Labyrinthspiel mit Joystick und TFT – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Die Bewegungen eines Joysticks bewegen einen Ball durch ein Labyrinth. Beim Druck auf den Button wird die Zeitmessung gestartet.

So sieht es aus:

Der Joystick besteht aus zwei Potentiometern, jeweils einer für die X-Achse und einer für die Y-Achse. Beide lesen bei den Bewegungen die Spannung und liefern dem Arduino jeweils einen analogen Wert, der zwischen 0 und 1023 liegt.

Die Werte können je nach Joystick leicht nach oben oder unten abweichen. Die Beschriftung und die Reihenfolge der Pins können sich je nach Joystick unterscheiden.

Achse	Bezeichnung	Anschluss
X-Achse	VRx/VER	A0
Y-Achse	VRy/HOR	A1
Button	SW/SEL	7

1 -> Gnd -> GND
2 -> VCC -> 5V
3 -> RESET -> D9
4 -> D/C -> D8
5 -> CARD_CS (nicht angeschlossen)
6 -> TFT_CS -> D10
7 -> SDO -> D11
8 -> SCK -> D13
9 -> SDI (nicht angeschlossen)
10 -> LITE ->5V

Pinbelegung Adafruit 1,8 Zoll TFT ST7735

⇒SPI

Benötigte Bauteile:

Joystick
Adafruit 1,8 Zoll TFT
Leitungsdrähte

Baue die Schaltung auf.
(Fahre mit der Maus über das Bild, um die Bezeichnungen der Bauteile zu sehen)

Benötigte Bibliotheken:

oder: Sketch -> Bibliothek einbinden -> Bibliotheken verwalten

Funktionen der Bibliothek Adafruit ST7735

Schlüsselwort	Parameter	Aktion
width();		Bildschirmbreite feststellen
height();		Bildschirmhöhe feststellen
begin()		TFT starten
initR(initR(INITR_*TAB););	BLACKTAB GREENTAB REDTAB	Farbschema bestimmen
setRotation(Richtung);	Richtung = 0 → nicht drehen Richtung = 1 → 90° drehen Richtung = 2 → 180° drehen Richtung = 3 → 270 ° drehen	Bildschirm ausrichten
fillScreen(Farbe);	Standardfarben: ST7735_BLACK ST7735_WHITE ST7735_GREEN ST7735_RED ST7735_BLUE ST7735_YELLOW ST7735_ORANGE ST7735_MAGENTA ST7735_CYAN	Bildschirmhintergrund
drawLine(StartX, StartY, EndeX, EndeY, Farbe);		Linie zeichnen
drawFastHLine(StartX, StartY, Länge, Farbe);		horizontale Linie zeichnen
drawFastVLine(StartX, StartY, Länge, Farbe);		vertikale Linie zeichnen
drawRect(StartX, StartY,, Breite, Höhe, Farbe);		Rechteck zeichnen
drawRoundRect(StartX, StartY, Breite, Höhe, Eckenradius, Farbe);		abgerundetes Rechteck zeichnen
fillRect(StartX, StartY, Breite, Höhe, Füllfarbe);		ausgefülltes Rechteck zeichnen
drawCircle(MittelpunkX, MittelpunktY, Radius, Farbe);		Kreis zeichnen
fillCircle(MittelpunktX, MittelpunktY, Radius, Füllfarbe);		Ausgefüllten Kreis zeichnen
setCursor(x, y);		Cursor setzen
setTextSize(Textgröße);	Textgröße: 1 - 4	Textgröße bestimmen
setTextColor(Farbe);		Textfarbe setzen
print("Text"); println("Text");		Text schreiben
setTextWrap(true/false);	false → Text fließt über den Rand des TFTs hinaus true → Text wird am Ende umgebrochen	Zeilenumbruch

⇒Beispiel mit Grafik und Text

So sieht es aus:

Adressierung der Bildpunkte

Binde die benötigen Bibliotheken ein und definiere die Variablen.

