简单的掷骰子草图开源分享

描述

掷骰子，第 1 部分

我最近为我的孙子制作了一个简单的掷骰子草图，供他在玩棋盘游戏时使用。他对结果非常满意，但我认为分享“掷骰子”草图并提供另一种掷两个骰子的版本可能会对其他人有所启发（请参阅掷骰子，第 2 部分文章）。

在本文中，我提供了两个“掷骰子”草图的第 1 部分 - 掷一个骰子。第 1 部分模具草图和组件的设计非常简单——它使用 7 个 LED 代表标准模具的六个面/侧面中每一个上的每个标准点图案和一个简单连接的按钮开关。

如果您想知道为什么使用七个而不是六个 LED，那是因为需要七个 LED 来反映传统标准裸片所有面的所有可能布局组合（见下文）。七个 LED 中的每一个都映射并连接到微控制器数字 IO 端口。对于单个裸片，这没问题，但如果我们开始考虑添加两个或更多裸片，那么不行，需要太多的微控制器端口。但不用担心，这就是“掷骰子，第 2 部分”文章加快步伐并展示我们如何使用低成本串行并行输入/输出 IC（例如 74HC595 IC）来实现这一点，以添加尽可能多的骰子我们想要。但是，对于本文的第 1 部分，我们首先将一个裸片及其 LED 直接连接到微控制器。让我们开始看这第 1 部分的文章..

设计 - 硬件

发光二极管

如上所述，电路设计具有 7 个 LED 和一个按钮开关。本设计中使用了七个 LED，这样我们就可以将它们布置在面包板上的物理排列中，以反映传统六面模具每个面/侧面的点（点）布局，因此：

每个芯片侧面/面的 pip LED 布局 - X 为开，0 为关

 

我最终得到的面包板安排是：

半尺寸面包板是理想的

 

我决定使用不同颜色的 LED 只是为了增加一点趣味性，但任何颜色都可以。我为不同颜色的短跳线道歉，因为我从我的跳线套件中选择的是有限的。需要注意的是，这些跳线连接到每个 LED 正极端子，然后沿着面包板进一步连接到微控制器连接线。如果没有这些跳线，LED 就会被电线弄得乱七八糟，因此耐心地连接电路板是值得的。

作为参考，LED 到微控制器数字引脚分配如下（请注意，面包板上 LED 的方向如上图所示）：

• 右下方（红色）LED - 数字引脚 2

• 底部中间（绿色）LED - 数字引脚 3

• 左下方（蓝色）LED - 数字引脚 4

• 中间（黄色）LED - 数字引脚 5

• 右上角（红色）LED - 数字引脚 6

• 顶部中间（绿色）LED - 数字引脚 7

• 向左（蓝色）LED - 数字引脚 8

• 最后，按钮开关连接到数字引脚 9

按钮开关

设计中使用了一个按钮开关，以便在按下和释放时启动新的掷骰子动作。草图使用ez_switch_lib简化设计的库。该ez_switch_lib 实例针对单个开关进行初始化，并在设置（add_switch功能）中进一步定义为一个按钮开关，只需简单地连接而无需下拉电阻。请注意，该add_switch 函数的参数包括两个库宏 - ' button_switch' 和 ' circuit_C2'。这些在ez_switch_lib 头文件 (.h) 中定义，因此只需引用即可。

声明库、创建实例并添加/创建按钮开关后，所需要做的就是不断测试在主循环中完成的开关状态。如果按下并释放按钮开关，switched则返回状态“”（也是ez_switch_lib 库的定义宏）。

按钮开关可以位于面包板上任何方便的地方，并根据示意图接线。我设法将它挤压在左侧边缘，这样可以轻松访问。有关组件布局的图表，请参见示意图。

设计 - 素描

在解释草图的中心部分之前，我应该提一下，我在其中包含了一个心跳监视器，它旨在以 1 赫兹的频率（每个周期 1 个周期）闪烁内置微控制器 LED（LED_BUILTIN通常在引脚 13 上）第二）。这提供了草图正在运行（或未运行）的一些物理指示。如果不需要草图的这一方面，则可以通过将心跳声明部分中的宏定义设置为“ false”来禁用它。即设置' #define heart_beat_on false'。心跳监视器的关联数据是：

// Define heart beat data...
//
#define heart_beat_pin   LED_BUILTIN  // digital pin for heart beat LED
#define heart_beat_on    true         // determines if the implementation uses the heartbeat
long unsigned heart_beat_freq = 1000; // time(milliseconds) of heart beat frequency
long unsigned heart_beat_on_off_time; // the time the LED is on and off - 1/2 frequency
long unsigned last_heart_beat_time;   // time in milliseconds of last heart beat status change
bool heart_beat_status = HIGH;        // current status of heart beat, start high 

我已经提到代码使用板载 LED ( LEDBUILTIN) 以及如何在不需要时禁用监视器，但是如果您希望改变监视器的频率，请将变量“ heart_beat_freq”编辑为每个周期的总数第二个愿望。请注意，一个完整的周期是打开然后关闭，因此闪光率会自动计算为所选频率的 1/2。

