Kit machine à sous « Alien » à base d'ATmega328P

Composants et fournitures

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Composant	Quantité	Notes
ATmega328P-PU (Microchip)	2	1 pour machine, 1 pour afficheur I²C esclave
Afficheur 7 segments 8 digits	1	Solde crédits joueur
Matrice 8×8, 4 segments, MAX7219	1	3 segments utilisés (rouleaux)
Écran LCD I²C 20×4 bleu	1	Menu options
Plaque d'essai 830 points	2
Boutons poussoirs momentanés	6	Spin, navigation menu (3), mise à la masse RESET (2)
LED RGB diffuse cathode commune	1	Signalisation
LED standard (alimentation)	1
Résistance 10 kΩ	6	Pull-up boutons + RESET
Résistance 1 kΩ	4	Série boutons → entrées
Résistance 330 Ω	3	LED RGB (R, G, B)
Quartz 16 MHz	2	1 par ATmega
Interrupteur glissière (alimentation)	1
Buzzer piézo passif	2	1 par puce (pourrait être partagé)
Condensateur 22 pF	4	Quartz
Condensateur 0,1 µF (100 nF)	6	Découplage
Condensateur 100 nF (série RESET pour FTDI)	1	Optionnel (programmation via adaptateur USB série)
Condensateur 10 µF	2	Lissage alimentation
Régulateur linéaire 7805 (5 V)	1
Fils de câblage	1 lot
Alimentation 5 V	1
Adaptateur USB série Arduino Mini	Optionnel (ou Arduino UNO comme programmateur)
Adaptateur FTDI USB-TTL série	1	Programmation in-situ (×2 = 3,32 $)
Plaque à souder grand format	1	Version finale
Plaque à souder mini (SparkFun)	1	Afficheur esclave
Soudure 60/40 0,8 mm	1
Boîtier étanche plastique transparent	1	Enclosure finale (~13 $)

Outils nécessaires

• Fer à souder
• Main tierce (helping hands)

Applications et bibliothèques

• Arduino IDE
• TimerFreeTone (buzzer sans timer)
• LedControl (matrices MAX7219 + 7 segments)
• LiquidCrystal / LCD
• LiquidCrystal_I2C

À propos du projet

Machine à sous à thème Alien sur ATmega328P

Inspiré par la « Alien Invasion Slot Machine » de Cory Potter, ce projet implémente une machine à sous complète avec deux ATmega328P-PU. Un seul ATmega gère la logique de jeu, les 3 rouleaux (matrices 8×8), le menu LCD, les boutons, le buzzer et la LED RGB. Un second ATmega agit en esclave I²C pour piloter l'afficheur 7 segments 8 digits (crédits). Le projet est actuellement sur plaque d'essai ; le boîtier final arrivera plus tard.

Fonctionnement du jeu

3 rouleaux, chacun avec les mêmes 25 symboles uniques (1 matrice 8×8 inutilisée sur les 4). 5 façons de gagner :

• 3 vaisseaux spatiaux → Jackpot
• 1 ou 2 vaisseaux → gain moindre
• 2 ou 3 symboles identiques (hors vaisseaux) → gain
• Si combinaison mixte (ex: 1 vaisseau + 2 symboles identiques), seul le gain le plus élevé (probabilité la plus faible) est payé – événements mutuellement exclusifs.

Fonctionnalités (menu LCD 20×4)

Navigation par 2 boutons (haut/bas) + sélection (bouton dédié « spin » pour lancer les rouleaux). Menu principal (6 lignes, défilement) :

• Play : lance un tour
• Bet : change la mise (+5 / -5 crédits)
• Settings : Auto/Manuel, Son On/Off
• Metrics : statistiques complètes (crédits, jackpots, gains divers, parties jouées)
• Reset : remet métriques à zéro (sauf écritures EEPROM)
• Hold : avantage maison (%) configurable

Le solde crédits est toujours affiché sur l'afficheur 7 segments 8 digits.

Les mathématiques (probabilités & table de paiement)

25 symboles par rouleau → 25³ = 15 625 combinaisons totales.

Événement	Combinaisons	Probabilité	Cotes (1/p - 1)
3 vaisseaux	1	0,000064	1 / 15 624
3 symboles identiques (hors vaisseaux)	24	0,001536	1 / 650
2 vaisseaux	24 × 3 = 72	0,004608	1 / 216
1 vaisseau	24² × 3 = 1 728	0,110592	1 / 8
2 symboles identiques	23 × 3 × 24 = 1 656	0,105984	1 / 8,4
Perte (maison)	12 168	0,777216	–

La table de paiement est conçue pour maintenir un Indice de Volatilité (VI) < 20 (acceptable pour l'industrie). Le VI mesure la prévisibilité : plus il est haut, plus les gains/pertront imprévisibles. Le « Hold » (avantage maison) est configurable via le menu (typique max 15 % selon juridictions). Un tableau Excel (fourni avec le code) a servi à valider les paiements par simulations de 1 000 001 parties.

Le code

Disponible sur GitHub (3 fichiers : SlotMachine.ino, SlotMachine.h, slotCreditsDisplaySlave.ino). Très commenté. Points notables :

• Variables globales nombreuses (80 % RAM utilisée) – justifié sur embarqué mono-programmeur.
• Bibliothèques : LedControl (matrices + 7 segments), TimerFreeTone (buzzer), Wire + LiquidCrystal_I2C (LCD).
• Machine à états (machineState) : IDLE, SPINNING, AUTO, SHOW_MENU (combinables).
• Événements gérés dans ProcessEvents().
• Symboles définis en binaire dans SlotMachine.h (facile à modifier).
• Défauts connus : parfois 1-2 rouleaux ne tournent pas (symbole déjà affiché), rouleaux ne s'arrêtent pas séquentiellement gauche→droite (simplicité voulue).
• TODO : protection brown-out, watchdog.

