Jeu labyrinthe avec touch pad : Différence entre versions

Version du 30 mars 2024 à 12:55

Sommaire

1 Description
2 Liste du matériel
3 Réalisation du projet
4 Pour aller plus loin

Description

Qui ne connaît pas le jeu du labyrinthe à bille : Un jeu qui consiste à faire sortir une bille d'un labyrinthe en utilisant deux molettes permettant de faire pencher le plateau du labyrinthe vers le haut ou le bas, et vers la droite ou la gauche, le tout en évitant de faire tomber la bille dans les trous qui parsèment le chemin.

Ce projet a donc eu pour objectif de pouvoir jouer au jeu du labyrinthe en commandant les inclinaisons du plateau grâce à un touch pad depuis un téléphone portable.

Liste du matériel

Électronique

1 x Module Wifi D1 Mini Wemos
2 x Servomoteurs 0-180°
Câbles électriques, connecteurs et 1 câble USB/mini USB pour connecter le D1 mini Wemos à l'ordinateur

Impression 3D

Les fichiers nécessaires à l'impression 3D du modèle utilisé dans ce tutoriel sont accessibles A COMPLETER

Coût

Pour l'ensemble du projet, il faut compter un coût global électronique + impression 3D de 15 euros environ.

Réalisation du projet

La réalisation de ce projet est relativement simple. Elle se résume en 4 étapes :

Initier les impressions 3D selon les modèles de fichiers listés dans la section Impression 3D ;
Réaliser le câblage du D1 mini Wemos avec les servomoteurs selon le schéma de câblage fourni ci-dessous dans la partie Schéma ;
Télécharger le programme dans le D1 mini Wemos ;
Jouer.

Schéma

Code

Le code nécessaire à ce projet se sépare en deux parties :

Web (HTML/CSS/JavaScript) permettant d'afficher un touch pad sur le téléphone portable et de commander l'inclinaison du plateau du labyrinthe ;
C++ (Arduino) permettant de programmer le D1 mini Wemos pour qu'il ouvre une connexion WIFI et d'adresser les commandes reçues aux servomoteurs contrôlant l'inclinaison du plateau du labyrinthe.

Les codes HTML, CSS et Javascript sont déjà insérés dans le code C++ sans commentaire et sans mise en forme (C++ oblige). Cependant, les codes HTML, CSS et JavaScript ont été ventilés ci-dessous afin d'en faciliter la lecture et la compréhension ainsi que celles des commentaires.

Pour les codes Javascript et C++, certaines lignes sont surlignées en jaune. Ces lignes identifient les paramètres qui peuvent être modifiés sans risque afin de s'adapter aux spécificités et choix faits pour votre projet.

HTML

 1 <!DOCTYPE html>
 2 <html lang='fr'>
 3 <head>
 4     <meta charset='UTF-8'>
 5     <meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1.0'>
 6     <title>Jeu du labyrinthe</title>
 7 </head>
 8 <body>
 9     <!-- Affiche le touch pad -->
10     <div id='pad'>
11         <!-- Affiche une croix au centre du touch pad -->
12         <div id='centrePad'>+</div>
13     </div>
14 </body>
15 </html>

CSS

 1 <style>
 2     /* Dessine la forme/couleur du touch pad */
 3     #pad {
 4         background-color: #f0f0f0;
 5         border-radius: 50%;
 6         position: relative;
 7         user-select: none;
 8     }
 9     /* Positionne la croix au milieu du touch pad et définit la taille de la croix */
10     #centrePad {
11         position: absolute;
12         top: 50%;
13         left: 50%;
14         transform: translate(-50%, -50%);
15         font-size: 24px;
16     }
17 </style>

