基于Beetle ESP32-C3的贪吃蛇游戏 DF创客社区

豆爸发表于 2023-5-29 11:54:35

基于Beetle ESP32-C3的贪吃蛇游戏

本帖最后由豆爸于 2023-6-7 10:48 编辑

1 项目概述

贪吃蛇曾是一款经典的手机像素游戏。玩家使用方向键操控一条长长的蛇不断吞下水果，同时蛇身随着吞下的水果不断变长，当蛇头撞到蛇身或障壁时游戏结束。

本项目尝试使用Beetle ESP32-C3、OLED、轻触开关等来制作一款迷你游戏掌机，并实现贪吃蛇游戏的复刻。
2 功能简介
显示系统：使用0.96英寸OLED显示贪吃蛇的位置、显示水果的位置、显示成绩
控制系统：使用4个轻触按钮控制贪吃蛇的上下左右移动
积分系统：统计游戏过程中获得的积分

3 硬件清单

Beetle ESP32-C3 *1
0.96 OLED*1
轻触开关 *4
面包板 *1
面板板跳线若干

4 线路连接

ESP32-C3引脚             连接元件引脚

   IO0                      OLED SCL
   IO1                      OLED SDA
   IO7                      轻触开关（上）
   IO2                      轻触开关（下）
   IO6                      轻触开关（左）
   IO5                      轻触开关（右）

5 MicroPython固件的下载与刷入

5.1 下载micropython固件
访问https://micropython.org/resources/firmware/esp32c3-usb-20230426-v1.20.0.bin 连接，下载固件，如下图所示。

5.2 使用杜邦线连接ESP32-C3引脚9与GND，将ESP32-C3通过USB连接至电脑。

5.3 使用flash download tool工具刷入micropython固件

（1）打开flash download tool工具，选择ESP32-C3，Load Mode：USB，如下图所示。

（2）选择下载好的固件文件，按如下图所示设置，选择好正确的COM口。

（3）点击“EARSE”擦除。下载完成，点击“START”刷入固件。下载完毕，断开USB连接，拔掉连接9号引脚与GND的杜邦线。使用USB线重新将ESP32-C3连接至电脑

6 Thonny的下载与安装Thonny是一个面向初学者的 Python IDE。Thonny 由爱沙尼亚的 Tartu 大学开发，它采用了不同的方法，因为它的调试器是专为学习和教学编程而设计的。https://thonny.org/img/screenshot.pngInstaller with 64-bit Python 3.10下载链接：https://github.com/thonny/thonny/releases/download/v4.0.2/thonny-4.0.2.exe
Thonny安装完毕后，打开运行。点击“运行”-“选择解释器”。选择“MicroPython（ESP32）”,并选择正确的串口。

7、编程（MicroPython）

（1）SSD1306库的导入

这里我们使用了一个OLED驱动库文件ssd1306.py，这个文件可以从github下载，也可以新建一个ssd1306.py的文件，将下面代码复制粘贴进去。

将ssd1306.py驱动文件通过Thonny上传到ESP32-C3的根目录。

"""
显示在ssd1306上的贪吃蛇游戏
运行后，可以通过按任意按钮启动游戏。
默认情况下，蛇初始时从左到右移动。游戏的目的是收集尽可能多的水果，水果将随机放置。
随着每吃一个水果，蛇就会变得更长。
当蛇撞到墙上或它自己时，游戏结束，显示Gameover。
此时可通过按任意按钮，将游戏还原为起始值，然后触摸按钮即可再次启动游戏。
"""
import random
import time

from machine import Pin, I2C

import ssd1306

SCREEN_WIDTH = 128
SCREEN_HEIGHT = 64

#正
UP_PIN = Pin(7, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
DOWN_PIN = Pin(2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
LEFT_PIN = Pin(6, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
RIGHT_PIN = Pin(5, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

# snake config
SNAKE_PIECE_SIZE = 3# 蛇的每一格占用3*3个像素
MAX_SNAKE_LENGTH = 150# 蛇的最长长度
MAP_SIZE_X = 41# 活动范围
MAP_SIZE_Y = 20
START_SNAKE_SIZE = 5# 初始长度
SNAKE_MOVE_DELAY = 10# 移动延时

