Игра в змейку на светодиодной матрице 8х8 с помощью Arduino: схема и программа

Игра в змейку (Snake Game) стала очень популярной с момента появления мобильных телефонов. Сначала она появилась на мобильных телефонах с черно-белым экраном и ее популярность вскоре после этого стала стремительно расти. Вышло очень много версий данной игры для мобильных устройств различных форматов.

Также игра в змейку стала очень популярной самоделкой для энтузиастов в электронике. В этой статье мы рассмотрим реализацию данной игры с помощью платы Arduino Uno и светодиодной матрицы 8х8.

Необходимые компоненты

Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
ЖК дисплей 16х2 (купить на AliExpress).
Переменный резистор (потенциометр) 1 кОм (купить на AliExpress).
Светодиодная матрица 8x8 (точечный дисплей матричного типа) (купить на AliExpress).
Регистр сдвига 74HC595 (купить на AliExpress).
Кнопки.
Макетная плата.
Соединительные провода.
Источник питания с напряжением 5 В.

Общие принципы построения устройства для игры в змейку

Игра в змейку не является простой игрой в плане ее создания. Но в этой статье мы постарались сделать так, чтобы ее изготовление для вас стало достаточно простым делом. Для отображения игры мы использовали точечный дисплей матричного типа 8х8 красного цвета (со светодиодами красного цвета). ЖК дисплей будет использоваться для отображения счета игры. Кнопки будут использоваться для начала игры и задания направления движения змейки. Плата Arduino Uno будет управлять всем процессом. Схема расположения контактов точечного дисплея матричного типа 8х8 представлена на следующем рисунке.

Схема расположения контактов точечного дисплея матричного типа 8х8

Внешний вид точечного дисплея матричного типа 8х8

Когда мы будем подавать питание на схему на ЖК дисплее будет высвечиваться приветственная запись “Press Start To Play”. После этого в процессе игры ЖК дисплей будет отображать ее счет. На светодиодной матрице будет отображаться две точки, символизирующих змею (snake) и одна точка, символизирующая еду (food).

После этого пользователь должен будет нажать среднюю кнопку чтобы начать игру – по умолчанию змея начнет двигаться вверх. Затем пользователь сможет изменять направление движения змеи при помощи нажатия кнопок, расположенных вокруг кнопки начала игры – это будут кнопки движения влево, движения вправо, вверх и вниз. Всегда, когда змея достигает еды (светящейся точки, символизирующей ее), ее длина увеличивается на одну точку и она начинает двигаться быстрее чем раньше. При этом счет игры увеличивается на 5. А когда змея ударяется об стену (то есть достигает края светодиодной матрицы) игра заканчивается – и на ЖК дисплее высвечивается надпись “Game Over”. Чтобы начать игру заново необходимо нажать кнопку старта.

Структурная схема работы устройства приведена на следующем рисунке.

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

Для подключения светодиодной матрицы к плате Arduino Uno мы использовали регистры сдвига 74HC595 поскольку без них у нас на Arduino физически не хватит свободных контактов для подключения светодиодной матрицы. Один регистр сдвига будет управлять столбцами матрицы, а другой – строками. Регистры сдвига (их контакты управления) подключены к контактам Arduino 14 и 16. Контакты DS этих регистров подключены к контактам Arduino 15 и 17. Кнопки подключены к следующим контактам Arduino:
- старт – к контакту 3;
- кнопка движения влево – к контакту 4;
- кнопка движения вправо – к контакту 6;
- кнопка движения вверх – к контакту 2;
- кнопка движения вниз – к контакту 5.

ЖК дисплей подключен к Arduino в 4-битном режиме. Его контакты RS и EN непосредственно подсоединены к контактам 13 и 12 Arduino, а его контакты данных d4-d7 – к контактам 11, 10, 9, 8 Arduino.

Исходный код программы

Для написания программы по управлению змейкой на Arduino нам необходимо сначала подключить необходимые заголовочные файлы и инициализировать контакты, которые нам понадобятся.

#include<LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(13,12,11,10,9,8); #define ds_col 15 #define sh_col 16 #define st_col 14 #define ds_row 17 #define start 3 #define up 2 #define down 5 #define left 4 #define right 6

Затем необходимо инициализировать ЖК дисплей, задать направление работы для используемых контактов и показать приветственное сообщение на ЖК дисплее.

void setup() { lcd.begin(16,2); pinMode(ds_col, OUTPUT); pinMode(sh_col, OUTPUT); pinMode(st_col, OUTPUT); pinMode(ds_row, OUTPUT); pinMode(start, INPUT); ... .... .... ....

После этого в функции loop мы начнем игру.

void show_snake(int temp) { for(int n=0;n<temp;n++) { int r,c; for(int k=0;k<21;k++) { ... .... .... ....

