Arduino Projekt: Pong Spiel: Unterschied zwischen den Versionen
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* Ein Punkt (Ball) bewegt sich auf dem Bildschirm hin und her. | * Ein Punkt (Ball) bewegt sich auf dem Bildschirm hin und her. | ||
* Jeder der beiden Spieler steuert einen senkrechten Strich (Schläger), den er mit zwei Tastern nach oben und unten steuern kann. | * Jeder der beiden Spieler steuert einen senkrechten Strich (Schläger), den er mit zwei Tastern nach oben und unten steuern kann. | ||
* | * Wenn die linke oder rechte Wand berührt wird, erhält der Gegner einen Punkt.<br> | ||
⇒ Für den Fall, dass kein Arduino zur Verfügung steht | ⇒ Für den Fall, dass '''kein Arduino''' zur Verfügung steht oder '''Materialien''' nicht vorhanden sind. Kann dieser '''webbasierter Arduino Emulator''' verwendet werden. [https://wokwi.com/projects/new/arduino-uno [klicken]] | ||
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== Aufbau Schaltung == | == Aufbau Schaltung == | ||
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Bevor mit der Programmierung begonnen werden kann, muss die Schaltung des Projekts aufgebaut werden. | Bevor mit der Programmierung begonnen werden kann, muss die Schaltung des Projekts aufgebaut werden. | ||
==Programmierung== | ==Programmierung== | ||
Es ist wichtig, die [[Programmierrichtlinien Einsteiger|['''Programmierrichtlinien''']]] beim Programmieren einzuhalten. | Es ist wichtig, die [[Programmierrichtlinien Einsteiger|['''Programmierrichtlinien''']]] beim Programmieren einzuhalten.<br><br> | ||
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=== Initialisierung Arduino=== | === Initialisierung Arduino=== | ||
'''1. Taster initialisieren'''<br> | '''1. Taster initialisieren'''<br> | ||
Zuerst müssen Sie allen vier Tastern einen Pin am Arduino zugewiesen werden. Diese | Zuerst müssen Sie allen vier Tastern einen Pin am Arduino zugewiesen werden. Diese können Sie beliebig an den digitalen Schnittstellen anschließen.<br> | ||
Danach werden die Pins mit [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Pulsierende_LED)#pinMode() '''<code>pinMode();</code>'''] und [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#digitalWrite() '''<code>digitalWrite();'''</code>] initialisiert. | Danach werden die Pins mit [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Pulsierende_LED)#pinMode() '''<code>pinMode();</code>'''] und [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#digitalWrite() '''<code>digitalWrite();'''</code>] initialisiert. | ||
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'''2. OLED Display initialisieren''' <br> | '''2. OLED Display initialisieren''' <br> | ||
Nutzen Sie die [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_Pong_Spiel)#OLED_Display <code>'''Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);'''</code>] Funktion. | |||
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=== Bewegter Ball=== | === Bewegter Ball=== | ||
Damit der Ball sich auf dem Display bewegt, benötigt | Damit der Ball sich auf dem Display bewegt, benötigt Sie eine '''Rechenfunktion'''.<br> | ||
'''Tipp: ''' Rechnen Sie den X und Y Wert + 1 und erstellen Sie eine neue Variable. | '''Tipp: ''' Rechnen Sie den X und Y Wert + 1 und erstellen Sie eine neue Variable. | ||
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<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small"> | <syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small"> | ||
bool update = false; // Ein bool enthält einen von zwei Werten, true oder false | |||
unsigned long time = millis(); // Zeit-Variable | |||
static bool UP_STATE = false; | |||
static bool DOWN_STATE = false; | |||
static bool UP_STATE_TWO = false; | |||
static bool DOWN_STATE_TWO = false; | |||
UP_STATE |= (digitalRead(UP_BUTTON) == LOW); // Taster auslesen | |||
