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Arduino游戲機(jī)

2074808 2023-06-27 | zip | 0.17 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

描述

概述

該項(xiàng)目的硬件構(gòu)建非常容易。一個(gè) Arduino Mega 和一個(gè) 7 英寸 Nextion 顯示器是主要組件！但是軟件開(kāi)發(fā)可以像您想要的那樣具有挑戰(zhàn)性。我已經(jīng)使用這個(gè)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了三款游戲，它們都包含在軟件下載中。但我在這里希望找?guī)讉€(gè)人為這個(gè)平臺(tái)寫(xiě)游戲軟件，這樣我們就可以交換軟件，并為它建立一個(gè)游戲庫(kù)。

西蒙游戲的游戲機(jī)

為該平臺(tái)創(chuàng)建的任何游戲都有兩個(gè)軟件組件 - Nextion 的圖形用戶界面 (GUI) 文件和構(gòu)建游戲操作和邏輯的 Arduino 草圖。

我在這里介紹的三款游戲是井字游戲、Dots and Boxes 和 Simon。

每個(gè)人都知道井字游戲。它可以使計(jì)算機(jī)無(wú)與倫比，但我遺漏了幾步，為玩家贏得了一扇門(mén)。

Dots and Boxes 是另一種類(lèi)似于井字游戲的游戲，您可以在其中與計(jì)算機(jī)對(duì)戰(zhàn)。當(dāng)你連接點(diǎn)并形成一個(gè)盒子時(shí)，你會(huì)得到一個(gè)點(diǎn)和另一個(gè)轉(zhuǎn)彎。誰(shuí)得到最多的盒子就贏了。在這種情況下，計(jì)算機(jī)是一個(gè)很好的播放器，但它可以被擊敗。

西蒙就像孩之寶的同名記憶挑戰(zhàn)游戲。我使用了 Simon 游戲的圖像，所以它看起來(lái)和工作起來(lái)都一樣。

在一個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目中，Arduino 游戲控制臺(tái)第 2 部分，我將展示我也為這個(gè)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的兩個(gè)紙牌游戲：二十一點(diǎn)和五張牌撲克。

稍后我們將更詳細(xì)地討論每款游戲。除了下載中每個(gè)游戲的單獨(dú)軟件外，還有一個(gè)名為 Arcade 的應(yīng)用程序中的前三個(gè)游戲的組合。

硬件

為了創(chuàng)建一個(gè)便攜式游戲機(jī)，除了 Arduino Mega 和 Nextion 顯示器之外，我還添加了一個(gè) 7.4 伏鋰離子電池、一個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)穩(wěn)壓器。2000 mAh 電池在兩次充電之間可持續(xù)使用約 3 小時(shí)。稍后的示意圖向您展示了它的接線方式。Arduino 可以通過(guò) Vin 引腳直接使用電池供電，但 Nextion 需要 5 伏電壓。有很多方法可以獲得 5 伏，盡管 Arduino 上的 5 伏引腳不是其中之一。Nextion 帶有幾個(gè)警告，即 Arduino 無(wú)法處理 Nextion 當(dāng)前的要求。我選擇了一個(gè) LM317 可變電壓調(diào)節(jié)器模塊，因?yàn)槲矣幸粋€(gè)可用的。您只需將輸出電壓設(shè)置為 5 伏，因?yàn)樗且粋€(gè)可變電壓調(diào)節(jié)器。

我還提供了 3D 打印案例的文件，但如果您無(wú)法使用 3D 打印機(jī)，您可能可以用塑料或輕質(zhì)膠合板制作一個(gè)。以下是一些施工細(xì)節(jié)的照片：

內(nèi)臟

Nextion 顯示器的背面視圖

上圖顯示了一些重要的事情。該板帶有一個(gè)漂亮的 4 針連接器，但它插入側(cè)面。我的 3D 打印外殼沒(méi)有為該連接器留出任何空間，因此我將 4 根電線直接焊接到連接器的背面。此外，重要的是要注意 Nextion 的 TX 連接到 Arduino RX (pin10)，Nextion 的 RX 連接到 Arduino 的 TX (pin11)。我們?cè)谶@里使用軟件串行，以免占用用于編程 Arduino 的硬件串行引腳 0、1。

