描述

擲骰子，第 1 部分

我最近為我的孫子制作了一個簡單的擲骰子草圖，供他在玩棋盤游戲時使用。他對結果非常滿意，但我認為分享“擲骰子”草圖并提供另一種擲兩個骰子的版本可能會對其他人有所啟發（請參閱擲骰子，第 2 部分文章）。

在本文中，我提供了兩個“擲骰子”草圖的第 1 部分 - 擲一個骰子。第 1 部分模具草圖和組件的設計非常簡單——它使用 7 個 LED 代表標準模具的六個面/側面中每一個上的每個標準點圖案和一個簡單連接的按鈕開關。

如果您想知道為什么使用七個而不是六個 LED，那是因為需要七個 LED 來反映傳統標準裸片所有面的所有可能布局組合（見下文）。七個 LED 中的每一個都映射并連接到微控制器數字 IO 端口。對于單個裸片，這沒問題，但如果我們開始考慮添加兩個或更多裸片，那么不行，需要太多的微控制器端口。但不用擔心，這就是“擲骰子，第 2 部分”文章加快步伐并展示我們如何使用低成本串行并行輸入/輸出 IC（例如 74HC595 IC）來實現這一點，以添加盡可能多的骰子我們想要。但是，對于本文的第 1 部分，我們首先將一個裸片及其 LED 直接連接到微控制器。讓我們開始看這第 1 部分的文章..

設計 - 硬件

發光二極管

如上所述，電路設計具有 7 個 LED 和一個按鈕開關。本設計中使用了七個 LED，這樣我們就可以將它們布置在面包板上的物理排列中，以反映傳統六面模具每個面/側面的點（點）布局，因此：

每個芯片側面/面的 pip LED 布局 - X 為開，0 為關

?

我最終得到的面包板安排是：

半尺寸面包板是理想的

?

我決定使用不同顏色的 LED 只是為了增加一點趣味性，但任何顏色都可以。我為不同顏色的短跳線道歉，因為我從我的跳線套件中選擇的是有限的。需要注意的是，這些跳線連接到每個 LED 正極端子，然后沿著面包板進一步連接到微控制器連接線。如果沒有這些跳線，LED 就會被電線弄得亂七八糟，因此耐心地連接電路板是值得的。

作為參考，LED 到微控制器數字引腳分配如下（請注意，面包板上 LED 的方向如上圖所示）：

• 右下方（紅色）LED - 數字引腳 2

• 底部中間（綠色）LED - 數字引腳 3

• 左下方（藍色）LED - 數字引腳 4

• 中間（黃色）LED - 數字引腳 5

• 右上角（紅色）LED - 數字引腳 6

• 頂部中間（綠色）LED - 數字引腳 7

• 向左（藍色）LED - 數字引腳 8

• 最后，按鈕開關連接到數字引腳 9

按鈕開關

設計中使用了一個按鈕開關，以便在按下和釋放時啟動新的擲骰子動作。草圖使用ez_switch_lib簡化設計的庫。該ez_switch_lib 實例針對單個開關進行初始化，并在設置（add_switch功能）中進一步定義為一個按鈕開關，只需簡單地連接而無需下拉電阻。請注意，該add_switch 函數的參數包括兩個庫宏 - ' button_switch' 和 ' circuit_C2'。這些在ez_switch_lib 頭文件 (.h) 中定義，因此只需引用即可。

聲明庫、創建實例并添加/創建按鈕開關后，所需要做的就是不斷測試在主循環中完成的開關狀態。如果按下并釋放按鈕開關，switched則返回狀態“”（也是ez_switch_lib 庫的定義宏）。