DOWN_STATE |= (digitalRead(DOWN_BUTTON) == LOW); | |||
UP_STATE_TWO |= (digitalRead(UP_BUTTON_TWO) == LOW); | |||
DOWN_STATE_TWO |= (digitalRead(DOWN_BUTTON_TWO) == LOW); | |||
if (update) // Wenn Variable = true wird display.display(); ausgeführt | if (update) // Wenn Variable = true wird display.display(); ausgeführt | ||
display.display(); | |||
} | } | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
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'''Tipp: '''<br> | '''Tipp: '''<br> | ||
# Der Ablauf ist ähnlich wie beim Ball, nur wird die if-Bedingung von den Tastern betätigt. | # Der Ablauf ist ähnlich wie beim Ball, nur wird die if-Bedingung von den Tastern betätigt. | ||
# Zusätzlich müssen noch die Schläger auf dem Display mit der Funktion <br> <code>'''display.drawFastVLine(PLAYER_ONE_X, | # Zusätzlich müssen noch die Schläger auf dem Display mit der Funktion <br> <code>'''display.drawFastVLine(PLAYER_ONE_X, playerOne_y, PADDLE_HEIGHT, BLACK);'''</code> angezeigt werden. | ||
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<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small"> | <syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small"> | ||
/* Spieler 1 Paddel */ | /* Spieler 1 Paddel */ | ||
display.drawFastVLine(PLAYER_ONE_X, | display.drawFastVLine(PLAYER_ONE_X, playerOne_y, PADDLE_HEIGHT, BLACK); | ||
if ( | if (UP_STATE) | ||
{ | |||
playerOne_y -= 1; | |||
} | } | ||
if ( | if (DOWN_STATE) | ||
{ | |||
playerOne_y += 1; | |||
} | } | ||
UP_STATE = DOWN_STATE = false; | |||
if (playerOne_y < 1) playerOne_y = 1; // Um nicht aus dem Bildschirm zu gelangen | |||
if (playerOne_y + PADDLE_HEIGHT > 63) playerOne_y = 63 - PADDLE_HEIGHT; | |||
display.drawFastVLine(PLAYER_ONE_X, playerOne_y, PADDLE_HEIGHT, WHITE); | |||
update = true; | |||
/* Spieler 2 Paddel */ | /* Spieler 2 Paddel */ | ||
display.drawFastVLine(PLAYER_TWO_X, | display.drawFastVLine(PLAYER_TWO_X, playerTwo_y, PADDLE_HEIGHT, BLACK); | ||
if ( | if (UP_STATE_TWO) | ||
{ | |||
playerTwo_y -= 1; // Paddle 1 nach unten | |||
} | } | ||
if ( | if (DOWN_STATE_TWO) | ||
{ | |||
playerTwo_y += 1; // Paddle 1 nach oben | |||
} | } | ||
UP_STATE_TWO = DOWN_STATE_TWO = false; | |||
if ( | if (playerTwo_y < 1) playerTwo_y = 1; // Um nicht aus dem Bildschirm zugelangen | ||
if ( | if (playerTwo_y + PADDLE_HEIGHT > 63) playerTwo_y = 63 - PADDLE_HEIGHT; | ||
display.drawFastVLine(PLAYER_TWO_X, | display.drawFastVLine(PLAYER_TWO_X, playerTwo_y, PADDLE_HEIGHT, WHITE); | ||
if (update) //hierhin verschieben | |||
display.display(); | |||
} | } | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
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DOWN_STATE |= (digitalRead(DOWN_BUTTON) == LOW); | DOWN_STATE |= (digitalRead(DOWN_BUTTON) == LOW); | ||
UP_STATE_TWO |= (digitalRead(UP_BUTTON_TWO) == LOW); | UP_STATE_TWO |= (digitalRead(UP_BUTTON_TWO) == LOW); | ||
DOWN_STATE_TWO |= (digitalRead(DOWN_BUTTON_TWO) == LOW); | |||
/* Neue Ballposition */ | /* Neue Ballposition */ | ||
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</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
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[https://github.com/shveytank/Arduino_Pong_Game Quelle] | |||
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'''→ zurück zum Hauptartikel: [[Konzipierung_und_Evaluierung_von_Arduino-Projekten_verschiedener_Schwierigkeitsgrade_für_die_Lehre | BA: Arduino-Projekte für die Lehre]]''' | '''→ zurück zum Hauptartikel: [[Konzipierung_und_Evaluierung_von_Arduino-Projekten_verschiedener_Schwierigkeitsgrade_für_die_Lehre | BA: Arduino-Projekte für die Lehre]]''' |
Aktuelle Version vom 12. September 2023, 07:10 Uhr
Autor: Justin Frommberger
Aufgabenstellung
Das Ziel dieses Projektes ist, ein eigenes Pong-Spiel umzusetzen.