可訪問(wèn) Arduino 和電池充電器輸入的側(cè)視圖

充電器插頭和 Arduino Mega 都用大量熱膠固定！

空殼

上面顯示的空殼實(shí)際上經(jīng)過(guò)了幾次迭代，然后我才得到它以容納 Nextion 顯示器邊緣的所有東西。

背面的插槽可訪問(wèn) Nextion 的 Micro SD 卡插槽

Arduino 的編程顯然是通過(guò) USB 端口完成的，但 Nextion GUI 文件需要加載到 micro SD 卡上并插入 Nextion 背面的插槽中。只需在 SD 卡就位的情況下打開(kāi) Nextion 即可安裝文件。然后可以取出 SD 卡進(jìn)行正常使用。

關(guān)于硬件的最后一點(diǎn)說(shuō)明：我使用 Arduino 上的模擬輸入 A0 來(lái)獲得一個(gè)隨機(jī)值，用于設(shè)置隨機(jī)種子，因?yàn)樗羞@些游戲都使用隨機(jī)數(shù)。為了獲得良好的隨機(jī)模擬輸入，我將一根 3 英寸的線連接到 A0。它不依附于任何東西。它只是接收雜散電噪聲的天線。

使用 Nextion

在這個(gè)項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)，我并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)尋找 Nextion 顯示器。我只是在尋找可以與 Arduino 一起使用的大型 LCD 屏幕。Nextion 不僅僅是一個(gè) LCD 觸摸屏。它有自己的處理器、自己的操作系統(tǒng)、用于設(shè)計(jì)圖形用戶界面的應(yīng)用程序，以及您可以從 Arduino 使用的命令語(yǔ)言來(lái)配置和控制它。

我在這里看到的大多數(shù)使用 Nextion 的項(xiàng)目都將它視為他們用于用戶界面的工具。我將嘗試更深入地研究 Nextion 的真正含義，因?yàn)樗殉蔀樵擁?xiàng)目的關(guān)鍵部分。

Nextion 顯示器旨在為幾乎任何事情提供人機(jī)界面，但似乎特別針對(duì)工業(yè)控制應(yīng)用，即一個(gè)完整的觸摸屏，可用于控制工業(yè)機(jī)械。在我看來(lái)，它并不是專(zhuān)門(mén)為業(yè)余愛(ài)好者設(shè)計(jì)的，所以需要一點(diǎn)時(shí)間來(lái)適應(yīng)。

使用 Arduino 和 Nextion 構(gòu)建項(xiàng)目涉及兩個(gè)截然不同且不同的步驟 - 1) 使用 Nextion 編輯器創(chuàng)建圖形用戶界面或 GUI，2) 開(kāi)發(fā)與該用戶界面交互的 Arduino 應(yīng)用程序。

使用 Nextion Editor 編輯井字游戲

Nextion Editor 是您構(gòu)建 GUI 的應(yīng)用程序。您可以創(chuàng)建菜單和各種頁(yè)面。如果這一切聽(tīng)起來(lái)很熟悉，它可能應(yīng)該，因?yàn)樗鼛缀蹙拖窠⒁粋€(gè)網(wǎng)站。

事實(shí)上，就網(wǎng)站而言，Nextion 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和行為與特定的 Web 技術(shù)平臺(tái)非常相似：ASP.NET（Active Server Pages）。在這種情況下，Nextion 就像在您自己的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器一樣，而 Arduino 就像一個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)器，在用戶界面上采取行動(dòng)并響應(yīng)更改，然后將它們傳回 Nextion。

Nextion Editor 是一個(gè)非常好的應(yīng)用程序！它易于學(xué)習(xí)且功能非常強(qiáng)大。它甚至有一個(gè)模擬器/調(diào)試器，可以模擬 Nextion 顯示器，并允許您測(cè)試您創(chuàng)建的用戶界面，而無(wú)需將其下載到實(shí)際的 Nextion 顯示器。

Nextion 和 Arduino 之間的通信通過(guò)簡(jiǎn)單的串行連接在兩個(gè)方向上完成。這種通信的協(xié)議和命令結(jié)構(gòu)是 Nextion 自己的語(yǔ)言。它沒(méi)有什么復(fù)雜的，但是有許多不同的命令和一門(mén)新的語(yǔ)言需要學(xué)習(xí)！有幾個(gè) Arduino 庫(kù)可用，它們?cè)噲D彌合差距并處理 Nextion 的所有命令。我不確定他們中的任何一個(gè)在這方面特別成功。我讀過(guò)的幾篇文章建議最直接的方法是一起跳過(guò)庫(kù)并學(xué)習(xí) Nextion 語(yǔ)言。