JavaScript

 1 <script>
 2     const pad = document.getElementById('pad');
 3     // Récupère le rectangle dans lequel s'inscrit le touch pad par rapport au 0,0 (angle supérieur gauche) de la page web
 4     const rect = pad.getBoundingClientRect();
 5     // Permet de stocker la vitesse sur les axes x et y par rapport à la position du doigt sur le touch pad
 6     let vitesse = [0, 0];
 7     // Définit la vitesse max autorisée pour les deux axes - Valeur modifiable
 8     let vitesseMax = 4;
 9     // Définit la taille du touch pad en pixel - Valeur modifiable
10     let taillePad = 360;
11     /***********************************************************
12      Détermine le nombre de vitesses qu'il y a sur chaque axe
13      Il faut prévoir aussi bien le mouvement en positif qu'en
14      négatif, et ne pas oublier 0 (pas de mouvement).
15      Avec vitesseMax = 4, on obtient 9 vitesses possibles :
16      [-4 ; -3 ; -2 ; -1 ; 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4]
17     ***********************************************************/
18     let nbVitesses = vitesseMax * 2 + 1;
19     // Détermine le ratio qu'occupe chaque vitesse sur le touch pad au niveau du diamètre
20     let pallierVitesse = taillePad / nbVitesses;
21     let timerId = null;
22 
23     // Applique la taille au touch pad
24     pad.style.width = pad.style.height = taillePad + 'px';
25 
26     // Fonction envoyant la consigne de vitesse sur les axes X et Y au D1 mini Wemos
27     function envoiMouvement() {
28         const xhr = new XMLHttpRequest();
29         xhr.open('Mouvement', 'mouvement?x=' + vitesse[0] + '&y=' + vitesse[1], true);
30         xhr.send();
31     }
32 
33     /*******************************************************************
34      Evènement qui se déclenche lorsque le doigt touche le touch pad
35      1/ Récupère la position relative du doigt par rapport au
36      touch pad et ne garde que la partie entière
37      2/ Convertit les positions X et Y du doigt en vitesses demandées
38      3/ Envoie les consignes de vitesses au D1 mini Wemos
39      4/ Déclenche un timer afin d'adresser toutes les 10ms les consignes
40      de vitesses au D1 mini Wemos (voir section explications infra)
41     *******************************************************************/
42     pad.addEventListener('touchstart', (position) => {
43         vitesse[0] = Math.trunc((position.touches[0].clientX - rect.left)/pallierVitesse) - vitesseMax;
44         vitesse[1] = vitesseMax - Math.trunc((position.touches[0].clientY - rect.top)/pallierVitesse);
45         envoiMouvement();
46         timerId = setInterval(envoiMouvement, 30);
47     });
48 
49     /*******************************************************************
50      Evènement qui se déclenche lorsque le doigt bouge sur l'écran
51      1/ Vérifie si le doigt est toujours sur le touch pad
52      1.1/ Si non, ne fait rien
53      1.2/ Si oui, actualise les consignes de vitesse X et Y
54     *******************************************************************/
55     pad.addEventListener('touchmove', (position) => {
56         if(position.touches[0].clientX < rect.left || position.touches[0].clientX > (taillePad + rect.left) ||
57             position.touches[0].clientY < rect.top || position.touches[0].clientY > (taillePad + rect.top))
58                 return;
59 
60         vitesse[0] = Math.trunc((position.touches[0].clientX - rect.left)/pallierVitesse) - vitesseMax;
61         vitesse[1] = vitesseMax - Math.trunc((position.touches[0].clientY - rect.top)/pallierVitesse);
62 
63     });
64 
65     /*******************************************************************
66      Evènement qui se déclenche lorsque le doigt ne touche plus l'écran
67      1/ Met les consignes de vitesses X et Y à 0
68      2/ Stoppe le timer qui envoie les consignes de vitesses au D1 mini
69      3/ Envoie les consignes de vitesses à 0 au D1 mini
70     *******************************************************************/
71     pad.addEventListener('touchend', (position) => {
72         vitesse[0] = vitesse[1] = 0;
73         clearInterval(timerId);
74         envoiMouvement();
75         timerId = null;
76     });
77 </script>