# game config
class State(object):
START = 0
RUNNING = 1
GAMEOVER = 2

@classmethod
def setter(cls, state):
   if state == cls.START:
         return cls.START
   elif state == cls.RUNNING:
         return cls.RUNNING
   elif state == cls.GAMEOVER:
         return cls.GAMEOVER

class Direction(object):
# 注意顺序
UP = 0
LEFT = 1
DOWN = 2
RIGHT = 3

@classmethod
def setter(cls, dirc):
   if dirc == cls.UP:
         return cls.UP
   elif dirc == cls.DOWN:
         return cls.DOWN
   elif dirc == cls.LEFT:
         return cls.LEFT
   elif dirc == cls.RIGHT:
         return cls.RIGHT

i2c = I2C(0, scl=Pin(0), sda=Pin(1), freq=400000)
#i2c = I2C(0)
screen = ssd1306.SSD1306_I2C(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, I2C(0))
screen.rotate(2)

################ Snake 功能实现 ###################
class Snake(object):
def __init__(self):
   self.snake = []# 初始位置[（x1,y1）,(x2,y2),...]一个元组列表
   self.fruit = []# 水果，
   self.snake_length = START_SNAKE_SIZE
   self.direction = Direction.RIGHT# 当前前进方向
   self.new_direction = Direction.RIGHT# 用户按键后的前进方向
   self.game_state = None
   self.display = screen
   self.setup_game()

def setup_game(self):
   """初始化游戏"""
   self.game_state = State.START
   direction = Direction.RIGHT
   new_direction = Direction.RIGHT
   self.reset_snake()
   self.generate_fruit()
   self.display.fill(0)
   self.draw_map()
   #self.show_score()
   #self.show_press_to_start()
   self.display.show()

def reset_snake(self):
   """重设蛇的位置"""
   self.snake = []# 重置
   self.snake_length = START_SNAKE_SIZE
   for i in range(self.snake_length):
         self.snake.append((MAP_SIZE_X // 2 - i, MAP_SIZE_Y // 2))

def check_fruit(self):
   """检测蛇是否吃到水果，能否继续吃水果"""
   if self.snake == self.fruit and self.snake == self.fruit:
         if self.snake_length + 1 < MAX_SNAKE_LENGTH:
            self.snake_length += 1
            # 吃到水果后，将蛇增加一格
            self.snake.insert(0, (self.fruit, self.fruit))
         self.generate_fruit()

def generate_fruit(self):
   """随机生成水果位置，注意不能生成在蛇身上"""
   while True:
         self.fruit =
         fruit = tuple(self.fruit)
         if fruit in self.snake:
            # 生成在蛇身上
            continue
         else:
            print('fruit: ', self.fruit)
            break

@staticmethod
def button_press():
   """是否有按键按下"""
   for pin in UP_PIN, DOWN_PIN, LEFT_PIN, RIGHT_PIN:
         if pin.value() == 0:# 低电平表示按下
            return True
   return False

def read_direction(self):
   """读取新的按键方向，不能与当前方向相反"""
   for direction, pin in enumerate((UP_PIN, LEFT_PIN, DOWN_PIN, RIGHT_PIN)):
         if pin.value() == 0 and not (direction == (self.direction + 2) % 4):
            self.new_direction = Direction.setter(direction)
            return

def collection_check(self, x, y):
   """检查蛇社否撞到墙或者（x,y）位置"""
   for i in self.snake:
         if x == i and y == i:
            return True
   if x < 0 or y < 0 or x >= MAP_SIZE_X or y >= MAP_SIZE_Y:
         return True
   return False

def move_snake(self):
   """按照方向键移动蛇，返回能否继续移动的布尔值"""
   x, y = self.snake
   new_x, new_y = x, y

   if self.direction == Direction.UP:
         new_y -= 1
   elif self.direction == Direction.DOWN:
         new_y += 1
   elif self.direction == Direction.LEFT:
         new_x -= 1
   elif self.direction == Direction.RIGHT:
         new_x += 1

   if self.collection_check(new_x, new_y):# 不能继续移动
         return False

   self.snake.pop()# 去除最后一个位置
   self.snake.insert(0, (new_x, new_y))# 在开头添加新位置
   return True# 能继续移动

def draw_map(self):
   """绘制地图区域: 蛇、水果、边界"""
   offset_map_x = SCREEN_WIDTH - SNAKE_PIECE_SIZE * MAP_SIZE_X - 2
   offset_map_y = 2