在查看了各種庫(kù)和許多 Nextion 有點(diǎn)令人眼花繚亂的文檔之后，我最終使用了 Neo Nextion。它是一個(gè)功能齊全的庫(kù)，具有官方 Nextion 庫(kù)的所有功能，但總體上比官方提供了很多好的示例和更好的文檔。但即使有了這個(gè)庫(kù)，也需要一些時(shí)間來(lái)弄清楚你在 Arduino 方面做了什么。

Nextion 的基本思想是用戶界面中的對(duì)象（如按鈕、圖像框、頁(yè)面、文本框等）具有屬性，其中一些屬性只能由 Nextion 編輯器設(shè)置，但大部分可以設(shè)置和從 Arduino 改變。因此，例如，我可以更改圖像框中的圖片或更改 Arduino 中按鈕的顏色。因此，要使用此方案構(gòu)建游戲，我們使用 Nextion Editor 創(chuàng)建用戶界面，并使用 Arduino 對(duì)游戲邏輯進(jìn)行編程。

Nextion 通過(guò)名稱(chēng)和 ID 號(hào)標(biāo)識(shí)每個(gè)接口對(duì)象。一些命令使用對(duì)象的名稱(chēng)；其他人使用它的 ID。Neo Nextion 之類(lèi)的庫(kù)允許您僅使用對(duì)象的名稱(chēng)來(lái)保持一致性。（我對(duì) Nextion 編輯器的一個(gè)批評(píng)是，如果你刪除一個(gè)對(duì)象，例如一個(gè)按鈕，它會(huì)更改頁(yè)面上許多其他對(duì)象的 ID 號(hào)——這不是一個(gè)好主意——它真的會(huì)弄亂你的 Arduino草圖?。?/font>

關(guān)于所有這些庫(kù)的另一個(gè)值得一提的問(wèn)題是它們實(shí)現(xiàn)了完整 Nextion 控制語(yǔ)言的一個(gè)子集。例如，Nextion 支持可以動(dòng)態(tài)更改的按鈕上的圖像。但是 Neo Nextion 庫(kù)不支持圖像按鈕，所以我無(wú)法從 Arduino 控制按鈕上的圖像。

我將通過(guò)快速概述 Arduino 如何與 Nextion 上的按鈕交互來(lái)完成對(duì) Nextion 的討論。理解這一點(diǎn)將大大有助于理解 Nextion 使用的 Arduino 代碼。首先，在 Nextion 方面，必須將按鈕配置為將其 ID 發(fā)送到 Arduino，無(wú)論是在按下時(shí)，還是在釋放時(shí)，或兩者兼而有之。在 Arduino 端，我們需要在 Neo Nextion 中設(shè)置一個(gè)按鈕實(shí)例和一個(gè)“回調(diào)”” 它將按鈕鏈接到按下（或釋放）按鈕時(shí)執(zhí)行的例程。我們還需要?jiǎng)?chuàng)建將要執(zhí)行的實(shí)際例程。然后，在 Arduino 的設(shè)置中，我們需要向 Nextion 發(fā)送一個(gè)“回調(diào)”指令，該指令為 Nextion 提供我們的“回調(diào)”例程的地址。最后，在 Arduino 的主循環(huán)中唯一允許的是 Nextion 的按鈕輪詢(xún)例程。其他所有內(nèi)容都內(nèi)置在按鈕被按下的“回調(diào)”響應(yīng)中！

第一次設(shè)置按鈕時(shí)似乎有點(diǎn)混亂，但每個(gè)按鈕都是一樣的，所以創(chuàng)建一堆按鈕主要是“復(fù)制和粘貼”練習(xí)。Neo Nextion 有很多很好的例子，向你展示如何做按鈕等等。

軟件

正如我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)的，該軟件有兩個(gè)部分：1）使用 Nextion 編輯器創(chuàng)建圖形用戶界面，以及 2）創(chuàng)建 Arduino 草圖以生成所有游戲邏輯和對(duì)用戶界面的響應(yīng)。

在軟件下載中，我為每個(gè)游戲和三個(gè)游戲的“街機(jī)”組合分別包含了 Arduino 草圖和 Nextion GUI 文件。如果您只想重新創(chuàng)建我所做的，只需使用這些文件。順便說(shuō)一下，GUI 文件 (.tft) 需要通過(guò) microSD 卡下載到 Nextion。如果您想為此硬件創(chuàng)建自己的游戲，請(qǐng)繼續(xù)閱讀...

