基于樹莓派的貪吃蛇游戲機(jī)

打造屬于你的掌上貪吃蛇游戲機(jī)

引言

在數(shù)字時(shí)代，電子游戲已經(jīng)成為了人們生活中不可或缺的一部分。從大型的游戲主機(jī)到便攜式游戲設(shè)備，游戲的形式和種類越來越豐富。今天，我們將通過一個(gè)有趣的項(xiàng)目，探索如何制作一款屬于自己的掌上游戲機(jī)。這個(gè)項(xiàng)目不僅涉及到硬件的組裝，還包括軟件的編程，是一個(gè)完整的DIY體驗(yàn)。

項(xiàng)目概述

該項(xiàng)目是一款基于 樹莓派的掌上游戲機(jī)，它配備了一個(gè) RGB 64x32 P3 矩陣面板，用于顯示游戲畫面。這款游戲機(jī)的設(shè)計(jì)靈感來源于經(jīng)典的貪吃蛇游戲，玩家可以通過方向按鈕控制貪吃蛇的移動(dòng)，目標(biāo)是吃掉屏幕上隨機(jī)出現(xiàn)的紅色點(diǎn)，同時(shí)避免貪吃蛇撞到自己。

硬件準(zhǔn)備

在開始制作之前，我們需要準(zhǔn)備以下硬件材料：

• 定制的PCB板：用于連接各個(gè)組件。
• Raspberry Pi PICO 2：作為游戲機(jī)的核心控制器。
• RGB 64x32 矩陣面板：用于顯示游戲畫面。
• IP5306 IC：用于電源管理。
• 10uF 電容：用于電源濾波。
• USB Micro 接口：用于充電和數(shù)據(jù)傳輸。
• 18650 鋰電池：為設(shè)備提供電源。
• 18650 電池座：用于固定電池。
• 按鈕：用于游戲控制。
• 3D 打印部件：用于組裝游戲機(jī)的外殼。

軟件準(zhǔn)備

除了硬件，我們還需要準(zhǔn)備以下軟件工具：

• Arduino IDE：用于編寫和上傳代碼到 樹莓派。
• Adafruit Protomatter 庫：用于控制 RGB 矩陣面板。

矩陣面板介紹

我們使用的 RGB 64x32 矩陣面板由 2048 個(gè) RGB LED 組成，排列成 64x32 的網(wǎng)格。這個(gè)面板通過 HUB75 接口與 Raspberry Pi PICO 2 連接，支持多種控制信號(hào)，包括 RGB 信號(hào)、地址信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)等。通過這個(gè)接口，我們可以實(shí)現(xiàn)行掃描和列掃描，從而控制每個(gè) LED 的顯示狀態(tài)。

控制器設(shè)計(jì)

PICO 驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)

PICO 驅(qū)動(dòng)板是整個(gè)游戲機(jī)的核心部分，它連接了 Raspberry Pi PICO 2 和矩陣面板。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)板時(shí)，我們首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)電路原理圖，將矩陣面板的 HUB75 接口與 PICO 的 GPIO 引腳連接起來。我們還添加了一個(gè) CON5 接口，用于連接按鈕，并通過 IP5306 IC 提供電源管理功能。

按鈕板設(shè)計(jì)

按鈕板的設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，它包含四個(gè)方向按鈕，每個(gè)按鈕的兩個(gè)引腳連接到 GND，另外兩個(gè)引腳連接到 PICO 的 GPIO 引腳。通過這種方式，我們可以檢測按鈕的按下事件，并將其作為游戲的輸入信號(hào)。

硬件組裝

PICO 驅(qū)動(dòng)板組裝

1. 焊接 SMD 組件：使用焊膏和熱風(fēng)槍，將所有的 SMD 組件焊接在 PCB 板上。
2. 安裝電池座：將 18650 電池座安裝在 PCB 板上，并焊接好連接線。
3. 安裝 USB 接口：將 USB Micro 接口安裝在 PCB 板上，并焊接好連接線。
4. 安裝按鈕：將四個(gè)方向按鈕安裝在按鈕板上，并焊接好連接線。
5. 連接矩陣面板：使用 HUB75 接口，將矩陣面板與 PICO 驅(qū)動(dòng)板連接起來。
   

