Материалы работы к конкурсу "Юные конструкторы Дона III тысячелетию"

Министерство общего и профессионального образования Ростовской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Ростовской области

«Красносулинский колледж промышленных технологий»

Секция «Робототехника»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Тема: Игровая приставка для игры в «Тетрис»

Автор: Фатфулин Илья Владимирович;

Манохин Данил Васильевич;

Студенты II курса ГБПОУ РО «ККПТ»

Научный руководитель:

Романенко Юрий Александрович

Преподаватель ОП и ПМ

г. Красный Сулин

2019 год

Содержание

Стр.

Аннотация                                                                                                         3

Введение                                                                                                            4

1. Идея игры «Тетрис» и ее воплощение                                                          5

2 Сборка игровой приставки «Тетрис»                                                             8

2.1 Сборка. Шаг первый                                                                                   8

2.2 Сборка. Шаг второй                                                                                   15

2.3 Сборка. Шаг третий                                                                                   21

2.4 Сборка. Шаг четвертый                                                                             24

2.5 Сборка. Шаг пятый                                                                                    29

3 Список используемых источников                                                               36

Аннотация

Основной целью данной работы является:

Сборка, настройка реально работающего вычислительного устройства (приставки) которая позволяет играть в широко известную игру «Тетрис». Устройство обладает низковольтным и автономным (6 вольт) питанием от 4-х батарей АА. Имеет малую массу и очень простую эксплуатацию. Высокие эксплуатационные характеристики. Корпус прибора выполнен при помощи 3D печати из пищевого пластика PLA на 3D принтере Anet A8 и имеет высокую точность и качество исполнения, безопасен в использовании. Игровая приставка может использоваться детьми старше 3-х лет.

Введение

Все или почти все великие вещи создаются случайно. Дальше эта случайность (рано или поздно) становится мировым достоянием и меняет жизнь многих людей.

Тетрис - одна из таких случайностей. Несложная логическая головоломка, написанная в 1985 году сотрудником Вычислительного центра при Академии наук СССР Алексеем Пажитновым для себя и своих коллег, за короткий срок обрела мировую известность, спровоцировала крупный скандал, череду судебных разбирательств и, в конечном счете, осталась в истории как самая популярная компьютерная игра всех времен.

1. Идея игры «Тетрис» и ее воплощение

Идея тетриса родилась у Алексея Пажитнова в 1984 году после знакомства с головоломкой американского математика Соломона Голомба Pentomino Puzzle. Суть этой головоломки была довольно проста и до боли знакома любому современнику: из нескольких фигур нужно было собрать одну большую. Алексей решил сделать компьютерный вариант пентамино.

Алексей Пажитнов.

Пажитнов не просто взял идею, но и дополнил ее - в его игре собирать фигурки в стакане предстояло в реальном времени, причем сами фигурки состояли из пяти элементов (от греч. «пента» - пять) и во время падения должны были проворачиваться вокруг собственного центра тяжести. Но компьютерам Вычислительного центра это оказалось не под силу - электронному пентамино попросту не хватало ресурсов. Тогда Алексей принимает решение сократить количество блоков, из которых состояли падающие фигурки, до четырех. Так из пентамино получился тетрамино (от греч. «тетра» - четыре). Новую игру Алексей нарекает тетрисом - от слов «тетрамино» и «теннис».

Первый вариант игры Пажитнов написал быстро, взяв за основу семь фигурок, ставших впоследствии стандартным набором тетриса. В той версии в стакан падали даже не графические изображения фигур, а их текстовые аналоги, в которых квадратики были составлены из открывающей и закрывающей скобки. Сделано это было не от хорошей жизни, а вынужденно: у компьютера «Электроника-60», на котором создавался тетрис, был даже не монитор, а дисплей, умеющий выводить только буквы и цифры (никакой графики!) и только в 24 строки по 80 символов в каждой.

Та самая Pentomino Puzzle.

