Un jeu électronique de Simon

Le jeu

Si comme moi vous avez connu les années 80, alors vous devez connaître le jeu Simon. Sinon, je vous invite à regarder la vidéo suivante qui sera bien plus claire que mes explications:

Le but de ce jeu est de répéter, tour après tour, une séquence croissante de notes associées à des couleurs. Nous allons voir comment fabriquer son équivalent en modèle réduit.

Les composants

Pour la fabrication, nous allons avoir besoin des éléments suivants:

  • 4 boutons colorés (rouge bleu vert jaune) 
  • 4 LEDs colorées de manière identique
  • Un buzzer
  • Des résistances pour protéger les LEDs
  • Des condensateurs pour protéger nos composants
  • Un écran pour afficher les scores
  • Un bloc de 3 piles 1.5v pour l’alimentation
  • Un microcontrôleur atmega328p (avec ou sans socket)
  • Un extenseur de ports: mcp23017
  • Un pcb pour connecter toutes les pièces ensembles
  • un bout de fil pour remplacer une diode prévue au départ mais non utilisée
Les pièces

Les pièces

Les connexions

Le pcb (ou circuit imprimé) a été fait à partir du schéma théorique suivant (ne vous inquiétez pas si vous ne comprenez pas, cela n’est pas du tout indispensable):

Capture d'écran 2016-09-06 07.21.11

Si vous n’avez pas le PCB, n’hésitez pas à me contacter (papamaker at gmail point com) car il m’en reste quelques-uns sinon vous pouvez aussi les faire fabriquer par un fournisseur (je vous conseille PCBWAY.COM) à partir des fichiers gerber suivants : lien. Vous pouvez aussi faire les branchements sur une breadboard, mais le résultat sera beaucoup moins propre car il faudra utiliser beaucoup de fils (et autant de risques de faux-contacts) pour connecter tous les composants, alors qu’avec un PCB, ils sont remplacés par des pistes intégrées au circuit.

breadboard

Le jeu Simon sur breadboard

 

Un PCB, c'est plus propre!

Un PCB, c’est plus propre!

Le mcp23017 permet d’assurer la connexion des 4 boutons et des 4 LEDs (sinon le microcontrôleur n’a pas assez de pattes) . Il est connecté au microcontrôleur par le protocole I²C (broches  PC4 et PC5 du microcontrôleur). L’écran (protocole propre) et le buzzer sont quant à eux connectés directement.

Flasher le programme sur le microcontrôleur 

Avant de commencer à souder, il va falloir préparer le microcontrôleur: flasher son bootloader et télécharger le programme de jeu (disponible ici). La méthode à utiliser est un peu trop longue pour être décrite ici, mais tout est très bien documenté sur le site de l’Arduino (ici). Une fois que le microcontrôleur est prêt, on peut donc commencer à souder. Si vous voulez vous procurer un microcontrôleur déjà flashé, n’hésitez pas à me contacter, je pourrai vous le flasher :-).

L’assemblage des composants

Il va donc falloir souder chacun des éléments sur le pcb:

Soudure des boutons (1/3)

Soudure des boutons (1/3)

 

2016-06-18 14.49.29

Soudure des boutons (2/3) : à l’aide d’une troisième main (organique)

 

2016-06-18 14.51.58

Soudure des boutons (3/3)

Remarquez le résultat de la soudure qui ressemble à une petite montagne (au premier plan), c’est le signe d’une soudure réussie!

On va ensuite positionner et souder les 4 LEDs en respectant la polarité. La broche – de la LED est la plus courte des deux. Elle doit être du côté du cercle coupé qui est dessiné sur le PCB).

Polarité LED

Polarité LED

Pour maintenir les LEDs en place et faciliter la soudure, on peut s’aider d’un morceau d’adhésif:

LEDs (1/3)

Soudure des LEDs (1/4)

 

Soudure des LEDs (2/3)

Soudure des LEDs (2/4)

 

Soudure des LEDs (3/3)

Soudure des LEDs (3/4)

 

Soudure des LEDs (4/4)

Soudure des LEDs (4/4) : une fois soudées, découper les broches qui dépassent à l’aide d’une pince coupante

On va ensuite souder le microcontrôleur et le mcp23017 en respectant bien le sens comme imprimé sur le PCB. Pour le microcontrôleur, on peut souder une socket pour pouvoir le brancher/débrancher à volonté afin de le flasher et de faire évoluer le logiciel (voir partie flashage).

 

Souder le microcontrôleur

Souder le microcontrôleur (ou la socket)

La socket du microcontrôleur (en bas à gauche et le MCP23017 (en haut à droite)

La socket du microcontrôleur (en bas à gauche et le MCP23017 (en haut à droite)

Le branchement du microcontrôleur dans la socket

Le branchement du microcontrôleur dans la socket

On pourra se passer de la socket et souder le micro-contrôleur directement (mais alors le programme ne pourra plus être modifié).

Ensuite il faut souder les 3 condensateurs ainsi que les 4 résistances. Ce sont des composants non polarisés donc le sens n’a pas d’importance.

Les 4 résistances et les 3 condensateurs soudés.

Les 4 résistances et les 3 condensateurs soudés.

Il faut également souder l’interrupteur marche/arrêt:

onoff

Si possible un peu plus droit 😉

Il reste ensuite à s’occuper de l’écran. On appliquera à son dos un morceau de scotch isolant pour éviter les contacts non souhaités avec la partie principale du circuit.

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Il faut ensuite travailler en deux fois:

1- Le connecteur sur le PCB:

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2- L’écran sur le connecteur:

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Enfin la dernière étape: souder le compartiment à piles 3xAA:

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Un petit jeu bien mérité!

2016-06-23 21.47.22

Record à battre!

 

Pour aller plus loin, nous avons dessiné et imprimé un boitier en 3D.

 

Première étape: Mesurer le Simon au pied à coulisse pour déterminer les dimensions du boitier.

Deuxième étape: Dessiner le boitier dans Creo Elements:

boitier

Troisième étape: L’imprimer!

Quatrième étape: percer le PCB pour pouvoir y passer des vis, coller le bloc de piles au fond du boitier, et viser le PCB

Cinquième étape: enjoy!

simon-fini

Un vrai objet, qui marche, conçu, programmé, imprimé et finalisé aux fabriqueurs!

 

Je remercie chaleureusement:

  • Alexandre pour les conseils en électronique
  • Karine pour les photos
  • Nicolas pour le montage lors de la séance photo
Posted in Projet en cours, Projet terminé.

2 Comments

  1. Éblouissant ! Je n’ai plus l’âge de me mettre à l’électronique, mais je le regrette… ne serait-ce qu’à cause de mon cher vieux Simon de 1978, dont la touche rouge ne marche plus.
    J’ai bien tout vérifié et il n’y a plus que le PCB qui pourrait être endommagé, mais c’est du chinois pour moi : pourriez-vous me conseiller ?

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