C++

  1 // Ajout des bibliothèques permettant de gérer le module D1 mini Wemos et de créer un point d'accès Wifi
  2 #include <ESP8266WiFi.h>
  3 #include <ESP8266WebServer.h>
  4 // Ajout de la bibliothèque permettant de contrôler les servomoteurs
  5 #include <Servo.h>
  6 /*****************************************************/
  7 /*** CODE PERMETTANT DE JOUER AU JEU DU LABYRINTHE ***/
  8 /*** CE CODE EST PARAMETRE POUR FONCTIONNER AVEC   ***/
  9 /*** UN MODULE WIFI D1 MINI.                       ***/
 10 /*****************************************************/
 11 
 12 //declaration du serveur web sur le port 80
 13 ESP8266WebServer server(80);
 14 
 15 //Nom du réseau wifi local (Ce qu'on appelle le SSID).
 16 const char* nomDuReseau = "labyrinthe";
 17 //Mot de passe du réseau wifi local
 18 const char* motDePasse = "labyrinthe";
 19 
 20 // Contiendra la page web que l'on renverra au client
 21 String pageWeb;
 22 
 23 // nb de servo moteurs, 1 pour les mouvements sur l'axe X et 1 pour l'axe Y
 24 const byte nbServo = 2;
 25 // stocke l'angle des servo
 26 byte angleServo[nbServo] = {90, 90};
 27 // créer nbServo objets "monServo" pour les contrôler
 28 Servo monServo[nbServo];
 29 // Correspond aux pins des servo
 30 byte pinServo[nbServo] = {D2, D5}; // mettre le numéro des broches sur lesquelles sont connectées les servo moteurs
 31 
 32 // On forge la page html qui va permettre de commander les servo moteurs à distance via le wifi
 33 void pageIndex() {
 34   pageWeb = "<!DOCTYPE html>\
 35 <html lang='fr'>\
 36 <head>\
 37 <meta charset='UTF-8'>\
 38 <meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1.0'>\
 39 <title>Jeu du labyrinthe</title>\
 40 <style>\
 41 /* Styles pour le pad de direction */\
 42 #pad {\
 43 background-color: #f0f0f0;\
 44 border-radius: 50%;\
 45 position: relative;\
 46 user-select: none;\
 47 }\
 48 #centrePad {\
 49 position: absolute;\
 50 top: 50%;\
 51 left: 50%;\
 52 transform: translate(-50%, -50%);\
 53 font-size: 24px;\
 54 }\
 55 </style>\
 56 </head>\
 57 <body>\
 58 <div id='pad'>\
 59 <div id='centrePad'>+</div>\
 60 </div>\
 61 </body>\
 62 <script>\
 63 const pad = document.getElementById('pad');\
 64 const rect = pad.getBoundingClientRect();\
 65 let vitesseMax = 4;\
 66 let taillePad = 360;\
 67 let vitesse = [0, 0];\
 68 let nbVitesses = vitesseMax * 2 + 1;\
 69 let pallierVitesse = taillePad / nbVitesses;\
 70 let timerId = null;\
 71 pad.style.width = pad.style.height = taillePad + 'px';\
 72 function envoiMouvement() {\
 73 const xhr = new XMLHttpRequest();\
 74 xhr.open('Mouvement', 'mouvement?x=' + vitesse[0] + '&y=' + vitesse[1], true);\
 75 xhr.send();\
 76 }\
 77 pad.addEventListener('touchstart', (position) => {\
 78 vitesse[0] = Math.trunc((position.touches[0].clientX - rect.left)/pallierVitesse) - vitesseMax;\
 79 vitesse[1] = vitesseMax - Math.trunc((position.touches[0].clientY - rect.top)/pallierVitesse);\
 80 envoiMouvement();\
 81 timerId = setInterval(envoiMouvement, 30);\
 82 });\
 83 pad.addEventListener('touchmove', (position) => {\
 84 if(position.touches[0].clientX < rect.left || position.touches[0].clientX > (taillePad + rect.left) ||\
 85 position.touches[0].clientY < rect.top || position.touches[0].clientY > (taillePad + rect.top))\
 86 return;\
 87 vitesse[0] = Math.trunc((position.touches[0].clientX - rect.left)/pallierVitesse) - vitesseMax;\
 88 vitesse[1] = vitesseMax - Math.trunc((position.touches[0].clientY - rect.top)/pallierVitesse);\
 89 });\
 90 pad.addEventListener('touchend', (position) => {\
 91 vitesse[0] = vitesse[1] = 0;\
 92 clearInterval(timerId);\
 93 envoiMouvement();\
 94 timerId = null;\
 95 });\
 96 </script>\
 97 </html>";
 98 }
 99 
100 // Envoie au client la page html permettant de commander les servo moteurs
101 void handleIndex() {
102   Serial.println("index");
103   // prépare le html qui sera envoyé au client
104   pageIndex();     
105   // envoie la page HTML au client
106   server.send(200,"text/html", pageWeb);
107 }
108 
109 // Applique les nouveaux angles aux servomoteurs
110 void majMouvement() {
111   // On vérifie qu'on a des arguments qui ont été envoyés
112   if(!server.args()) return;
113   // Le premier argument correspond au mouvement sur l'axe x.
114   // On vérifie que c'est bien le cas, et on récupère la valeur du mouvement.
115   if(server.argName(0) == String("x"))
116   {
117     // Conversion de la valeur reçue sous format texte en nombre entier et on l'ajoute à la valeur de l'angle du servoO
118     angleServo[0] += server.arg(0).toInt();
119     // On vérifie si la valeur reçue est positive ou négative
120     if(server.arg(0).toInt() > 0) {
121       // si l'angle est supérieur à 180, on la ramène à 180