/*
  Pinbelegung:
  GND      (1) - GND
  VCC      (2) - 5V
  RESET    (3) - D9
  D/C      (4) - D8
  CARD-CS  (5) -
  TFT-CS   (6) - D10
  SDO     (7) - D11
  SCK      (8) - D13
  SDI     (9) -
  LITE    (10) - 5V
*/

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_ST7735.h>

// Pins zuordnen
#define TFT_CS        10
#define TFT_RST        9
#define TFT_DC         8

// Name des TFTs und die zugeordneten Pins
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
/*
  Farben als hexadezimal definiert
  alternativ:
  int SCHWARZ = 0;
  int BLAU = 15;
  . . .
*/
#define SCHWARZ    0x0000 // dezimal 0
#define BLAU       0x000F // dezimal 15
#define ROT        0xF800 // dezimal 63488
#define GRUEN      0x0E81 // dezimal 3713
#define CYAN       0x07FF // dezimal 2047
#define MAGENTA    0xF81F // dezimal 63519
#define GELB       0xAFE5 // dezimal 65504
#define WEISS      0xFFFF // dezimal 65535
#define BRAUN      0xFC00 // dezimal 64512
#define GRAU       0xF7F0 // dezimal 63472
#define GRUENGELB  0xAFE5 // dezimal 45029
#define DUNKELCYAN 0x03EF // dezimal 1007
#define ORANGE     0xFD20 // dezimal 64800
#define PINK       0xFC18 // dezimal 64536

// Farbe der Blöcke
#define FARBE GRUEN

// Farbe des Kreises
#define KREISFARBE GELB

// Farbe der Schrift
#define SCHRIFTFARBE WEISS

// Joystick
// analoge Pins
int XAchse = A0;
int YAchse = A1;

// Button/Knopf
int JoystickButton = 7;

// Zustand des Buttons
int ButtonLesen;

// Spiel starten wenn * gedrückt wurde
bool SpielStart = false;

// Radius des Kreises
const int Radius = 10;

// Abstand zu den Rändern
const int Abstand = Radius * 2;

// je höher, dest langsamer
const int Geschwindigkeit = 100;

// Bewegung des Kreises in Pixeln
const int Bewegung = 5;

// Startposition des Kreises
int CursorX = Radius;
int CursorY = tft.height() / 2 - Abstand;

// Variablen für die Auswertung der Bewegung des Joysticks
int PositionX;
int PositionY;

// Variable für die Zeitmessung
long Start;

Pinbelegung:

GND (1) - GND

VCC (2) - 5V

RESET (3) - D9

D/C (4) - D8

CARD-CS (5) -

TFT-CS (6) - D10

SDO (7) - D11

SCK (8) - D13

SDI (9) -

LITE (10) - 5V

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_ST7735.h>

// Pins zuordnen

#define TFT_CS 10

#define TFT_RST 9

#define TFT_DC 8

// Name des TFTs und die zugeordneten Pins

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

Farben als hexadezimal definiert

alternativ:

int SCHWARZ = 0;

int BLAU = 15;

. . .

#define SCHWARZ 0x0000 // dezimal 0

#define BLAU 0x000F // dezimal 15

#define ROT 0xF800 // dezimal 63488

#define GRUEN 0x0E81 // dezimal 3713

#define CYAN 0x07FF // dezimal 2047

#define MAGENTA 0xF81F // dezimal 63519

#define GELB 0xAFE5 // dezimal 65504

#define WEISS 0xFFFF // dezimal 65535

#define BRAUN 0xFC00 // dezimal 64512

#define GRAU 0xF7F0 // dezimal 63472

#define GRUENGELB 0xAFE5 // dezimal 45029

#define DUNKELCYAN 0x03EF // dezimal 1007

#define ORANGE 0xFD20 // dezimal 64800

#define PINK 0xFC18 // dezimal 64536

// Farbe der Blöcke

#define FARBE GRUEN

// Farbe des Kreises

#define KREISFARBE GELB

// Farbe der Schrift

#define SCHRIFTFARBE WEISS

// Joystick

// analoge Pins

int XAchse = A0;

int YAchse = A1;

// Button/Knopf

int JoystickButton = 7;

// Zustand des Buttons

int ButtonLesen;

// Spiel starten wenn * gedrückt wurde

bool SpielStart = false;

// Radius des Kreises

const int Radius = 10;

// Abstand zu den Rändern

const int Abstand = Radius * 2;

// je höher, dest langsamer

const int Geschwindigkeit = 100;

// Bewegung des Kreises in Pixeln

const int Bewegung = 5;

// Startposition des Kreises

int CursorX = Radius;

int CursorY = tft.height() / 2 - Abstand;

