Эксперимент 54. Управление кладовщиком

Научим кладовщика двигаться при нажатии на кнопки «вверх», «вниз», «влево» и «вправо».

Подключим кнопки к микроконтроллеру. Три кнопки подтянуты к земле, а одна к питанию. Это сделано специально, чтобы обеспечить условия для правильной загрузки микроконтроллера. Микроконтроллер при включении проверяет состояние некоторых выводов и на основании этого принимает решение о режиме работы — выполнение программы или переход в режим перепрошивки. Для нормального режима работы необходимо, чтобы уровень сигнала на выводе 15 был низким, а на 2 и 0 был высоким. Чтобы соблюсти эти условия и пришлось подключить кнопки по-разному.

Схема эксперимента

Рисунок 1. Монтажная схема эксперимента с 8 выводами

Рисунок 2. Монтажная схема эксперимента с 11 выводами

Программный код эксперимента

Exp54.ino
  1. #include <SPI.h>
  2. #include <Adafruit_ST7735.h>
  3. #include "LittleFS_ImageReader.h" 
  4.  
  5. #define PIN_CS  2
  6. #define PIN_DC  4
  7. #define PIN_RST 5
  8.  
  9. Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(PIN_CS,  PIN_DC, PIN_RST);
  10. LittleFS_ImageReader reader;
  11.  
  12. bool Map[10][8] = {
  13.   {1,1,0,1,1,1,0,1},
  14.   {0,1,1,1,1,1,1,0},
  15.   {1,1,0,0,0,1,1,1},
  16.   {0,1,0,1,0,1,0,1},
  17.   {0,1,0,0,0,1,0,1},
  18.   {1,1,1,1,0,0,0,1},
  19.   {1,0,0,0,0,0,0,1},
  20.   {1,0,0,0,1,0,0,1},
  21.   {1,0,0,0,1,1,1,1},
  22.   {1,1,1,1,1,0,0,0}
  23. };
  24.  
  25. struct Pos {
  26.   int x = 0;
  27.   int y = 0;
  28.  
  29.   bool operator == (const Pos &pos) const {
  30.     return x == pos.x && y == pos.y;
  31.   }
  32. };
  33.  
  34. class Box {
  35.   private:
  36.     Adafruit_ST7735 *tft_ptr;
  37.     LittleFS_ImageReader *reader_ptr;
  38.     Pos pos;
  39.     String picture = "/box.bmp";
  40.     String picture_on_gate = "/boxngate.bmp";
  41.     bool on_gate = false;
  42.  
  43.   public:
  44.     Box(Adafruit_ST7735 *_tft_ptr, LittleFS_ImageReader *_reader_ptr, int x, int y) {
  45.       tft_ptr = _tft_ptr;
  46.       reader_ptr = _reader_ptr;
  47.       pos.x = x;
  48.       pos.y = y;
  49.     }  
  50.  
  51.     void draw() {
  52.       if (on_gate) reader_ptr->drawBMP(picture_on_gate, *tft_ptr, pos.x * 16, pos.y * 16);
  53.       else reader_ptr->drawBMP(picture, *tft_ptr, pos.x * 16, pos.y * 16); 
  54.     }
  55.  
  56.     void setOnGate(bool state) {
  57.       on_gate = state;
  58.     }
  59.  
  60.     bool getOnGate() const {
  61.       return on_gate;
  62.     }
  63.  
  64.     Pos getPos() const {
  65.       return pos;
  66.     }
  67.  
  68.     void setPos(Pos _pos) { 
  69.       pos.x = _pos.x;
  70.       pos.y = _pos.y;
  71.       draw();
  72.     }
  73. };        
  74.  
  75. class Gate {
  76.   private:
  77.     Adafruit_ST7735 *tft_ptr;
  78.     LittleFS_ImageReader *reader_ptr;
  79.     Pos pos;
  80.     String picture  = "/gate.bmp";
  81.  
  82.   public:
  83.     Gate(Adafruit_ST7735 *_tft_ptr, LittleFS_ImageReader *_reader_ptr, int x, int y) {
  84.       tft_ptr = _tft_ptr;
  85.       reader_ptr = _reader_ptr;
  86.       pos.x = x;
  87.       pos.y = y;
  88.     } 
  89.  
  90.     void draw() const {
  91.       reader_ptr->drawBMP(picture, *tft_ptr, pos.x * 16, pos.y * 16);
  92.     } 
  93.  
  94.     Pos getPos() const {
  95.       return pos;
  96.     }
  97. };
  98.  
  99. class Man {
  100.   private:
  101.     Adafruit_ST7735 *tft_ptr;
  102.     LittleFS_ImageReader *reader_ptr;
  103.     Pos pos;
  104.     String picture  = "/man.bmp";
  105.  
  106.   public:
  107.     Man(Adafruit_ST7735 *_tft_ptr, LittleFS_ImageReader *_reader_ptr, int x, int y) {
  108.       Serial.println("Man constructor");
  109.       tft_ptr = _tft_ptr;
  110.       reader_ptr = _reader_ptr;
  111.       pos.x = x;
  112.       pos.y = y;
  113.     } 
  114.  
  115.     void draw() const {
  116.       reader_ptr->drawBMP(picture, *tft_ptr, pos.x * 16, pos.y * 16);
  117.     }
  118.  
  119.     Pos getPos() const {
  120.       return pos;
  121.     }
  122.  
  123.     void setPos(Pos _pos) { 
  124.       tft_ptr->fillRect(pos.x * 16, pos.y * 16, 16, 16, ST77XX_BLACK);
  125.       pos.x = _pos.x;
  126.       pos.y = _pos.y;
  127.       draw();
  128.     }
  129. };
  130.  
  131. class Button {
  132.   private:
  133.     int pin;
  134.     bool pressState;
  135.     bool oldState;
  136.  
  137.   public: 
  138.     Button(int _pin, bool _pressState) {
  139.       pin = _pin;
  140.       setPinMode();
  141.       pressState = _pressState;
  142.       oldState = not _pressState;
  143.     }
  144.  
  145.     bool onPress() {
  146.       bool state = digitalRead(pin);
  147.       if (state != oldState){
  148.         oldState = state;
  149.         if (state == pressState) return true;
  150.       }
  151.       return false;
  152.     }
  153.  
  154.     void setPinMode() const {
  155.       pinMode(pin, INPUT);
  156.     }
  157. }; 
  158.  
  159. const int boxes_number = 3;
  160. Box boxes[boxes_number] = {
  161.   {&tft, &reader, 3, 4},
  162.   {&tft, &reader, 4, 6},
  163.   {&tft, &reader, 2, 7},  
  164. };
  165.  
  166. const int gates_number = 3;
  167. Gate gates[gates_number] = {
  168.   {&tft, &reader, 6, 3},
  169.   {&tft, &reader, 6, 4},
  170.   {&tft, &reader, 6, 5},  
  171. };
  172.  
  173. Man man(&tft, &reader, 5, 6);
  174.  
  175. Button btn_up(16, HIGH);
  176. Button btn_down(15, HIGH);
  177. Button btn_left(12, HIGH);
  178. Button btn_right(0, LOW);
  179.  
  180. void setup() {
  181.   Serial.begin(9600);
  182.   Serial.println();
  183.   Serial.println("Setup");
  184.   LittleFS.begin();
  185.   tft.initR(INITR_BLACKTAB);
  186.   tft.setRotation(2);
  187.   tft.fillScreen(ST77XX_BLACK); 
  188.  
  189.   for (int y = 0; y < 10; y++) {
  190.     for (int x = 0; x < 10; x++) {
  191.       if (Map[y][x]) reader.drawBMP("/brick.bmp", tft, x * 16, y * 16);
  192.     }
  193.   } 
  194.  
  195.   for (int i = 0; i < boxes_number; i++) {
  196.     boxes[i].draw();
  197.   }
  198.  
  199.   for (int i = 0; i < gates_number; i++) {
  200.     gates[i].draw();
  201.   }
  202.  
  203.   man.draw();
  204.  
  205.   btn_left.setPinMode();
  206. }
  207.  
  208. void loop() {
  209.   Pos man_pos = man.getPos();
  210.  
  211.   if (btn_up.onPress()) man.setPos({man_pos.x, man_pos.y - 1});
  212.   if (btn_down.onPress()) man.setPos({man_pos.x, man_pos.y + 1});
  213.   if (btn_left.onPress()) man.setPos({man_pos.x - 1, man_pos.y});
  214.   if (btn_right.onPress()) man.setPos({man_pos.x + 1, man_pos.y});
  215. }