122       if(angleServo[0] > 180) 
123         angleServo[0] = 180;
124     }
125     else
126       // la valeur reçue est négative
127       // La variable angleServo est déclarée avec un type "byte". Ce typage correspond à une valeur non signée pouvant recevoir des valeurs
128       // comprises entre 0 et 255 inclus.
129       // Cela signifie qu'elle ne peut pas être négative. Aussi, lorsqu'elle passe en-dessous de 0 lors d'une opération mathématique,
130       // elle ne sera pas négative, mais correspondra à la valeur max qu'elle peut stockée (255 ici) moins la valeur négative calculée.
131       // Cela est plus facile à visualiser si on utilise les nombres binaires (0-1).
132       // Dans notre cas, lorsque la valeur reçue est négative, on la soustrait à "angleServo". Si la soustraction donne un résultat négatif,
133       // "angleServo" vaudra 255 moins ce résultat négatif (donc supérieure à 18à). Si c'est le cas, alors on assigne la valeur 0 à "angleServo".
134       if(angleServo[0] > 180) 
135         angleServo[0] = 0;
136   }
137   
138   // on refait le même travail, mais pour l'axe y cette fois-ci.
139   if(server.argName(1) == String("y"))
140   {
141     angleServo[1] += server.arg(1).toInt();
142     if(server.arg(1).toInt() > 0) {
143       if(angleServo[1] > 180) 
144         angleServo[1] = 180;
145     }
146     else
147       if(angleServo[1] > 180)
148         angleServo[1] = 0;
149   }
150   // on applique les nouveaux angles aux servo moteurs.
151   monServo[0].write(angleServo[0]);
152   monServo[1].write(angleServo[1]);
153 }
154 
155 // pour le debug
156 void handleInconnu() {
157 }
158 
159 // crée le point d'accès wifi
160 void creerAccesWifi() {
161   WiFi.mode(WIFI_AP);
162   WiFi.softAP(nomDuReseau, motDePasse);
163   Serial.print("@IP du module wifi : ");
164   // permet d'afficher l'@IP du point d'accès sur le port série
165   Serial.println(WiFi.softAPIP());
166   // permet de traiter les requêtes HTML reçues
167   server.on("/", handleIndex);
168   server.on("/mouvement", majMouvement);
169   server.onNotFound(handleInconnu);
170   // on démarre le point d'accès
171   server.begin();
172   // Configure la broche D4 (GPIO 2) sur la quelle est branchée la LED_BUILTIN en sortie
173   pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
174   // Allume la LED_BUILTIN, signifiant que le wifi est activé
175   digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);  
176 }
177 
178 void setup() {
179   // on utilise le port série pour afficher l'adresse ip du point d'accès wifi (normalement : 192.168.4.1)
180   Serial.begin(9600);
181   // on crée le point d'accès wifi
182   creerAccesWifi();
183   // On initialise les servo moteurs pour avoir les plateaux à plat
184   // Particularité avec les D1 mini, pour que le servo ait un débattement d'angle entre 0° et 180°, il faut configurer les délais d'impulsion 
185   // des servos avec min à 500 et max à 2600.
186   // Cela est dû à la fréquence PWM du D1 mini qui est inconnue de la bibliothèque <Servo.h>, et qui applique du coup une configuration par défaut
187   // lorsqu'on appelle la fonction "Servo::attach"
188   // Pour le labyrinthe, il n'est pas nécessaire d'avoir toute cette amplitude de débattement (0° - 180°).
189   // Donc, on va garder le nombre de pas de 0 à 180, mais sur un débattement d'environ 10° seulement pour chaque plateau du labyrinthe (+/- 5° par
190   // rapport aux 0° des plateaux).
191   // Ici, le plateau commandé par le servo0 a un 0° correspondant au 83° du servo0 (lorsque le servo0 a un débattement entre 0° et 180°), donc on va
192   // lui permettre un débattement entre 78° et 88° étalé sur 180 pas.
193   // Pour le plateau commandé par le servo1, le 0° correspond au 93° du servo1, donc on va lui permettre un débattement entre 88° et 98° étalé sur 180 pas.
194   // Cela a pour conséquences :
195   //      1- qu'en envoyant aux servos la commande Servo::write(90), les plateaux du labyrinthe seront sur leurs 0° ;
196   //      2- que le débattement d'angle des servos sur les 10° qu'on leur a autorisé sera étalé sur 180 pas (avec pour le servo0 : "servo0.write(0)" = 78°
197   //         d'angle, et "servo0.write(180)" = 88° d'angle)
198   monServo[0].attach(pinServo[0], 1410, 1530);
199   monServo[0].write(angleServo[0]);
200   monServo[1].attach(pinServo[1], 1530, 1650);
201   monServo[1].write(angleServo[1]);
202 }
203 
204 void loop() {
205   // permet de gérer les connexions des clients
206   server.handleClient();
207 }

Explications

Pour aller plus loin

Jeu labyrinthe avec touch pad : Différence entre versions

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