按鈕開關可以位于面包板上任何方便的地方，并根據示意圖接線。我設法將它擠壓在左側邊緣，這樣可以輕松訪問。有關組件布局的圖表，請參見示意圖。

設計 - 素描

在解釋草圖的中心部分之前，我應該提一下，我在其中包含了一個心跳監視器，它旨在以 1 赫茲的頻率（每個周期 1 個周期）閃爍內置微控制器 LED（LED_BUILTIN通常在引腳 13 上）第二）。這提供了草圖正在運行（或未運行）的一些物理指示。如果不需要草圖的這一方面，則可以通過將心跳聲明部分中的宏定義設置為“ false”來禁用它。即設置' #define heart_beat_on false'。心跳監視器的關聯數據是：

// 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 

我已經提到代碼使用板載 LED ( LEDBUILTIN) 以及如何在不需要時禁用監視器，但是如果您希望改變監視器的頻率，請將變量“ heart_beat_freq”編輯為每個周期的總數第二個愿望。請注意，一個完整的周期是打開然后關閉，因此閃光率會自動計算為所選頻率的 1/2。

該heart_beat 功能很簡單，但心跳只有在定期調用該功能時才會運行。因此，如草圖所示，應在整個代碼中調用它。

繼續，草圖通過監視連接的按鈕開關是否被按下來運行。按鈕開關是使用庫配置的，該ez_switch_lib 庫從草圖設計中消除了去抖動的任何麻煩。要訪問ez_switch_lib 項目中心文章并下載庫文件，請點擊此鏈接 - ez_switch_lib。

要合并庫，請在本地 Arduino/libraries 目錄下創建一個名為“ ez_switch_lib”的目錄，然后從項目中心文章將三個文件下載到該目錄中：

1.ez_switch_lib.h

2.ez_switch_lib.cpp

3.keywords.txt

現在讓我們看看草圖的其他主要部分：

圖書館宣言和啟動

開關庫聲明如下：

#include 

并通過以下方式啟動單個開關：

Switches my_switches(1); 

在這里，我們創建了一個開關實例，其大小僅適用于一個開關，并使用“ my_switches”作為其實例名稱。我們還沒有定義它的類型（參見 參考資料setup）。

setup - setup 函數初始化草圖所需的一切：

• add_switch()我們使用該功能設置按鈕開關。這具有三個參數 - 開關類型、開關引腳和電路類型，其中開關類型由庫保留宏“ button_switch”定義，開關引腳定義為“ button_switch_pin”，我們決定在草圖中使用的數字引腳 (12)，和由庫保留宏“”定義的電路類型circuit_C2。這會通知開關庫，開關無需 10k 歐姆下拉電阻即可簡單接線。

• 聲明的 LED 和

• 心跳監視器

需要注意的是，按鈕開關的分配過程已驗證成功。如果出于任何原因無法分配開關，則草圖將終止。如果已配置心跳監視器并且觀察到未運行（閃爍），則會看到這一點。' button_switch_pin' 參數的值由草圖宏定義。

announce_throw - 此函數在擲骰子（按下按鈕開關）之間調用，并顯示骰子的短頻閃模式以指示擲骰即將開始。

該函數執行兩個頻閃周期，點亮由映射到 LED 的數字端口定義的每個 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 - 該throw_die()函數首先“宣布”即將開始擲骰子，方法是通過調用該announce_throw()函數在兩個周期內對七個 LED 中的每一個進行頻閃。

此后，該函數在每次調用時重置隨機種子，然后在 0-5（或現實世界中的 1-6）范圍內確定投擲值（骰子的隨機面/面）。

使用此值，該函數然后檢查是否為該面的每個點定義了 LED，如果是，則點亮關聯的 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);
    }
  }
}

主循環- 草圖的主循環非常簡單，并使用read_switch 函數 ( myswitches.read_switch(switch_id)) 不斷循環檢查按鈕開關的狀態。僅當檢測到按下/釋放周期（開關讀取函數返回值“ ”）時，才會通過調用該函數switched來執行擲骰子操作：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);
}

結論

就是這樣，我希望您在棋盤游戲中使用它會得到一些樂趣，但如果您想使用多個骰子，那么為什么不探索第2 部分文章，該文章提供了連接兩個或更多骰子的替代方法。