   # 绘制水果
   self.display.rect(self.fruit * SNAKE_PIECE_SIZE + offset_map_x,
                     self.fruit * SNAKE_PIECE_SIZE + offset_map_y,
                     SNAKE_PIECE_SIZE, SNAKE_PIECE_SIZE, 1)
   # 绘制地图边界, 边界占一个像素，但是绘制时在内侧留一个像素，当蛇头部到达内部一个像素时，即判定为碰撞
   self.display.rect(offset_map_x - 2,
                     0,
                     SNAKE_PIECE_SIZE * MAP_SIZE_X + 4,
                     SNAKE_PIECE_SIZE * MAP_SIZE_Y + 4, 1)
   # 绘制蛇
   for x, y in self.snake:
         self.display.fill_rect(x * SNAKE_PIECE_SIZE + offset_map_x,
                              y * SNAKE_PIECE_SIZE + offset_map_y,
                              SNAKE_PIECE_SIZE,
                              SNAKE_PIECE_SIZE, 1)

def show_score(self):
   """显示得分"""
   score = self.snake_length - START_SNAKE_SIZE
   self.display.text('Score:%d' % score, 4, 2, 1)

def show_press_to_start(self):
   """提示按任意键开始游戏"""
   self.display.text('Press', 4, 40, 1)
   self.display.text('any', 60, 40, 1)
   self.display.text('Key!', 100, 40, 1)

def show_game_over(self):
   """显示游戏结束"""
   self.display.text('Game', 50, 25, 1)
   self.display.text('Over!', 50, 35, 1)

#################循环运行程序##################
if __name__ == '__main__':
# print('******** Start ********')
snake = Snake()
move_time = 0
while True:
   if snake.game_state == State.START:
         if Snake.button_press():
            snake.game_state = State.RUNNING

   elif snake.game_state == State.RUNNING:
         move_time += 1
         snake.read_direction()
         if move_time >= SNAKE_MOVE_DELAY:
            snake.direction = snake.new_direction
            snake.display.fill(0)
            if not snake.move_snake():
               snake.game_state = State.GAMEOVER
               snake.show_game_over()
               snake.show_score()
               #self.show_press_to_start()
               time.sleep(1)
            snake.draw_map()
            #snake.show_score()
            snake.display.show()
            snake.check_fruit()
            move_time = 0

   elif snake.game_state == State.GAMEOVER:
         if Snake.button_press():
            time.sleep_ms(500)
            snake.setup_game()
            print('******** new game ********')
            snake.game_state = State.START

   time.sleep_ms(20)

8 效果演示

https://www.bilibili.com/video/BV1X8411Z7eH/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=5fa02c620e724e33cb90c17873513b53

9 总结

本项目实现了贪吃蛇的基本功能，总体上比较简陋。后期可以通过完善和美化UI，使人机界面更友好；可以增加无源蜂鸣器，增加游戏音效；增加锂电池脱机使用。

10 项目资源

Amos Young 发表于 2023-6-28 10:49:00

超级厉害，学习了，研究一下。

腿毛利小五郎 发表于 2023-6-30 17:20:53

怀旧，超赞

花生编程 发表于 2023-7-29 22:18:35

厉害厉害

花生编程 发表于 2023-7-30 19:41:34

好赞啊！！！

派大星ym 发表于 2023-8-20 11:29:37

{:5_116:}

派大星ym 发表于 2023-8-20 11:32:38

666666666666

Amos Young 发表于 2023-10-26 11:21:32

奇思妙想，收藏学习

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