该heart_beat 功能很简单，但心跳只有在定期调用该功能时才会运行。因此，如草图所示，应在整个代码中调用它。

继续，草图通过监视连接的按钮开关是否被按下来运行。按钮开关是使用库配置的，该ez_switch_lib 库从草图设计中消除了去抖动的任何麻烦。要访问ez_switch_lib 项目中心文章并下载库文件，请点击此链接 - ez_switch_lib。

要合并库，请在本地 Arduino/libraries 目录下创建一个名为“ ez_switch_lib”的目录，然后从项目中心文章将三个文件下载到该目录中：

1.ez_switch_lib.h

2.ez_switch_lib.cpp

3.keywords.txt

现在让我们看看草图的其他主要部分：

图书馆宣言和启动

开关库声明如下：

#include 

并通过以下方式启动单个开关：

Switches my_switches(1); 

在这里，我们创建了一个开关实例，其大小仅适用于一个开关，并使用“ my_switches”作为其实例名称。我们还没有定义它的类型（参见 参考资料setup）。

setup - setup 函数初始化草图所需的一切：

• add_switch()我们使用该功能设置按钮开关。这具有三个参数 - 开关类型、开关引脚和电路类型，其中开关类型由库保留宏“ button_switch”定义，开关引脚定义为“ button_switch_pin”，我们决定在草图中使用的数字引脚 (12)，和由库保留宏“”定义的电路类型circuit_C2。这会通知开关库，开关无需 10k 欧姆下拉电阻即可简单接线。

• 声明的 LED 和

• 心跳监视器

需要注意的是，按钮开关的分配过程已验证成功。如果出于任何原因无法分配开关，则草图将终止。如果已配置心跳监视器并且观察到未运行（闪烁），则会看到这一点。' button_switch_pin' 参数的值由草图宏定义。

announce_throw - 此函数在掷骰子（按下按钮开关）之间调用，并显示骰子的短频闪模式以指示掷骰即将开始。

该函数执行两个频闪周期，点亮由映射到 LED 的数字端口定义的每个 LED。模式是任意的，可以配置成任何想要的。

void announce_throw() {
 uint8_t led;
 // Start by clearing down the existing die pips/score
 clear_pips();
 for (uint8_t cycle = 1; cycle <= 2; cycle++) {// do 2 cycles
   for (uint8_t led = 0; led < max_leds; led++) {
     digitalWrite(pip_pins[led], HIGH);
     digitalWrite(pip_pins[max_leds - led - 1], HIGH);
     delay(60);
     heart_beat(); // keep pumping the heart beat timer whilst doing the announcing the throw
     digitalWrite(pip_pins[led], LOW);
     digitalWrite(pip_pins[max_leds - led - 1], LOW);
     delay(20);
     heart_beat(); // keep pumping the heart beat timer whilst doing the announcing the throw
   }
 }
}

throw the die - 该throw_die()函数首先“宣布”即将开始掷骰子，方法是通过调用该announce_throw()函数在两个周期内对七个 LED 中的每一个进行频闪。

此后，该函数在每次调用时重置随机种子，然后在 0-5（或现实世界中的 1-6）范围内确定投掷值（骰子的随机面/面）。

使用此值，该函数然后检查是否为该面的每个点定义了 LED，如果是，则点亮关联的 LED。

...
#define faces_per_die      6
#define max_pips_per_face  6
uint8_t pip_patterns[faces_per_die][max_pips_per_face] = {
// LEDs that represent die pip patterns, faces/side 1-6 (array index 0-5) across 7 leds
 5, 0, 0, 0, 0, 0, // 1 pip, just the central LED
 3, 7, 0, 0, 0, 0, // 2 pips, each central two outer LEDs
 2, 5, 8, 0, 0, 0, // 3 pips, diagonal LEDs
 2, 4, 6, 8, 0, 0, // 4 pips, each corner LED
 2, 4, 5, 6, 8, 0, // 5 pips, all LEDs
 2, 3, 4, 6, 7, 8, // 6 pips, each outer column of 3 LEDs
};
...
void throw_die() {
  announce_throw();   // 'announce' the throw of the die
  randomSeed(analogRead(A0) * 31 +
            analogRead(A1) * 37 +
            random(1023, 10000)); // keep changing the seed
  uint8_t die_face = (random(1, 104640) % faces_per_die); // range 0-(faces_per_die-1)
  // Now display the pips on the die
  for (uint8_t column = 0; column < max_pips_per_face; column++) {
    uint8_t led = pip_patterns[die_face][column];
    if (led != 0) {
      // A pip LED is defined so illuminate it
      digitalWrite(led, HIGH);
    }
  }
}

主循环- 草图的主循环非常简单，并使用read_switch 函数 ( myswitches.read_switch(switch_id)) 不断循环检查按钮开关的状态。仅当检测到按下/释放周期（开关读取函数返回值“ ”）时，才会通过调用该函数switched来执行掷骰子操作：throw_die()

void loop() {
 do {
   heart_beat(); // keep pumping the heart beat timer every cycle
   if (my_switches.read_switch(switch_id) == switched) {
     // the value 'switched' is defined by ez_switch_lib.h
     // Switch has been pressed and released, so throw the die...
     throw_die();
   }
 } while (true);
}

结论

就是这样，我希望您在棋盘游戏中使用它会得到一些乐趣，但如果您想使用多个骰子，那么为什么不探索第2 部分文章，该文章提供了连接两个或更多骰子的替代方法。