Construction

Programmation in-situ via adaptateur FTDI USB-série (condensateur 100 nF en série sur RESET pour auto-reset). Sinon, Arduino UNO comme programmateur. Voir Arduino sur breadboard pour montage minimal ATmega328P (bootloader via AVRISP mkII, USBtinyISP, ou Arduino comme ISP).

Pièces & budget

Si composants passifs déjà en stock : < 40 $. Avec boîtier et plaque à souder : ~60 $. Fournisseurs : AliExpress, Amazon, eBay. LCD 20×2 possible (changer LCD_SCREEN_HEIGHT à 2).

Câblage (résumé hors schéma Fritzing)

Machine à sous (maître I²C) :

• Broche 1 (RESET) → RTS FTDI + bouton reset
• Broche 2 (TX) → TXD FTDI
• Broche 3 (RX) → RXD FTDI
• Broche 4 → 1 kΩ → bouton « spin »
• Broche 5 → 330 Ω → LED bleue RGB
• Broche 9 (XTAL1) → quartz 16 MHz + 22 pF → GND
• Broche 10 (XTAL2) → quartz 16 MHz + 22 pF → GND
• Broche 14 (DIN) → matrices 8×8
• Broche 15 → 330 Ω → LED rouge RGB
• Broche 16 → 330 Ω → LED verte RGB
• Broche 17 → buzzer + → buzzer – → GND
• Broche 18 (CS) → matrices 8×8
• Broche 19 (CLK) → matrices 8×8
• Broche 23 (A0) → flottant (seed aléatoire)
• Broche 24 → 1 kΩ → bouton « nav up »
• Broche 25 → 1 kΩ → bouton « nav down »
• Broche 26 → 1 kΩ → bouton « select »
• Broche 27 (SDA) → SDA esclave
• Broche 28 (SCL) → SCL esclave

Afficheur esclave I²C :

• Broches 1-3 : même chose (FTDI)
• Broche 15 → buzzer
• Broche 16 (CS) → afficheur 7 segments
• Broche 17 (CLK) → afficheur 7 segments
• Broche 18 (DIN) → afficheur 7 segments
• Broche 27 (SDA) → SDA maître
• Broche 28 (SCL) → SCL maître

Code source (extraits principaux)

SlotMachine.ino

/* SlotMachine.ino v1.0 – ATmega328P @ 16 MHz – Divertissement & éducation seulement */
#include <avr/io.h> #include <avr/eeprom.h> #include <stdlib.h>
#include <LedControl.h> #include "SlotMachine.h"
#include <TimerFreeTone.h> #include <Wire.h> #include <LCD.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h>

// Table de paiement (VI = 16,43)
#define THREE_SPACESHIP_PAYOUT 600
#define THREE_SYMBOL_PAYOUT 122
#define TWO_SPACESHIP_PAYOUT 50
#define ONE_SPACESHIP_PAYOUT 3
#define TWO_SYMBOL_PAYOUT 2

// ... (code complet tronqué – voir GitHub pour version intégrale)

SlotMachine.h (symboles & notes)

const byte reel[] = {
  // 0: étoile, 1: dé 1 point, 2: 3 barres, 3: cœur, 4: dé 2 points,
  // 5: 7, 6: $, 7: dé 3 points, 8: # inversé, 9: 1 barre,
  // 10: dé 4, 11: 7 inversé, 12: 9 points, 13: dé 5, 14: 2 barres,
  // 15: Alien 0, 16: smiley, 17: dé 6, 18: VAISSEAU (SHIP_LOC=144),
  // 19: Alien 1, 20: Alien 2, 21: Alien 3, 22: chiffre 1, 23: 2, 24: 3
};
// Notes musicales pour buzzer (C0..DS8)
#define NOTE_B0 31 ... #define NOTE_DS8 4978

slotCreditsDisplaySlave.ino

/* Esclave I²C pour afficheur 7 segments 8 digits – ATmega328P @ 16 MHz */
#include <Wire.h> #include <LedControl.h>
#define CREDITS_SLAVE_ADDR 16
LedControl lc(12,11,10,1); // DIN, CLK, LOAD, 1 chip
volatile long theCredits[10];
volatile long displayedBalance, startingCreditBalance, endingCreditBalance;
volatile int increment;
volatile bool updateDisplayFlag = false;

void receiveEvent(int howMany) {
  // Réception 10 octets : startingBalance (4), increment (2), endingBalance (4)
  // Little-endian. Met updateDisplayFlag = true.
}
void updateDisplay() {
  // Compte de startingBalance à endingBalance par pas de 'increment'
  // Affiche chaque valeur sur 7 segments, beep à chaque étape.
}
void showBalance(long val) {
  // Décomposition en digits, gestion signe négatif, affichage digit par digit.
}

Schémas

Fichier Fritzing : slotmachine_1nXzMvYVPH.fzz

Tableur validation paiements : slotpayouttablecalc_v1_1_SfcpHOBOvf.xlsx (mot de passe : « password »)

Lien Fritzing.org : Close Encounters Slot Machine