ATmega328P 외계인 테마 슬롯머신 키트 – 직접 만드는 카지노 게임기

필요한 부품 및 소모품

부품	수량	비고
ATmega328P-PU (DIP 패키지)	2	슬롯머신 메인 + 크레딧 디스플레이 슬레이브
7세그먼트 8자리 디스플레이 (I2C)	1	크레딧 잔액 표시용
8×8 LED 매트릭스 4구 모듈 (MAX7219)	1	릴(Reel) 시뮬레이션용, 3구만 사용
I2C 20×4 LCD 모듈 (블루 백라이트)	1	메뉴/설정/통계 표시용
브레드보드 (830포인트)	2	프로토타이핑용
모멘터리 택트 스위치	6	스핀, 메뉴 탐색(상/하/선택), 리셋용
RGB 디퓨즈드 공통 캐소드 LED	1	상태 표시용
일반 LED (전원 표시용)	1
저항: 10kΩ(풀업), 1kΩ(버튼 보호), 330Ω(RGB용)	각 수개
16MHz 크리스털	2	각 ATmega 클럭용
슬라이드 스위치 (전원)	1
피에조 부저	2	메인/슬레이브 각각 1개 (공유 가능하도록 개선 여지)
커패시터: 22pF(4개), 0.1µF(6개), 100nF(1개), 10µF(2개)	세트	클럭, 디커플링, 전원 안정화
7805 5V 레귤레이터	1	전원 레귤레이션
점퍼 와이어, 5V 파워 서플라이	적당량
FTDI USB-TTL 시리얼 어댑터 (또는 아두이노 우노로 부트로더 굽기)	1~2	인-시스템 프로그래밍용
투명 방수 프로젝트 박스 (엔클로저)	1	최종 조립용

필요한 도구

• 납땜 인두, 헬핑 핸즈

필요한 라이브러리 (아두이노 IDE에서 설치)

• TimerFreeTone (피에조 음향용)
• LedControl (MAX7219 제어용)
• LiquidCrystal / LiquidCrystal_I2C (LCD 제어용)

프로젝트 개요

두 개의 ATmega328P-PU 마이크로컨트롤러로 구현한 외계인 테마 슬롯머신입니다. 하나는 메인 게임 로직(릴 회전, 당첨 판정, 메뉴, 설정)을, 다른 하나는 I2C 슬레이브로 8자리 7세그먼트 디스플레이(크레딧 잔액)만 전담합니다. 3개의 8×8 매트릭스로 릴을 표현하며, 25가지 심볼(우주선, 외계인, 숫자 등)이 각 릴에 동일하게 분포합니다.

게임 규칙 및 당첨 확률

릴당 25개 심볼, 총 15,625(25³) 가지 조합

당첨 케이스	확률	배당 (1크레딧 베팅 기준)	비고
우주선 3개 (잭팟)	1/15,625 = 0.000064	600×	가장 희귀, 최고 배당
일반 심볼 3개 일치	24/15,625 = 0.001536	122×	우주선 제외 24종
우주선 2개	72/15,625 = 0.004608	50×	위치 무관 3×24 조합
우주선 1개	1,728/15,625 = 0.110592	3×	3×24×24 조합
일반 심볼 2개 일치	1,656/15,625 = 0.105984	2×	23×3×24 조합
꽝 (하우스 승)	12,144/15,625 = 0.777216	0×

변동성 지수(VI) ≈ 16.43 (업계 허용 기준 ~20 이하 충족). 홀드(하우스 엣지)는 메뉴에서 0~15% 설정 가능 (기본 0%, 법적 상한 보통 15%). 당첨 이벤트는 상호 배타적(가장 높은 배당만 적용).

주요 기능 (LCD 메뉴로 제어)

• Play: 스핀 버튼 또는 메뉴에서 실행
• Bet: 베팅 금액 증감 (기본 5크레딧 단위)
• Settings: 오토 모드(최대 100만 회 자동 플레이), 사운드 온/오프
• Metrics: 잭팟 횟수, 각 당첨 유형별 횟수, 총 베팅/당첨/플레이 횟수, 크레딧 잔액 등 통계 확인
• Reset: 통계 초기화 (EEPROM 쓰기 횟수 제외)
• Hold: 하우스 엣지(%) 설정

버튼 디바운싱은 외부 인터럽트(PCINT) + 소프트웨어 지연(1ms) 조합으로 구현. 오토 모드 시 EEPROM 기록 주기(10,000회당 1회) 조절로 수명 연장.

수학적 설계 검증

확률 계산 → 배당표 설계 → 스프레드시트로 VI 계산 → 100만 회 시뮬레이션 5회 반복 → 실측 확률/수입이 이론값 90% 신뢰구간 내 진입 확인 → 홀드 15% 적용 후 재검증. 스프레드시트(비밀번호: "password")와 시뮬레이션 결과 이미지 프로젝트 페이지 참조.

소프트웨어 구조

• SlotMachine.ino: 메인 로직 (약 1,500라인, 풍부한 주석)
• SlotMachine.h: 심볼 비트맵(25종 × 8행), 음계 상수 정의
• slotCreditsDisplaySlave.ino: I2C 슬레이브, 7세그 디스플레이 제어

전역 변수 메모리 사용률 ~80% (ATmega328P 한계 근접). 워치독/브라운아웃 보호 미구현(향후 과제). 심볼은 2진수 비트맵으로 헤더 파일에 정의되어 수정 용이.

하드웨어 배선 요약 (핵심 핀맵)

메인 칩 (슬롯머신)

• D2: 스핀 버튼 (인터럽트)
• D3: RGB 파란색, D9: RGB 빨간색, D10: RGB 녹색
• D8(DIN), D13(CLK), D12(CS): MAX7219 매트릭스 3개
• D11: 피에조 부저
• A1(PC1): 메뉴 위, A2(PC2): 메뉴 아래, A3(PC3): 선택 (인터럽트)
• A4(SDA), A5(SCL): I2C (슬레이브 + LCD)
• A0(PC0): 부동 핀 → 난수 시드용 ADC 읽기

슬레이브 칩 (크레딧 디스플레이)

• D12(DIN), D11(CLK), D10(CS): MAX7219 7세그 8자리
• D9: 피에조 부저
• A4(SDA), A5(SCL): I2C (메인과 연결, 주소 0x10)

제작 팁

1. FTDI 어댑터로 브레드보드 위에서 직접 프로그래밍 (100nF 커패시터로 DTR-리셋 핀 연결)
2. 아두이노 부트로더 사전 굽기 필요 (AVRISP mkII 또는 아두이노 ISP 활용)
3. 브레드보드 아두이노 구성법: 공식 튜토리얼 참조
4. 프리츠핑 회로도 파일(.fzz) 및 스프레드시트(.xlsx) 프로젝트 페이지 제공

엔클로저 조립 예정

투명 방수 박스(37×37×15mm 내경)에 모든 부품 수납 예정. 상판 투명도 충분하면 구멍 가공 최소화 가능. 파트 2에서 상세 다룰 예정.

요약

확률 수학부터 임베디드 프로그래밍, 하드웨어 설계까지 아우르는 훌륭한 학습 프로젝트입니다. 카지노 게임 기기의 수학적 원리(변동성 지수, 홀드, 당첨 확률/배당 설계)를 실습으로 이해할 수 있습니다. 코드는 GPL v3 라이선스로 공개되어 있으며, 개선 사항(워치독, 브라운아웃, 사운드 강화 등) 환영합니다. 문의: dan-murphy@comcast.net