В программе мы будем использовать следующие функции для считывания направления движения змейки от кнопок.

void read_button() { if(!digitalRead(left)) { move_r=0; move_c!=-1 ? move_c=-1 : move_c=1; while(!digitalRead(left)); ... .... .... ....

Далее представлен полный текст программы.

#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(13,12,11,10,9,8);
#define ds_col 15
#define sh_col 16
#define st_col 14
#define ds_row 17
#define start 3
#define up 2
#define down 5
#define left 4
#define right 6
char Col[21],Row[21],move_c,move_r;
int colum_data(int temp)
{
  switch(temp)
  {
   case 1: return 1;break;
   case 2: return 2; break;
   case 3: return 4; break;
   case 4: return 8; break;
   case 5: return 16; break;
   case 6: return 32; break;
   case 7: return 64; break;
   case 8: return 128; break;
   default: return 0; break;
  }
}
int row_data(int temp)
{
  switch(temp)
  {
   case 1: return 1;break;
   case 2: return 2; break;
   case 3: return 4; break;
   case 4: return 8; break;
   case 5: return 16; break;
   case 6: return 32; break;
   case 7: return 64; break;
   case 8: return 128; break;
   default: return 0; break;
  }
}
void read_button()
{
 if(!digitalRead(left))
 {
   move_r=0;
   move_c!=-1 ? move_c=-1 : move_c=1;
   while(!digitalRead(left));
 }
 if(!digitalRead(right))
 {
   move_r=0;
   move_c!=1 ? move_c=1 : move_c=-1;
   while(!digitalRead(right));
 }
 if(!digitalRead(up))
 {
   move_c=0;
   move_r!=-1 ? move_r=-1 : move_r=1;
   while(!digitalRead(up));
 }
 if(!digitalRead(down))
 {
   move_c=0;
   move_r!=1 ? move_r=1 : move_r=-1;
   while(!digitalRead(down));
 }
}
void show_snake(int temp)
{
 for(int n=0;n<temp;n++)
 {
   int r,c;
  for(int k=0;k<21;k++)
  {
   int temp1=Col[k];
   c=colum_data(temp1);
   int temp2=Row[k];
   r=0xff-row_data(temp2);
   for(int i=0;i<8;i++)
   {   
         int ds=(c & 0x01);
         digitalWrite(ds_col, ds);
         ds=(r & 0x01);
         digitalWrite(ds_row, ds);
         digitalWrite(sh_col, HIGH);
         c>>=1;
         r>>=1;
         digitalWrite(sh_col, LOW);
    }
    digitalWrite(st_col, HIGH);
    digitalWrite(st_col, LOW);
    read_button();
    delayMicroseconds(500);
  }
 }
}
void setup()
{   
    lcd.begin(16,2);
    pinMode(ds_col, OUTPUT);
    pinMode(sh_col, OUTPUT);
    pinMode(st_col, OUTPUT);
    pinMode(ds_row, OUTPUT);
    pinMode(start, INPUT);
    pinMode(up, INPUT);
    pinMode(down, INPUT);
    pinMode(left, INPUT);
    pinMode(right, INPUT);
    digitalWrite(up, HIGH);
    digitalWrite(down, HIGH);
    digitalWrite(left, HIGH);
    digitalWrite(right, HIGH);
    digitalWrite(start, HIGH);
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("  Snake game    ");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("Circuit Digest  ");
    delay(2000);
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("   Press Start  ");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("     To Play    ");
    delay(2000);
}
void loop()
{
  int j,k,Speed=40,score=0;
  j=k=move_c=0;
  move_r=1;
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Score: ");
  lcd.print(score);
  while(1)
  {
   for(int i=3;i<21;i++)
   {
     Row[i]=100;
     Col[i]=100;
   }
   Row[0]=rand()%8+1;
   Col[0]=rand()%8+1;
   Row[1]=1;
   Col[1]=1;
   Row[2]=2;
   Col[2]=1;
   j=2,k=1;
   while(k==1)
   {
    move_c=0;
    move_r=1;
    show_snake(1);
    lcd.setCursor(7,0);
    lcd.print(score);
    if(!digitalRead(start))
    {
     k=2;
     Speed=40;
     score=0;
    }
   }
  
  while(k==2)
  {
        show_snake(Speed);
        if(Row[1]>8 || Col[1]>8 || Row[1]<0 || Col[1]<0)
        {
         Row[1]=1;
         Col[1]=1;
         k=1;
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("Game Over");
         delay(5000);
         score=0;
         lcd.clear();
         lcd.setCursor(0,0);
         lcd.print("Score: ");
         lcd.print(score);
        }
        if(Row[0]==Row[1]+move_r  &&  Col[0]==Col[1]+move_c)
       {
         j++;
         Speed-=2;
         score=score+5;
         lcd.setCursor(7,0);
         lcd.print(score);
         Row[0]=rand()%8+1;
         Col[0]=rand()%8+1;
  }
  for(int i=j;i>1;i--)
  {
   Col[i]=Col[i-1];
   Row[i]=Row[i-1];
  }
  Col[1]=Col[2]+move_c;
  Row[1]=Row[2]+move_r;
  }
  }
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