Nextion 編輯器易于使用且有據(jù)可查，所以我不會(huì)在這里花很多時(shí)間解釋它。您需要選擇特定的 Nextion 顯示器 - 我們的是 7 英寸、智能電容式觸控，并在水平 0 模式下運(yùn)行。您將按鈕和圖像框從工具包拖到活動(dòng)屏幕并在屬性窗口中配置它們。在應(yīng)用程序的底部，您可以啟用按鈕的操作。一種操作是將該對(duì)象的 ID 發(fā)送到 Arduino，如果您希望 Arduino 響應(yīng)，您必須啟用該 ID。您希望 Nextion 自行執(zhí)行的操作，例如更改頁(yè)面或更改圖片框中的圖片，需要在操作窗口中指定。在大多數(shù)情況下，操作幾乎是直觀的，例如“page 1”切換到第 1 頁(yè)或“p0.pic=3”將圖片框 0 中的圖片更改為圖像編號(hào) 3。您可以參考Nextion 指令集以獲取有關(guān)這些命令的更多信息。Nextion Editor 有自己的調(diào)試器，您可以在其中運(yùn)行新創(chuàng)建的用戶界面并測(cè)試它的工作原理——這是一個(gè)非常好的功能。

在這一點(diǎn)上我應(yīng)該提到的一個(gè)細(xì)節(jié)是匹配 Nextion 和 Arduino 的串行通信波特率。Nextion 默認(rèn)設(shè)置為 9600，但這很慢。我的每個(gè) Nextion 文件都設(shè)置了波特率。（它是通過(guò)使用類(lèi)似“bauds = 38400”的命令的預(yù)啟動(dòng)操作設(shè)置的）匹配的 Arduino 文件在 Setup() 中設(shè)置為相同的波特率。我在這里所做的一切都是波特率 38400。

我使用更高的波特率試圖加快 Nextion 對(duì)我在 Arduino 上所做更改的反應(yīng)。雖然它有一點(diǎn)幫助，但并沒(méi)有我想象的那么好。顯然，大部分感知到的延遲是等待 Nextion 確認(rèn)成功接收請(qǐng)求的結(jié)果。這意味著我們有時(shí)會(huì)等待按鈕變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。

對(duì) Arduino 進(jìn)行編程以與 Nextion 一起工作并不是特別直觀，但 Neo Nextion 有很好的示例可以幫助您入門(mén)。Neo Nextion 庫(kù)似乎需要大量初始代碼才能啟動(dòng)。必須為要使用的庫(kù)的每個(gè)部分添加“包含”，并且每個(gè)圖形對(duì)象都需要在 Neo Nextion 中聲明，然后才能與之交互。回調(diào)必須包含您希望按鈕執(zhí)行的例程，并且它們的地址必須傳達(dá)給 Nextion。一切都發(fā)生在回調(diào)例程中。除了輪詢(xún)按鈕的活動(dòng)外，主循環(huán)不做任何事情。

如果您想使用我的 Arduino 草圖來(lái)幫助您入門(mén)，我建議您使用其中一款單獨(dú)的游戲。三場(chǎng)比賽的街機(jī)變得相當(dāng)復(fù)雜。

井字游戲

這是我處理的第一場(chǎng)比賽。網(wǎng)格是背景圖像，每個(gè)正方形都有一個(gè)大按鈕。一個(gè)非常大的字體（144 像素高）在這些按鈕內(nèi)形成了 Xs 和 Os。

Arduino 草圖基本上有兩部分：1）與 Nextion 按鈕的接口和 2）實(shí)際玩井字游戲所需的邏輯。

游戲邏輯嘗試按順序完成以下步驟

阻止對(duì)手獲勝

創(chuàng)建一個(gè)可以通過(guò)兩種方式獲勝的分叉

阻止對(duì)手創(chuàng)建分叉

走對(duì)面的角落

走中心廣場(chǎng)

采取任何空的角落

取一個(gè)中間正方形

如果以上都實(shí)現(xiàn)了，那電腦就打不過(guò)了。我故意省略了涉及分叉的第二步和第三步（它們?cè)诖a中，但為空），以便有可能擊敗計(jì)算機(jī)。擊敗它仍然不容易。只有幾個(gè)非常特定的序列，您可以擊敗計(jì)算機(jī)。這是一個(gè)：

Nextion 有助于為游戲創(chuàng)建漂亮的圖形。圖像用于游戲標(biāo)題和獲勝、失敗、平局圖形，并且可以在 Arduino 控制下輕松打開(kāi)或關(guān)閉或切換。

