen nun zwei Schläger auf dem Display, die mit den Potis bewegt werden können.
Setzen Sie nun die Knöpfe auf und justieren Sie sie so, dass die Zeiger auf ihre Schläger zeigen. Drehen Sie dann erst die Madenschrauben fest.
 
 


Erst wenn alles richtig funktioniert montieren Sie auch die Streuscheibe vor dem Bildschirm. Dazu gibt es etwas doppelseitiges Klebeband, mit dem Sie die Scheine auf das Gehäuse kleben können.
 
Um den Magnet-Deckel des Spiels zu schließen muss die Montageschale am Rand etwas nach innen gedrückt werden. Dies kann stören wenn Sie später einmal die Münzen aus dem Gehäuse nehmen wollen. Schneiden Sie deshalb den nicht mehr benötigten Rand mit einem scharfen Messer oder mit einer Schere vorsichtig ab.
 
Und nun wird gespielt! Halten Sie einige Münzen bereit, mit denen jedes neue Spiel gestartet wird. Falls einmal eine Störung auftreten sollte, nehmen Sie bitte die Batterien heraus und legen Sie sie nach einer Minute neu ein. Damit wird ein vollständiger Reset des Mikrocontrollers durchgeführt.
 
 
Funktionsbeschreibung und Spielanleitung
 
Die Spieler bewegen ihre Pingpongschläger mit den Drehknöpfen. Ein Ball wird hin und her geschlagen. Jede Ballberührung wird von einem Ton begleitet. Und bei jedem Schlag ins Aus hört man einen höheren, von der Seite abhängigen Ton. Wenn es Ihnen gelingt ihren Ball neben den Schläger des Gegners ins Aus zu schlagen haben Sie einen Punkt gewonnen. Wer als Erster zehn Punkte erzielt hat das Match gewonnen. Nach dem Einlegen der Batterien startet das erste Spiel. Mit dem Ende des Spiels schaltet sich das Display ab. Sie müssen dann für jedes neue Spiel eine Münze einwerfen.
 
Sie können wahlweise gegen den Computer oder gegen einen realen Spieler antreten. Auch Spiele mit der Besetzung Computer gegen Computer sind möglich. Die Auswahl der Spieler geschieht beim Start. Stellen Sie Ihren Schläger ganz nach oben, dann gehört er dem Computer und zeigt dies durch Blinken an. So können Sie wahlweise die linke oder die rechte Seite oder auch beide Seiten dem Computer übergeben. Weitere Auswahlmöglichkeiten werden weiter unten vorgestellt. 
 


Computer gegen Computer 
 
 


Linker Spieler gegen Computer 
 
Für das erste Spiel reicht es beide Schläger etwa auf Mittelposition zu stellen und zu warten bis das Spiel beginnt und der Ball auf der Abschlagseite an einer zufälligen Höhe erscheint. Den Aufschlag erhält der Spieler, dessen Schläger tiefer steht.
 


Spieler gegen Spieler, Aufschlag rechts 
 
Schlagen Sie den Ball ab indem Sie ihn mit dem Schläger berühren. Eine Berührung mit der geraden Seite schlägt horizontal ab. Wenn der Ball abseits des Schlägers erscheint müssen Sie den Schläger nachführen und berühren den Ball mit der Kante, sodass er im 45-Grad-Winkel noch oben oder nach unten fliegt. Er prallt an den Spielfeldseiten ab und erreicht die Gegenseite schräg.
 


Rechts schlägt den Ball schräg ab. 
 


Rechts schlägt den Ball gerade ab. 
 
Der Gegner kann einen horizontal ankommenden Ball mit dem flachen Schläger treffen und in einem Winkel von 180 Grad zurückschlagen. Ein schräg ankommender Ball wird mit der geraden Seite im Winkel von 90 Grad zurückgeschlagen. Wenn ein schräg ankommender Ball auf die Kante trifft wird er nach einer Zufallsentscheidung entweder im Winkel von 180 Grad zurückgeschlagen oder er wird horizontal zurückgespielt. Ein horizontal ankommender Ball kann mit der Kante schräg zurückgeschlagen werden.
 