#include<LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(13,12,11,10,9,8);

#define ds_col 15

#define sh_col 16

#define st_col 14

#define ds_row 17

#define start 3

#define up 2

#define down 5

#define left 4

#define right 6

char Col[21],Row[21],move_c,move_r;

int colum_data(int temp)

{

switch(temp)

{

case 1: return 1;break;

case 2: return 2; break;

case 3: return 4; break;

case 4: return 8; break;

case 5: return 16; break;

case 6: return 32; break;

case 7: return 64; break;

case 8: return 128; break;

default: return 0; break;

}

int row_data(int temp)

{

switch(temp)

{

case 1: return 1;break;

case 2: return 2; break;

case 3: return 4; break;

case 4: return 8; break;

case 5: return 16; break;

case 6: return 32; break;

case 7: return 64; break;

case 8: return 128; break;

default: return 0; break;

}

void read_button()

{

if(!digitalRead(left))

{

move_r=0;

move_c!=-1 ? move_c=-1 : move_c=1;

while(!digitalRead(left));

}

if(!digitalRead(right))

{

move_r=0;

move_c!=1 ? move_c=1 : move_c=-1;

while(!digitalRead(right));

}

if(!digitalRead(up))

{

move_c=0;

move_r!=-1 ? move_r=-1 : move_r=1;

while(!digitalRead(up));

}

if(!digitalRead(down))

{

move_c=0;

move_r!=1 ? move_r=1 : move_r=-1;

while(!digitalRead(down));

}

void show_snake(int temp)

{

for(int n=0;n<temp;n++)

{

int r,c;

for(int k=0;k<21;k++)

{

int temp1=Col[k];

c=colum_data(temp1);

int temp2=Row[k];

r=0xff-row_data(temp2);

for(int i=0;i<8;i++)

{

int ds=(c & 0x01);

digitalWrite(ds_col, ds);

ds=(r & 0x01);

digitalWrite(ds_row, ds);

digitalWrite(sh_col, HIGH);

c>>=1;

r>>=1;

digitalWrite(sh_col, LOW);

}

digitalWrite(st_col, HIGH);

digitalWrite(st_col, LOW);

read_button();

delayMicroseconds(500);

}

void setup()

{

lcd.begin(16,2);

pinMode(ds_col, OUTPUT);

pinMode(sh_col, OUTPUT);

pinMode(st_col, OUTPUT);

pinMode(ds_row, OUTPUT);

pinMode(start, INPUT);

pinMode(up, INPUT);

pinMode(down, INPUT);

pinMode(left, INPUT);

pinMode(right, INPUT);

digitalWrite(up, HIGH);

digitalWrite(down, HIGH);

digitalWrite(left, HIGH);

digitalWrite(right, HIGH);

digitalWrite(start, HIGH);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" Snake game ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Circuit Digest ");

delay(2000);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" Press Start ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(" To Play ");

delay(2000);

}

void loop()

{

int j,k,Speed=40,score=0;

j=k=move_c=0;

move_r=1;

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Score: ");

lcd.print(score);

while(1)

{

for(int i=3;i<21;i++)

{

Row[i]=100;

Col[i]=100;

}

Row[0]=rand()%8+1;

Col[0]=rand()%8+1;

Row[1]=1;

Col[1]=1;

Row[2]=2;

Col[2]=1;

j=2,k=1;

while(k==1)

{

move_c=0;

move_r=1;

show_snake(1);

lcd.setCursor(7,0);

lcd.print(score);

if(!digitalRead(start))

{

k=2;

Speed=40;

score=0;

}

while(k==2)

{

show_snake(Speed);

if(Row[1]>8 || Col[1]>8 || Row[1]<0 || Col[1]<0)

{

Row[1]=1;

Col[1]=1;

k=1;

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Game Over");

delay(5000);

score=0;

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Score: ");

lcd.print(score);

}

if(Row[0]==Row[1]+move_r && Col[0]==Col[1]+move_c)

{

j++;

Speed-=2;

score=score+5;

lcd.setCursor(7,0);

lcd.print(score);

Row[0]=rand()%8+1;

Col[0]=rand()%8+1;

}

for(int i=j;i>1;i--)

{

Col[i]=Col[i-1];

Row[i]=Row[i-1];

}

Col[1]=Col[2]+move_c;

Row[1]=Row[2]+move_r;

}

Видео, демонстрирующее работу схемы

(1 голосов, оценка: 5,00 из 5)

Загрузка...

3 752 просмотров

Необходимые компоненты

Общие принципы построения устройства для игры в змейку

Работа схемы

Исходный код программы

Видео, демонстрирующее работу схемы

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