Juegos con matrices de LEDs y Arduino

En una entrada anterior ya utilizamos una matriz de LEDs junto con el integrado max7219. Una de las virtudes de este integrado es que facilita la conexión de varias matrices usando un bus serie SPI, así como otros tipos de displays, como los de siete segmentos. En este artículo vamos a utilizar dos matrices para construir un pequeño juego tipo Pong, Arkanoid o, en fin, ya sabes a lo que me refiero, una raqueta que controla el jugador y una pelotita que hay que evitar que se salga por la parte inferior.

He montado el circuito sobre una protoboard usando un Arduino Nano, dos matrices de LEDs y un potenciómetro conectado a una entrada analógica del Arduino para controlar la raqueta. El esquema del circuito es el siguiente.

Como ves, el circuito no tiene nada de particular. Los pines D8, D9 y D10 de Arduino se conectan a los pines CS, CLK y DIN del bus SPI de la matriz de LEDs. Además, obviamente, de conectar VCC y GND. El integrado max7219 nos provee, en la parte superior de la matriz de LEDS, de las conexiones necesarias para conectar una segunda matriz (y una tercera, cuarta, etc.). También he aprovechado las salidas VCC y GND de la segunda matriz para conectarlos al potenciómetro y así dejar más limpia de cables la protoboard. Finalmente, he conectado el potenciómetro a la entrada analógica A3 de Arduino. La tensión de entrada en el pin se convierte en digital mediante un ADC de 10 bits, así que tenemos un valor entre 0 y 1023, que usando la función map() de la librería de Arduino, adaptaremos a nuestras necesidades.

El código para Arduino es el siguiente.

#include "LedControl.h" 
#define WIDTH 16
#define HEIGHT 8
#define PADLENGTH 3
 
// Parámetros: pines DIN, CLK, CS y 2 (2 displays)
LedControl lc=LedControl(8,10,9,2);
const int analog_in = A3; // entrada analogica potenciometro
int val, pos; 
byte pantalla[8][16]; // pantalla
int x, y; // posición de la bola
int dx, dy; // delta
int gameover = 0;

void plot(int x, int y)
{
  int screen;
  
  if (x>=0 && x==0 && y<HEIGHT) { 
    if (x > ((WIDTH/2)-1)) {
      x = x - HEIGHT;
      screen = 1;
    } else {
      screen = 0;
    }
    lc.setLed(screen, x, y, 1);
  }
}

void draw_screen(int x, int y)
{
  int i;     
  // draw PAD
  for (i=0; i<PADLENGTH; i++) {
    plot(pos+i, 0);
  }
  // draw ball
  plot(x, y);
  
}

void move()
{
  x = x + dx;
  y = y + dy;
  if (x<1 || x>=WIDTH-1) {
    dx = -dx;
  } 
  
  if (y>=HEIGHT-1) {
    dy = -dy;
  }
  
  if (y==1 && x>=pos && x<=pos+PADLENGTH) {
    // rebota con la raqueta
    dy = -dy;
  } 
  
  if (y < 0) {
    // pelota sale por abajo. Game over
    gameover = 1;  
  }
}
 
void setup() {
  lc.shutdown(0,false);    // Iniciamos la matriz led
  lc.setIntensity(0,5);    // Intensidad de los leds
  lc.clearDisplay(0);      // Apagamos los leds
  lc.shutdown(1,false);    // Iniciamos la matriz led
  lc.setIntensity(1,5);    // Intensidad de los leds
  lc.clearDisplay(1);      // Apagamos los leds
  x = y = 0;
  dx = dy = 1;
  pos = 0;
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {      
  int i;
  
  while(true) {   
    if (!gameover) {
      // leer entrada
      val = analogRead(analog_in);
      pos = map(val, 0, 1023, WIDTH - PADLENGTH, -1);
      Serial.println(pos);
  
      // actualizar matriz de LEDs
      lc.clearDisplay(0);
      lc.clearDisplay(1);
      draw_screen(x,y);
      move();
      delay(200);
    } else {
      // game over
      for (i=0; i<HEIGHT; i++) {
        lc.setColumn(0,i,B11111111);
        lc.setColumn(1,HEIGHT-i-1,B11111111);
        delay(200);  
      }
      x = y = 0;
      dx = dy = 1;
      gameover = 0;
      
    }
  }
}

La función plot() se encarga de activar un pixel en la pantalla "virtual" de 16x8 (las dos matrices juntas). Es decir, calcula en cuál de las dos matrices está el LED que se quiere activar y cuál es el LED físico que le corresponde dentro de esa matriz. La función draw_screen() dibuja la raqueta y la pelota en cada iteración del bucle principal y, finalmente, la función move() calcula la nueva posición de la pelota, verifica si ha rebotado o si ha tocado la base, en cuyo caso, hemos perdido y se muestra una pequeña animación en las matrices.

Aquí os dejo un vídeo con el resultado final.