Ретро-аркадные часы на Arduino Mega: интерактивные будильник с анимацией Pac-Man, Donkey Kong и Space Invaders

Необходимые компоненты

• Arduino Mega 2560 — 1 шт.
• TFT-дисплей 3,2" с сенсорным экраном (расширение для Mega) — 1 компл.
• Модуль реального времени DS3231 (RTC) — 1 шт.
• Модуль голосозаписи ISD1820 со встроенным микрофоном и динамиком — 1 шт.
• PLA-филамент для 3D-печати корпуса
• Двухкомпонентный эпоксидный клей / клеевой пистолет
• USB-кабель 2 м (для питания и прошивки)
• Хомуты для кабеля (3 шт.)

Опционально (автоподстройка яркости подсветки для прикроватных часов):

• Фоторезистор (LDR) — 1 шт.
• Резистор 270 кОм — 1 шт.
• Стабилитрон 3,3 В (0,5 Вт) — 1 шт.
• Резистор 47 Ом (0,5 Вт) — 1 шт.

Инструменты

• 3D-принтер (например, Creality Ender 3)
• Паяльник

Программное обеспечение

• Arduino IDE версии 1.0.6 (важно: новые версии IDE могут не скомпилировать старые библиотеки UTFT/URTouch)
• Библиотеки (в архивах проекта): UTFT, URTouch, Time, DS1307RTC, Wire, EEPROM
• Графические файлы (битмапы) в папке скетча

О проекте

Это интерактивные настенные/настольные часы в 3D-печатном корпусе в стиле аркадного автомата 80-х. На сенсорном экране анимируются спрайты: Марио, призрак Pac-Man, инопланетянин Space Invaders, пушка, Pac-Man, обезьянка (Donkey Kong). Есть 4 режима работы (выбираются прошивкой):

1. Arcade Clock — демонстрационные анимации персонажей + часы.
2. Pacman Clock — интерактивная мини-игра Pac-Man с функциями часов.
3. DK Clock — интерактивная мини-игра Donkey Kong с часами.
4. Tumble Ghost — клон Flappy Bird с призраком Pac-Man.

Будильник: записываете любой звук через микрофон ISD1820 (например, тему Pac-Man), настраиваете время срабатывания через сенсорное меню. Выключение будильника — касание центра экрана.

Сборка электроники (ключевые моменты)

1. Модуль RTC DS3231

Монтируется на обратной стороне Arduino Mega. Автор использовал горячий клей и поролон для изоляции контактов. Питание 5V и GND — проводом, SDA/SCL — можно припаять прямо к ногам Mega (A4/A5). Батарея CR2032 на модуле сохраняет время при отключении питания.

2. Модуль звука ISD1820

Также клеится на заднюю сторону Mega с изоляцией. Управление — пин D8 (Arduino). Запись звука: нажимаете REC на модуле и воспроизводите звук с другого устройства в микрофон. Проверка — кнопка PLAY-E.

3. Автоподстройка яркости (опционально)

Подсветка TFT жёстко припаяна к 3,3 В. Чтобы управлять ею PWM с пина D9:

1. Снимите TFT с шилда. Найдите пин 19 (LED_A). Согните его вбок, сдергив изоляцию.
2. Припаяйте резистор 47 Ом к согнутому пину и проводом к D9 Mega.
3. К тому же пину (LED_A) припаяйте анод стабилитрона 3,3 В, катод — на GND (защита от перенапряжения).
4. Фоторезистор (LDR) вставьте в два отверстия 3 мм в задней стенке корпуса, зафиксируйте клеем. Выводы LDR — на A7 (через 270 кОм на землю) и 3,3 В.

4. Экран и шилд

Аккуратно вставьте TFT в шилд, шилд — на Mega. Питание — через USB-кабель, впаянный в разъём Mega (защита от перегрузки, возможность перепрошивки без разборки).

Прошивка и настройка

1. Установите Arduino IDE 1.0.6.
2. Добавьте библиотеки из архивов (Sketch → Include Library → Add .ZIP Library).
3. Положите графические файлы (.c/.h) в папку скетча.
4. Загрузите один из 4-х скетчей (RetroArcadeClock, Retro_Pacman_Clock, Retro_DK_Clock, Tumble_Ghost).
5. После загрузки нажмите центр экрана — откроется меню настройки. Установите время и будильник (24-ч формат), нажмите SAVE.
6. Проверьте будильник: поставьте срабатывание через пару минут.
7. При необходимости откалибруйте тачскрин (пример из библиотеки URTouch).

Особенности кода

• Анимация персонажей: каждый кадр сдвигает спрайты по экрану, стирая след.
• Часы: крупные 7-сегментные цифры (шрифт SevenSeg_XXXL_Num), обновление только изменившихся разрядов — без мерцания.
• Яркость: АЦп считывает LDR, порог ~120: день — 255 (макс), ночь — 45 (минимум) на PWM D9.
• Будильник: флаг в EEPROM, звук через D8 (переключение LOW→HIGH→LOW запускает воспроизведение ISD1820). Повтор каждые ~20 сек до касания экрана.

Корпус

Файлы для 3D-печати на Thingiverse: thing:3017701. Печатается на Ender 3. Сборка: передняя панель с экраном клеится на горячий клей, задняя — прижимается шнуром питания с ухом (хомут внутри).

Ссылки

• Thingiverse корпус: здесь
• Архивы с кодом и библиотеками — в разделе Code исходного проекта.