Mikroprosessoriohjattu 3D-ristinolla

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena oli suunnitella ja toteuttaa kolmiulotteisen ristinollapelin prototyyppi käyttäen mikro-ohjaimia. Suunnittelussa korostettiin käytettävyyden tärkeyttä, mikä vaikutti sekä komponenttivalintoihin että laitteiston kehitysprosessiin. Opinnäytetyön teoreettisessa osuudessa käsiteltiin käytettyjen mikro-ohjainten tarjoamia tekniikoita, liitäntöjä ja niiden toimintaperiaatteita, sekä selvitettiin laitteistolle ja ohjelmistolle asetetut rajoitukset ja suunnitteluvaatimukset. Lisäksi pohdittiin erilaisten valmistustekniikoiden vaikutusta piirilevyn ominaisuuksiin, sekä tutkittiin valmistustekniikoiden käytännön rajoituksia. Käytännön työstä kertovassa osuudessa käsiteltiin työssä tarvittavien osien valmistamista ja työstölaitteiden käyttöä sekä laitteiston kasaamista. Lisäksi tässä osuudessa kerrotaan yksityiskohtaisesti lopullisen ohjelmiston tekemisestä sekä laitteiston asettamista käytännön rajoituksista ohjelmaa kirjoitettaessa. Kehitysprosessin virstanpylväinä voitiin pitää erilaisten laiterajapintojen luomista ja eri teknologiaa edustavien laitteiden liittämistä toisiinsa onnistuneesti, mikä vaati tekijältään tarkkaa tietämystä käytetyistä teknologioista. Mikro-ohjaintekniikka rajoitettuine resursseineen asettaa haasteita ohjelmoijille sekä edellyttää hyvää ohjelmointikielen hallintaa. Valmistettu prototyyppi testattiin onnistuneesti ja havaitut epäkohdat ovat vähäisiä ja korjattavissa varsinaiseen tuotantomalliin. Yhteenvetona voitiin todeta uuden teknologian käytön olevan välttämätöntä kehitettäessä käyttäjäystävällisiä viihdejärjestelmiä.

The purpose of this thesis was to design and implemement a three-dimensional tictactoe game using microcontrollers. The importance of usability was emphasized in the design and it affected both the selection of components and the development process of the hardware. The theoretical part of the thesis deals with the technologies and interfaces offered by the microcontrollers, their operating principles and the limitations and design requirements set by both the hardware and software. The effects of different manufacturing techniques on the characteristics of a circuit board were also considered and practical limitations of the manufacturing techniques were analyzed. The practical part of this thesis is about fabrication of the parts needed in the project, using the machining tools and contruction of the hardware. In addition, this part of the thesis elaborately deals with writing of the final program and the practical limitations set by the hardware. The creation of different device interfaces and successful interconnection of different technologies can be considered the milestones of the development process, which required detailed knowledge about the technologies used. Microcontroller technology with its limited resources sets challenges for programmers and calls for a good knowledge of a programming language. Fabricated prototype was successfully tested and detected anomalies were insignificant and can be fixed for the proper production model. In brief, it could be pointed out that it is essential to use new technology while developing user friendly entertainment systems.