«Несколько месяцев это была такая непонятная работа, которую фактически было даже не видно: на экране что-то меняется, Леша сопит, Леша ходит там, курит огромное количество папирос...- вспоминает Михаил Кулагин, один из сотрудников Вычислительного центра. - И вдруг он позвал нас посмотреть на игру. И говорит: вот, ребят, смотрите, получается вроде вот так. На экране появился знаменитый стакан, в который падали какие-то фигурки. Я, честно говоря, сразу даже и не понял в чем суть...».

Первая версия тетриса создавалась на популярном в те времена языке Pascal и выглядела достаточно примитивно. Но зато игра работала, да еще как работала! Такая вот нехитрая идея, когда фигурки тетрамино падают, а заполненные ряды исчезают, и дала впоследствии удивительные результаты.

Месяцев через восемь Пажитнов решил портировать игру на РС. В то время это было большой проблемой, потому что сети были еще дохленькие, а совместимых носителей не существовало (то есть, чтобы обмениваться данными между разными компьютерами, надо было искать специальные диски, которые читали формат на физическом уровне). Сам Алексей опыта работы на РС не имел, поэтому для портирования игры он привлек шестнадцатилетнего школьника Вадима Герасимова, который в Вычислительном центре слыл за юного гения и к нему все бегали за консультациями.

Перенос игры на РС занял всего три-четыре дня, еще несколько дней ушло на отладку таймера, налаживание работы с экраном и тому подобные моменты. Но это было только начало, потом Алексей и Вадим еще около полугода возились с тем, чтобы сделать тетрис цветным, добавить таблицу рекордов (они воспользовались уже готовой программой для вывода на экран, написанной Дмитрием Павловским, коллегой Пажитнова) и систему защиты, чтобы можно было потом доказать свое авторство (любой софт в СССР распространялся бесплатно, и ничего зазорного в этом не видели). Еще много сил понадобилось на то, чтобы добавить поддержку разных типов дисплеев (!). Сейчас это звучит смешно, но тогда единых стандартов не было и под каждый дисплей

Алексей Пажитнов со своими друзьями из Вычислительного центра: Михаилом Кулагиным (слева) и Михаилом Потемкиным (справа).

игру надо было адаптировать, а это сильно портило код. На все это ушло

полгода, но не из-за большого объема работ, а из-за того, что и у Алексея, и у

Вадима были свои дела и тетрисом они занимались лишь от случая к случаю.

Много позже свой вклад в тетрис внес еще Михаил Потемкин, тоже сотрудник Вычислительного центра. Он портировал игру на компьютер «Электроника» следующей версии и первым добавил автоматическую загрузку мусора (это когда начинаешь партию, а стакан уже наполовину полон).

Распространялся тетрис на набиравших тогда популярность 5,25-дюймовых дискетах путем банального копирования у друзей. За две недели игра расползлась по всей Москве, а потом и по всему СССР. Успех был просто феноменальным. Игра была полностью бесплатной, о том, чтобы извлечь из нее какую-то выгоду, Пажитнов даже не думал: права на тетрис были у Вычислительного центра (как и на любую программу, написанную в его стенах), так что Алексей скорей бы оказался в тюрьме, чем за клавиатурой компьютера. Продажа подобных вещей была уже в компетенции государства.

Так тетрис выглядел на «Электронике-60».	А так - на PC под управлением MS-DOS.	И вот так - на Game Boy.

2 Сборка игровой приставки «Тетрис»

Для того чтобы сделать тетрис своими руками, понадобится:

* Кит-набор;

* Паяльник, припой, флюс;

* Бокорезы;

* Приспособление для пайки "третья рука";

* Блок питания 5 вольт или повербанк;

Рисунок 2.1

2.1 Сборка. Шаг первый

Первым делом нужно подготовить инструмент, в нашем случае это паяльник, для такого размера компонентов удобнее будет использовать малогабаритный паяльник, мощностью порядка 20 ватт. Сначала на уже готовую печатную плату припаяем кнопки, их в наборе шесть штук, а размеры достаточно большие, что удобно при использовании.

Рисунок 2.2

Ставим кнопки на их место на плате, разницы какой стороной их устанавливать нет, поэтому перепутать тут ничего не получится.