// Variablen für die Auswertung der Bewegung des Joysticks

int PositionX;

int PositionY;

// Variable für die Zeitmessung

long Start;

Der setup-Teil:

void setup()
{
  // Startbildschirm
  // schwarzes Farbschema vertikale Ausrichtung (nicht drehen)
  // Cursor setzen, Schriftgröße und -farbe definieren
  tft.initR(INITR_BLACKTAB);
  tft.setRotation(0);
  tft.fillScreen(SCHWARZ);
  tft.setTextSize(2);
  tft.setCursor(1, 10);
  tft.setTextColor(ROT);

  tft.println("Start:");
  tft.print("-> Button");
  pinMode(JoystickButton, INPUT_PULLUP);
}

void setup()

{

// Startbildschirm

// schwarzes Farbschema vertikale Ausrichtung (nicht drehen)

// Cursor setzen, Schriftgröße und -farbe definieren

tft.initR(INITR_BLACKTAB);

tft.setRotation(0);

tft.fillScreen(SCHWARZ);

tft.setTextSize(2);

tft.setCursor(1, 10);

tft.setTextColor(ROT);

tft.println("Start:");

tft.print("-> Button");

pinMode(JoystickButton, INPUT_PULLUP);

}

Der loop-Teil:

void loop()
{
  // Button/Knopf auswerten
  ButtonLesen = digitalRead(JoystickButton);
  if (ButtonLesen == LOW)
  {
    // Spiel wird gestartet
    SpielStart = true;

    // Parcours bauen
    ParcoursBauen();

    // Zeitmessung starten
    Start = millis();
  }

  // wenn der Button gedrückt wurde -> SpielStart -> true
  if (SpielStart)
  {
    // Bewegung der X-Achse lesen
    PositionX = analogRead(XAchse);

    // Bewegung X-Achse nach oben
    if (PositionX > 600)
    {
      // Kreis an der aktuellen Position "löschen"
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

      // wenn der Bildschirmrand oben noch nicht erreicht wurde
      // rückwärts -> Richtung x = 1 bewegen
      if (CursorY > Radius) CursorY -= Bewegung;

      // Kreis an der neuen Position zeichnen
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);
      delay(Geschwindigkeit);
    }

    // Bewegung X-Achse nach unten
    if (PositionX < 300)
    {
      // Kreis an der aktuellen Position "löschen"
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

      // wenn der Bildschirmrand rechts noch nicht erreicht wurde
      // vorwärts -> Richtung tft.height() bewegen
      if (CursorY < tft.height() - Radius) CursorY += Bewegung;

      // Kreis an der neuen Position zeichnen
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);
      delay(Geschwindigkeit);
    }

    // Bewegung Y-Achse nach links
    if (PositionY < 300)
    {
      // Kreis an der aktuellen Position "löschen"
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

      // wenn der Bildschirmrand links noch nicht erreicht wurde
      // rückwärts -> Richtung linken Bildschirmrand bewegen
      if (CursorX > Radius) CursorX -= Bewegung;

      // Kreis an der neuen Position zeichnen
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);
      delay(Geschwindigkeit);
    }

    // Bewegung Y-Achse nach rechts
    PositionY = analogRead(YAchse);

    if (PositionY > 600)
    {
      // Kreis an der aktuellen Position "löschen"
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

      // Abfrage, ob der rechte Rand erreicht wurde, nicht nötig
      // wird in der nächsten Bedingung abgefragt
      CursorX += Bewegung;

      // Kreis an der neuen Position zeichnen
      tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);
      delay(Geschwindigkeit);
    }

    // rechter Bildschirmrand erreicht -> Spielende
    if (CursorX > tft.height() - Radius)
    {
      ErgebnisZeigen();
    }
  }
}

void loop()

{

// Button/Knopf auswerten

ButtonLesen = digitalRead(JoystickButton);

if (ButtonLesen == LOW)

{

// Spiel wird gestartet

SpielStart = true;

// Parcours bauen

ParcoursBauen();

// Zeitmessung starten

Start = millis();

}

// wenn der Button gedrückt wurde -> SpielStart -> true

if (SpielStart)

{

// Bewegung der X-Achse lesen

PositionX = analogRead(XAchse);

// Bewegung X-Achse nach oben

if (PositionX > 600)

{

// Kreis an der aktuellen Position "löschen"