- Ein Punkt (Ball) bewegt sich auf dem Bildschirm hin und her.
- Jeder der beiden Spieler steuert einen senkrechten Strich (Schläger), den er mit zwei Tastern nach oben und unten steuern kann.
- Wenn die linke oder rechte Wand berührt wird, erhält der Gegner einen Punkt.
⇒ Für den Fall, dass kein Arduino zur Verfügung steht oder Materialien nicht vorhanden sind. Kann dieser webbasierter Arduino Emulator verwendet werden. [klicken]
[Abb. 2: UML]
Benötigte Materiallien
Nr. | Anz. | Beschreibung | Bild |
---|---|---|---|
① | 1 | Funduino Arduino UNO R3 | |
② | 1 | Typ 2 | |
③ | 14+ | Jumperkabel, männlich/männlich | |
④ | 1 | Steckbrett | |
⑤ | 4 | Taster | |
⑥ | 1 | 0.96 I2C OLED Display |
Vorab wichtig zu wissen!
OLED Display:
Beim UNO R3 gibt es dafür oberhalb des Pin 13 einen SDA und SCL Pin, alternativ können auch die analogen Pins A4 (SDA) und A5 (SCL) verwendet werden.
VCC | Pin für die Spannungsversorgung, anzuschließen an den 5V Pin des Mikrocontrollers |
GND | Ground-Pin, anzuschließen an den GND Pin des Mikrocontrollers |
SDA | Überträgt Daten oder Adressen |
SCL | Überträgt den Takt |
Aufbau Schaltung
In Abbildung 4 wird die Schaltung für das Projekt "Arduino Pong Spiel" dargestellt.
Bevor mit der Programmierung begonnen werden kann, muss die Schaltung des Projekts aufgebaut werden.
Programmierung
Es ist wichtig, die [Programmierrichtlinien] beim Programmieren einzuhalten.
Wenn Sie Fragen zur Programmierung haben, finden Sie die Antworten in den [Grundkenntnissen].
Bibliotheken einfügen
Downloaden Sie die Bibliotheken für das OLED Display [SSD10306] und [GFX].
Benötigt wird:
- Kommunikation zum I2C/TWI Gerät:
Wire.h
- Kommunikation mit dem SPI Gerät:
SPI.h
- Adafruit GFX Grafik:
Adafruit_GFX.h
- 128x64 and 128x32 OLEDs Displays:
Adafruit_SSD1306.h
[Quelltext 1: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
Initialisierung Arduino
1. Taster initialisieren
Zuerst müssen Sie allen vier Tastern einen Pin am Arduino zugewiesen werden. Diese können Sie beliebig an den digitalen Schnittstellen anschließen.
Danach werden die Pins mit pinMode();
und digitalWrite();
initialisiert.
[Quelltext 2: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
2. OLED Display initialisieren
Nutzen Sie die Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
Funktion.
[Quelltext 3: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
3. Variablen initialisieren
Auch können vorab Variablen bestimmt werden, die für die Programmierung benötigt werden.
- Die Größe des Displays und die Ball Rate
- Zwei Variablen für eine Punkteanzeige
- BALL_RATE ist die Rate in Millisekunden, mit der der Ball aktualisiert werden soll.