В код прошлого эксперимента мы добавили класс кнопки, который уже использовали ранее, например в проекте секундомера. Объявили 4 кнопки, на выводах 16, 15, 12 и 0: 

  1. Button btn_up(16, HIGH);
  2. Button btn_down(15, HIGH);
  3. Button btn_left(12, HIGH);
  4. Button btn_right(0, LOW);

В класс Button мы добавили метод setPinMode() и вызываем его для кнопки на 12 пине, хотя он уже вызывался в конструкторе. Это необходимо, так как метод дисплея initR() вызывает переопределение режима пина 12. 

  1. btn_left.setPinMode();

В бесконечном цикле постоянно мониторим события нажатия на кнопки: 

  1.   Pos man_pos = man.getPos();
  2.  
  3.   if (btn_up.onPress()) man.setPos({man_pos.x, man_pos.y - 1});
  4.   if (btn_down.onPress()) man.setPos({man_pos.x, man_pos.y + 1});
  5.   if (btn_left.onPress()) man.setPos({man_pos.x - 1, man_pos.y});
  6.   if (btn_right.onPress()) man.setPos({man_pos.x + 1, man_pos.y});

При нажатии на кнопку «вверх» уменьшаем координату Y и задаем новую координату кладовщику. Аналогичные действия производим при нажатии на другие кнопки. Теперь наш кладовщик может двигаться по экрану. Но сейчас нет никаких ограничений — он свободно проходит сквозь стены и ящики, никак на них не влияя. Теперь самое время реализовать логику игры, описать условия и взаимодействия. Этим займемся в следующем эксперименте.