游戲機(jī)外殼組裝

1. 3D 打印外殼：使用 3D 打印技術(shù)，打印出游戲機(jī)的外殼部件。
2. 安裝驅(qū)動(dòng)板：將 PICO 驅(qū)動(dòng)板安裝在游戲機(jī)外殼的背面。
3. 安裝按鈕板：將按鈕板安裝在游戲機(jī)外殼的一側(cè)。
4. 連接線纜：將驅(qū)動(dòng)板和按鈕板之間的線纜連接好，并固定在游戲機(jī)外殼內(nèi)。
   
   
   

軟件編程

游戲邏輯

游戲的核心邏輯是貪吃蛇的移動(dòng)和食物的生成。我們使用一個(gè)二維數(shù)組來表示游戲區(qū)域，每個(gè)數(shù)組元素代表一個(gè)像素點(diǎn)。貪吃蛇的身體由多個(gè)像素點(diǎn)組成，每次移動(dòng)時(shí)，蛇頭會(huì)根據(jù)玩家的輸入向前移動(dòng)一個(gè)像素點(diǎn)，蛇尾會(huì)相應(yīng)地減少一個(gè)像素點(diǎn)。當(dāng)蛇頭與食物的位置重合時(shí)，蛇的身體會(huì)增加一個(gè)像素點(diǎn)，同時(shí)生成一個(gè)新的食物位置。

游戲顯示

游戲的顯示部分通過 RGB 矩陣面板實(shí)現(xiàn)。我們使用 Adafruit Protomatter 庫來控制矩陣面板的顯示。每個(gè)像素點(diǎn)的顏色由 RGB 信號(hào)決定，通過控制 RGB 信號(hào)的強(qiáng)度，我們可以實(shí)現(xiàn)豐富的顏色效果。在游戲中，我們用綠色表示貪吃蛇的身體，紅色表示食物，白色表示分?jǐn)?shù)。

游戲控制

游戲的控制部分通過按鈕實(shí)現(xiàn)。我們使用四個(gè)方向按鈕來控制貪吃蛇的移動(dòng)方向。當(dāng)玩家按下某個(gè)方向按鈕時(shí)，按鈕的 GPIO 引腳會(huì)被拉低，PICO 檢測到這個(gè)信號(hào)后，會(huì)更新貪吃蛇的移動(dòng)方向。

測試與調(diào)試

在完成硬件組裝和軟件編程后，我們需要對(duì)游戲機(jī)進(jìn)行測試和調(diào)試。首先，我們需要檢查硬件連接是否正確，包括矩陣面板、按鈕板和電源的連接。然后，我們需要上傳代碼到 PICO，并觀察游戲的運(yùn)行情況。如果發(fā)現(xiàn)游戲中存在任何問題，如貪吃蛇的移動(dòng)不正?；虬粹o響應(yīng)不靈敏，我們需要對(duì)代碼進(jìn)行調(diào)試，找出問題的根源并加以解決。

結(jié)論

通過這個(gè)項(xiàng)目，我們成功地制作了一款屬于自己的掌上貪吃蛇游戲機(jī)。這個(gè)項(xiàng)目不僅鍛煉了我們的動(dòng)手能力，還讓我們對(duì)電子游戲的開發(fā)有了更深入的了解。雖然這個(gè)項(xiàng)目相對(duì)簡單，但它為我們提供了一個(gè)很好的起點(diǎn)，讓我們可以進(jìn)一步探索更復(fù)雜的游戲開發(fā)和硬件設(shè)計(jì)。

希望你喜歡這個(gè)項(xiàng)目，并在構(gòu)建過程中找到樂趣！如果你有任何問題或需要幫助，歡迎在評(píng)論區(qū)交流。

作者：Svan.

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