- Höhere Zahl: langsamerer Ball
- Niedrigere Zahl: schnellerer Ball
[Quelltext 4: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
4. Position vom Ball, Paddle und Spieler auf dem Display festlegen
- Benötigte Postionen sind: Ball, Spieler 1 (playerOne) und Spieler 2 (playerTwo).
- Benötigt wird eine Update-Variable, um den Ball zu bewegen.
- Dieser Werte können nach Geschmack angepasst werden.
[Quelltext 5: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
Display hochfahren
Um später zu sehen, wo Sie welche Objekte platziert hat, muss das Display hochgefahren werden.
Zusätzlich wird beim Start vom Display ein Timer gesetzt, dieser wird für die Bewegung vom Ball benötigt.
Benötigt wird: display.display();
und mills();
zum Zeitauslesen.
[Quelltext 6: Pong.ino
]
AusklappenLösung Code |
Display Spielname anzeigen
Als optionale Zusatzaufgabe können Sie den Namen Pong Spiel auf dem Display anzeigen lassen.
Tipp: Hierfür werden die display.set();
und display.println();
Funktionen benötigt.
[Quelltext 7: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
Display Punkteanzeige
Um die Punktanzeige ins Spiel mit einzubringen, werden zwei Methoden benötigt.
- Die erste Methode soll die Zahlen auf dem Display anzeigen.
- Die zweite Methode soll die erstellen Zahlen wieder löschen, um das nächste Ergebnis korrekt anzuzeigen.
Tipp: Hierfür werden die display.set();
und display.println();
Funktionen benötigt.
[Quelltext 8: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
Bewegter Ball
Damit der Ball sich auf dem Display bewegt, benötigt Sie eine Rechenfunktion.
Tipp: Rechnen Sie den X und Y Wert + 1 und erstellen Sie eine neue Variable.
[Quelltext 9: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
1. Wände erkennen
Damit der Ball wie gewünscht von den Wänden abprallt, müssen die Wände bei Berührung mit einer if-Bedingung()
abgefragt werden.
- Wenn der Ball auf eine Wand trifft, muss die Richtung vom Ball geändert werden.
- Zusätzlich soll der Spieler einen Punkt bekommen, wenn die linke oder rechte Wand berührt wurde.
Tipp: Wenn die X oder Y Position von der Wand erreicht wurde, negieren Sie den Addierer.
[Quelltext 10: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
2. Paddel erkennen
Auch muss der Ball, wenn er den Schläger berührt, seine Richtung ändern.
Tipp: Die Position von den Paddeln muss kleiner sein als die Position vom Ball.
[Quelltext 11: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
3. Neue Ballposition anzeigen
Nun kann sich der Ball bewegen, muss aber noch auf dem Display als Pixel angezeigt und die alten Pixel wieder gelöscht werden.
Außerdem müssen die neuen Variablen übertragen werden auf die alten, um weitere Abläufe zu ermöglichen.
Tipp: Nutze display.drawPixel(Name, Name, BLACK/WHITE);
.
[Quelltext 12: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
Boolean Taster
Um die Taster abzufragen und falsche Eingaben zu überprüfen, wird mit einem bool
programmiert.
Tipp:
- Neue Variablen für die Taster mit
bool
initialisieren. - Die alten und neuen Variablen auf
LOW
zu setzen, um die Taster schalten zu können. - Wenn die
bool
Variable = true
ist, soll das Display mitdisplay.display();
aktualisiert werden.
[Quelltext 13: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
Paddel Spieler
Der letzte Schritt ist, die Schläger mit den Tastern steuerbar zu machen.
Diese dürfen aber nicht aus dem Display gelangen.
Tipp:
- Der Ablauf ist ähnlich wie beim Ball, nur wird die if-Bedingung von den Tastern betätigt.
- Zusätzlich müssen noch die Schläger auf dem Display mit der Funktion
display.drawFastVLine(PLAYER_ONE_X, playerOne_y, PADDLE_HEIGHT, BLACK);
angezeigt werden.
[Quelltext 14: Pong.ino
]
AusklappenLösung |
Musterlösung
AusklappenLösung Code |
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