 


Mit der Kante zurückschlagen 


Mit der flachen Seite schräg zurückschlagen
Immer wenn einer der beiden Spieler den Ball nicht mehr erreichen konnte erhält der Gegner einen Punkt. Der Punktestand wird eine Sekunde lang durch Balken an den Rändern des Spielfeldes angezeigt. Wer einen Punkt verloren hat erhält den nächsten Aufschlag.
 


Punktestand 4 : 6 
 
Sobald einer der Spieler zehn Punkte erreicht hat ist das Spiel beendet. Der Endstand wird nun für drei Sekunden angezeigt. Danach schaltet sich das Spiel automatisch ab. Um ein neues Spiel zu starten müssen Sie eine Münze einwerfen. Dann kann wieder neu gewählt werden wer den Aufschlag erhält oder ob Sie gegen den Computer spielen wollen.
 
Die Auswahlmöglichkeit der Spieler besteht etwa vier Sekunden lang. In dieser Zeit können Sie auch den Schwierigkeitsgrad des Spiels (Level 1 bis Level 5) auswählen. Ein höherer Level bedeutet ein schnelleres Spiel. Die Grundeinstellung Level 1 ist die langsamste Spielweise. Um eine höhere Geschwindigkeit einzustellen bewegen Sie Ihren Schläger mehrfach über die Mittelposition hinauf und hinunter. In der Mitte des Spielfelds wird in dieser Zeit der Level als dicker Balken angezeigt. Jeder Level wird durch einen Block aus vier Punkten dargestellt. Wenn der Balken ganz bis oben reicht ist die schnellste Stufe eingestellt.
 


 Geschwindigkeitslevel 3
 
Beim Spielstart können Sie auch auswählen wer von beiden Spielern den Aufschlag erhalten soll. Wenn beide Schläger ganz oben stehen spielt der Computer beide Seiten. Die Spielgeschwindigkeit wird dann zufällig ausgewählt.
 
Technische Beschreibung
 
Den Kern des Spiels bildet ein ATmega8-Controller. Eine Matrix mit 120 LEDs ist in zehn Reihen mit je 12 LEDs angeordnet. Der Mikrocontroller steuert die Reihen in einem Multiplex-Verfahren. Dabei werden die Anoden direkt über Ports angesteuert, die Kathoden über zwei Schieberegister HC4094.
 
Die Potis werden über ADC6 und ADC7 abgefragt. Das obere Ende der Potis liegt an VCC, das untere Ende am Port PD2 (INT0). Nach dem Ende eines Spiels schaltet das Programm PD2 hoch, sodass keine Spannung an den Potis liegt. Alle LEDs werden abgeschaltet, der AD-Wandler gestoppt und der Mikrocontroller in den Power-Down-Modus versetzt. Der Stromverbrauch sinkt damit auf unter 1 µA. Deshalb wird kein Hauptschalter benötigt. An PD2 und an GND liegt aber auch der Münzkontakt (K1 und K2). Er kann damit einen Interrupt auslösen und das Spiel neu starten.
 

 


Auf der Platine finden Sie zahlreiche nicht verwendete Anschlüsse. Sie werden teilweise für die Produktion benötigt und sind auch für eigene Projekte nützlich. Über den sechspoligen ISP-Anschluss (von unten bestückt) können Sie den Controller neu programmieren und damit eigene Projekte entwickeln. Tun Sie dies jedoch nur, wenn Sie bereits über Erfahrungen mit Mikrocontrollern verfügen, denn bei einem Fehler könnte das System Schaden erleiden. Zusätzlich gibt es acht freie Portanschlüsse für beliebige Aufgaben. Der Anschluss C4 ist auch in der mitgelieferten Firmware aktiv und dient als Testeingang. Wenn Sie C4 an GND legen und dann die Betriebsspannung anlegen bzw. einen Reset auslösen, erscheint vor dem eigentlichen Spiel ein Display-Test, bei dem alle LED angesteuert werden.

Beispiele für alternative Programme zeigen die Beiträge zum ELO-Programmierwettbewerb 2010.


Elektronik-Labor  Literatur  Projekte  Lernpakete  Mikrocontroller