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

// wenn der Bildschirmrand oben noch nicht erreicht wurde

// rückwärts -> Richtung x = 1 bewegen

if (CursorY > Radius) CursorY -= Bewegung;

// Kreis an der neuen Position zeichnen

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);

delay(Geschwindigkeit);

}

// Bewegung X-Achse nach unten

if (PositionX < 300)

{

// Kreis an der aktuellen Position "löschen"

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

// wenn der Bildschirmrand rechts noch nicht erreicht wurde

// vorwärts -> Richtung tft.height() bewegen

if (CursorY < tft.height() - Radius) CursorY += Bewegung;

// Kreis an der neuen Position zeichnen

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);

delay(Geschwindigkeit);

}

// Bewegung Y-Achse nach links

if (PositionY < 300)

{

// Kreis an der aktuellen Position "löschen"

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

// wenn der Bildschirmrand links noch nicht erreicht wurde

// rückwärts -> Richtung linken Bildschirmrand bewegen

if (CursorX > Radius) CursorX -= Bewegung;

// Kreis an der neuen Position zeichnen

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);

delay(Geschwindigkeit);

}

// Bewegung Y-Achse nach rechts

PositionY = analogRead(YAchse);

if (PositionY > 600)

{

// Kreis an der aktuellen Position "löschen"

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, SCHWARZ);

// Abfrage, ob der rechte Rand erreicht wurde, nicht nötig

// wird in der nächsten Bedingung abgefragt

CursorX += Bewegung;

// Kreis an der neuen Position zeichnen

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);

delay(Geschwindigkeit);

}

// rechter Bildschirmrand erreicht -> Spielende

if (CursorX > tft.height() - Radius)

{

ErgebnisZeigen();

}

Jetzt fehlen noch die Funktionen ErgebnisZeigen() und ParcoursBauen():

void ErgebnisZeigen()
{
  // Zeit berechnen
  int Sekunden;
  long VerstricheneZeit = millis() - Start;
  Sekunden = int(VerstricheneZeit / 1000);

  // Zeit anzeigen
  tft.fillScreen(SCHWARZ);
  tft.setTextColor(SCHRIFTFARBE);

  tft.setTextSize(2);
  tft.setCursor(1, 10);
  tft.println("Zeit:");
  tft.println(String(Sekunden) + " s");

  tft.setCursor(1, 40);
  tft.println();
  tft.println("Neustart:");
  tft.println("-> Taste");
  SpielStart = false;
}

void ParcoursBauen()
{
  CursorX = Radius;
  CursorY = tft.height() / 2 - Abstand;
  tft.fillScreen(SCHWARZ);

  // Kreis anzeigen
  tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);

  // Parcours "bauen"
  tft.fillRect(65, 35, 5, 45, FARBE);
  tft.fillRect(1, 1, 35, 35, FARBE);
  tft.fillRect(1, 80, 70, 80, FARBE);
  tft.fillRect(110, 1, 70, 95, FARBE);
  tft.fillRect(110, 130, 140, 160, FARBE);
}

void ErgebnisZeigen()

{

// Zeit berechnen

int Sekunden;

long VerstricheneZeit = millis() - Start;

Sekunden = int(VerstricheneZeit / 1000);

// Zeit anzeigen

tft.fillScreen(SCHWARZ);

tft.setTextColor(SCHRIFTFARBE);

tft.setTextSize(2);

tft.setCursor(1, 10);

tft.println("Zeit:");

tft.println(String(Sekunden) + " s");

tft.setCursor(1, 40);

tft.println();

tft.println("Neustart:");

tft.println("-> Taste");

SpielStart = false;

}

void ParcoursBauen()

{

CursorX = Radius;

CursorY = tft.height() / 2 - Abstand;

tft.fillScreen(SCHWARZ);

// Kreis anzeigen

tft.fillCircle(CursorX, CursorY, Radius, KREISFARBE);

// Parcours "bauen"

tft.fillRect(65, 35, 5, 45, FARBE);

tft.fillRect(1, 1, 35, 35, FARBE);

tft.fillRect(1, 80, 70, 80, FARBE);

tft.fillRect(110, 1, 70, 95, FARBE);

tft.fillRect(110, 130, 140, 160, FARBE);

}

Funktionen der Bibliothek Adafruit ST7735

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