Рисунок 2.3

Рисунок 2.4

Рисунок 2.5

Рисунок 2.6

Рисунок 2.7

Рисунок 2.8

Четыре кнопки отвечают за положения вверх, вниз, влево, вправо, а остальные две снизу вверх отвечают за кнопку действия (огонь) и старт или же паузу.

Рисунок 2.9

С обратной стороны платы наносим флюс и паяем выводы кнопок, для удобства можно закрепить плату в "третьей руке", что ускорит процесс и сэкономит ваши нервы.

Рисунок 2.10

Рисунок 2.11

Рисунок 2.12

Рисунок 2.13

Рисунок 2.14

Рисунок 2.15

Рисунок 2.16

2.2 Сборка. Шаг второй

После установки элементов управления переходим к микросхеме, крепиться она будет через DIP-панельку, которая идет в комплекте набора.

Рисунок 2.17

Наносим флюс и припаиваем панельку, располагается она таким образом, чтобы верхний "ключ" совпадал с "ключом", маркированным на плате, в данном случае "ключ" это полукруглая выемка на корпусе.

Рисунок 2.18

Рисунок 2.19

Рисунок 2.20

Рисунок 2.21

Рисунок 2.22

Рисунок 2.23

Рисунок 2.24

Рисунок 2.25

Рисунок 2.26

Так как каждый тетрис должен быть со звуком, ибо игра без звука меняет восприятие, то надо припаять динамик.

На его маленьком корпусе обозначена полярность, также как и на плате, паяем плюс к плюсу, минус к минусу, тут ничего сложного.

Рисунок 2.27

Рисунок 2.28

Рисунок 2.29

Затем припаиваем мини - USB порт, перепутать его положение не получится, поэтому также, как и ранее припаянные компоненты устанавливаем его на плате, контакты тут поменьше, чем в прошлых деталях, так, что стараемся сделать как можно аккуратнее.

Рисунок 2.30

Рисунок 2.31

Рисунок 2.32

2.3 Сборка. Шаг третий

Поскольку данный тетрис питается от 5 вольт, будь то это питание от аккумулятора, повербанка или же блока зарядки, то в простое устройство будет потреблять хоть и незначительный ток, но при таком длительном простое может высадить всю батарею. Потребление нашего устройства составляет около 100 миллиампер при 5 вольтах, а это значит, что кнопка включения/выключения тут необходима.

Рисунок 2.33

Припаиваем ее на плату, совмещая "ключи" на самой кнопке с маркировкой прямоугольником на плате.

Рисунок 2.34

Рисунок 2.35

Рисунок 2.36

Рисунок 2.37

После этого припаиваем конденсатор, его емкость составляет 220 микрофарад и рассчитан на максимальное напряжение 16 вольт, соблюдаем полярность при пайке, длинная ножка - плюс, короткая - минус, также на корпусе самого конденсатора серой полоской обозначен минусовой контакт.

Рисунок 2.38

Рисунок 2.39

Остатки выводов после пайки откусываем при помощи бокорезов, делать это нужно аккуратно, чтобы не оторвать медные дорожки платы.

Рисунок 2.40

2.4 Сборка. Шаг четвертый

Какой же это тетрис, если у него нет дисплея? Займемся этим, припаиваем светодиодные матрицы, соблюдая правильное положение, совместив "ключ" на корпусе матрицы с "ключом", который указан на плате стрелочкой с квадратом. Аналогичные действия проделываем со второй матрицей.

Рисунок 2.41

Рисунок 2.42

Рисунок 2.43

Рисунок 2.44

Дисплей готов. На данной плате предусмотрено отдельное место под табло набранных очков, припаиваем его, размещая так, чтобы точки, указанные на табло совпадали с точками, изображенными на плате.

Рисунок 2.45

Рисунок 2.46

Рисунок 2.47

Рисунок 2.48

Рисунок 2.49

Рисунок 2.50

Рисунок 2.51

Рисунок 2.52

2.5 Сборка. Шаг пятый

С паяльными делами все, теперь устанавливаем "мозг" тетриса - микросхему, в которой есть достаточно игр, чтобы не заскучать и вспомнить какими они были в те времена.