西蒙

西蒙是一個(gè)簡(jiǎn)單的記憶測(cè)試。它是四款游戲中最容易創(chuàng)建的一款，但視覺(jué)效果非常令人愉悅，因?yàn)樗雌饋?lái)與真實(shí)的西蒙游戲一模一樣。

這一切都是通過(guò)交換圖像來(lái)完成的。該序列是隨機(jī)生成的，并一遍又一遍地重復(fù)，每次都會(huì)在序列中增加一個(gè)。與其物理對(duì)應(yīng)物完全一樣。

點(diǎn)和框

這個(gè)游戲很簡(jiǎn)單。不熟悉的可以去網(wǎng)上看看各種網(wǎng)上版本。（或者你的孩子可能會(huì)教你怎么玩?。┪覜](méi)想到無(wú)論是從 Nextion 的用戶界面還是從 Arduino 的游戲邏輯來(lái)說(shuō)，這都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。但與井字游戲或西蒙游戲相比，這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

第一個(gè)問(wèn)題是用戶界面。我們的 5 x 5 游戲網(wǎng)格上有 30 個(gè)垂直門(mén)和 30 個(gè)水平門(mén)。那是60個(gè)按鈕。當(dāng)玩家或電腦分別拍攝時(shí)，這 25 個(gè)單元格需要分別涂成綠色或紅色。我使用了空文本框的背景顏色，所以有 25 個(gè)文本框。然后有一個(gè)用于點(diǎn)網(wǎng)格的圖像框、一個(gè)開(kāi)始按鈕、另一個(gè)顯示游戲標(biāo)題的圖像框、一個(gè)獲勝圖像、一個(gè)失敗圖像、兩個(gè)顯示分?jǐn)?shù)的數(shù)字框，以及一個(gè)用于標(biāo)記分?jǐn)?shù)的文本框。使用 Nextion 編輯器創(chuàng)建和配置大量圖形對(duì)象。并且每一個(gè)都有一個(gè)唯一的ID號(hào)和一個(gè)唯一的名字。

Arduino 代碼也是一個(gè)挑戰(zhàn)。一方面，每個(gè)圖形對(duì)象都有一個(gè)名稱(chēng)，名稱(chēng)可以包括它們?cè)诰W(wǎng)格上的位置，但這些名稱(chēng)不能被索引。我們可以使用索引數(shù)組來(lái)定義每個(gè)盒子的狀態(tài)（哪些邊是閉合的，多少邊是閉合的）但是將該索引轉(zhuǎn)換為特定對(duì)象需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的子例程 - 一次一個(gè)對(duì)象！

設(shè)置和配置按鈕所需的 Arduino 代碼中的每個(gè)步驟都必須重復(fù) 60 次。而且由于它們無(wú)法被索引，因此每個(gè)步驟需要 60 行代碼。沒(méi)什么大不了的，但是很多復(fù)制和粘貼！

游戲邏輯也不是特別容易。關(guān)閉一個(gè)特定的門(mén)會(huì)導(dǎo)致幾件事發(fā)生。我們首先要看到的是之前沒(méi)有關(guān)閉。然后它會(huì)導(dǎo)致它兩側(cè)的盒子的一側(cè)關(guān)閉（在水平門(mén)的情況下它的上方和下方）。然后我們必須看看關(guān)門(mén)是否導(dǎo)致這些盒子中的任何一個(gè)被完全關(guān)閉并被玩家或計(jì)算機(jī)認(rèn)領(lǐng)。無(wú)論玩家還是電腦移動(dòng)，所有這些都是真實(shí)的。

計(jì)算機(jī)如何決定移動(dòng)到哪里是另一組問(wèn)題。它首先嘗試關(guān)閉它可以關(guān)閉的任何盒子并聲稱(chēng)該盒子，它會(huì)再轉(zhuǎn)一圈。當(dāng)這不能發(fā)生時(shí)，它會(huì)嘗試找到一個(gè)兩側(cè)尚未關(guān)閉的盒子，因?yàn)樵趦蓚?cè)已經(jīng)關(guān)閉的盒子旁邊選擇一個(gè)門(mén)會(huì)設(shè)置玩家關(guān)閉它并聲稱(chēng)該盒子。如果這也失敗了，它會(huì)隨機(jī)從剩余的門(mén)中挑選。這就是計(jì)算機(jī)成為一個(gè)非常好的玩家所需要的一切，但是要實(shí)現(xiàn)這個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的策略需要查看很多門(mén)和很多盒子的狀態(tài)。

最重要的是，Dots & Boxes 比井字游戲或西蒙游戲更難構(gòu)建和編程！