Рисунок 2.53

Чтобы проще установить микросхему в DIP-панель можно слегка подогнуть ее ножки, но не переусердствуйте.

Рисунок 2.54

Рисунок 2.55

Рисунок 2.56

Для установки в какой-либо корпус предусмотрены втулки с резьбой и винтами, прикручиваем их к плате.

Рисунок 2.57

Рисунок 2.58

Теперь подаем питание на мини- USB разъем от повербанка или любого другого источника питания с напряжением 5 вольт.

Рисунок 2.59

Рисунок 2.60

Рисунок 2.61

Чтобы повербанк не выключался, считая потребление тетриса не достаточно большим, то в соседний порт включаем нагрузку.

Рисунок 2.62

Данный тетрис заработал сразу, звук играет, игры запускаются, поэтому считаю, что собрать такое устройство сможет каждый начинающий, оно позволит вам познать азы пайки и попробовать в этом свои силы.

Рисунок 2.63

Рисунок 2.64

Рисунок 2.65

Рисунок 2.66

Рисунок 2.67

3 Список используемых источников

1.                 Быстров Ю. А., Мироненко И. Г. Электронные цепи и микросхемотехника: учеб. М.: 2002.

2.                 Быстров Ю. А., Мироненко И. Г., Хижа Г. С. Электронные цепи и устройства: СПб.: Энергоатомиздат, 1999.

3.                 Сорокин В. С., Антипов Б. Л., Лазарева Н. П. Материалы и элементы электронной техники: в 2 т. Т. 2: Активные диэлектрики, магнитные материалы, элементы электронной техники. М.: Академия, 2006.

4.                 https://usamodelkina.ru/10583-tetris-svoimi-rukami.html

5.                 https://www.youtube.com/watch?v=kBY6SdU8cxQ

6.                 https://www.youtube.com/watch?v=fL4QxDDww2I

7.                 http://www.diyleyuan.com/JC/L8Q.html

• 1 слайд

  Игровая приставка для игры в «Тетрис»
  Автор: Фатфулин Илья Владимирович;
  Манохин Данил Васильевич
  Студенты II курса ГБПОУ РО «ККПТ»
  Научный руководитель:
  Романенко Юрий Александрович
  Преподаватель ОП и ПМ
  г.Красный Сулин
  2019
  Секция «Робототехника»
  

• 2 слайд

  Исходный комплект деталей для сборки игровой приставки «Тетрис»
  

• 3 слайд

  Установка пассивных элементов конденсаторов и разъемов питания на печатную (монтажную) плату устройства кнопок и панели ИМС
  

• 4 слайд

  Установка индикаторных панелей дисплея на печатную (монтажную) плату устройства
  

• 5 слайд

  Результат установи индикаторных панелей
  

• 6 слайд

  Установка ИМС в панель
  

• 7 слайд

  Печать элементов корпуса на 3D принтере
  (лицевая панель)
  

• 8 слайд

  Печать элементов корпуса на 3D принтере
  (задняя панель)
  

• 9 слайд

  Печать элементов корпуса на 3D принтере
  (кнопки игровой приставки)
  

• 10 слайд

  Окончательная сборка игровой приставки
  

• 11 слайд

  Спасибо за внимание!
  

Краткое описание документа:

Материалы работы к конкурсу "Юные конструкторы Дона III тысячелетию". Основной целью данной работы является:Сборка, настройка реально работающего вычислительного устройства (приставки) которая позволяет играть в широко известную игру «Тетрис». Устройство обладает низковольтным и автономным (6 вольт) питанием от 4-х батарей АА. Имеет малую массу и очень простую эксплуатацию. Высокие эксплуатационные характеристики. Корпус прибора выполнен при помощи 3D печати из пищевого пластика PLA на 3D принтере Anet A8 и имеет высокую точность и качество исполнения, безопасен в использовании. Игровая приставка может использоваться детьми старше 3-х лет.