ESP32数字消消乐小游戏：按键灯带加LCD

一、项目概述

这是一个考验反应速度与颜色判断的小游戏。随机彩色灯珠从灯带顶端不断向底端移动，玩家需在其抵达底端前，按下对应颜色的按键发射同色灯珠将其消除。撞错颜色或让灯珠逃到底端即挑战失败。

核心玩法

1. 启动：上电后依次按下 红 → 绿 → 蓝 三个按键启动游戏。
2. 随机灯组：灯带顶端随机生成 1~5 颗灯珠，每颗颜色在红/绿/蓝中独立随机，整体向 0 号移动。
3. 玩家发射：游戏中按 红/绿/蓝 键，从 0 号位置生成对应颜色灯珠，向 41 号移动。
4. 碰撞判定：
   
   • 同色相遇 → 双方消隐，得 1 分
   • 异色相遇 → 挑战失败
   • 随机灯珠未被消除、越过 0 号 → 挑战失败
5. 难度递增：每正确消除 10 个，移动速度加快 50ms。
6. 计分：当前分与最高分显示在 LCD 上，最高分掉电保存。
7. 结束动画：
   
   • 普通结束 → 全灯红色闪烁 3 次
   • 刷新最高分 → 七彩流水灯效持续 3 秒
   • 结束后需再次按 红→绿→蓝 重新启动

二、硬件清单

硬件接线图

注意：灯带与 LCD 电流较大，建议外部 5V 供电并与 ESP32 共地，避免烧录时电压不稳导致上传失败。

3D结构图

按键外壳设计

第一个版本漏开了安装LCD的位置，有需要的老师可以留言，我改完再上传。

安装完按键后，按键本体内带有灯珠，可以直接5V长亮。

三、软件环境与依赖

• 开发板：ESP32 Dev Module
• 编程工具：ArduinoIDE
• 依赖库：
  
  • Adafruit NeoPixel — WS2812 灯带驱动
  • LiquidCrystal_I2C— LCD1602 I2C 驱动

四、可调参数

#define NUM_LEDS          42    // 灯珠数量
#define DEBOUNCE_MS       20    // 按键消抖时间
#define MOVE_INTERVAL_MS  350   // 初始移动间隔（越大越慢）
#define SPEED_STEP_MS     50    // 每档加速减少的间隔
#define ELIM_PER_LEVEL    10    // 每消除多少个加速一次
#define MIN_MOVE_INTERVAL 80    // 最快速度下限
#define LCD_ADDR          0x22
#define LCD_SDA           21
#define LCD_SCL           22

调试时可把 MOVE_INTERVAL_MS 调大（如 500~800）放慢速度便于观察。

五、软件架构

5.1 游戏状态机

GS_START_SEQ ──(按对 R→G→B)──▶ GS_PLAYING
     ▲                               │
     │                               │ 失败(异色/逃逸)
     └────────(动画结束)──────── GS_GAME_OVER

5.2 灯珠实体模型

将灯珠所有关键状态封装在一个简单的结构体中，可以简化碰撞检测和画面渲染的逻辑复杂度：

struct Entity {
  int      pos;     // 位置 0..41
  uint32_t color;   // 颜色
  int      dir;     // +1 = 玩家(0→41), -1 = 随机(41→0)
  bool     alive;   // 是否存活
};

5.3 核心模块与函数

5.4 碰撞与移动时序

阶段0  resolveCollisions()      处理已同位的灯珠（含 0 号位最后机会）
阶段A  随机灯珠 pos--           若 pos<0 未消除 → 逃逸判负
       resolveCollisions()
阶段B  玩家灯珠 pos++           越过 41 号则消失
       resolveCollisions()
阶段C  无随机灯珠存活 → spawnRandomGroup()
       drawAll()

两阶段移动（随机先动、玩家后动）配合多次碰撞判定，确保相邻靠近的灯珠不会「擦肩而过」漏判，同时给停在 0 号位的灯珠保留被同色消除的最后机会。

5.5 计分与难度

• 每消除一对 +1 分，score 实时更新到 LCD。
• eliminateCount 每达 10 的倍数，moveInterval 减 50ms（下限 80ms）。
• 刷新最高分时立即写入 Preferences（namespace ledgame，key highscore），掉电不丢。

六、LCD 显示流程

上电/重启后              游戏中                游戏结束
─────────────          ───────────          ──────────────
Press R->G->B          Score: 12             GAME OVER (1.2s)
to start               High:  30             NEW RECORD! / High:xx
                                          → Press R->G->B to start

启动序列中 LCD 实时提示进度：R OK → Now press G、R G OK → Now press B。

七、常见问题排查

LCD 背光亮但无字

1. 对比度：拧模块背面蓝色电位器，直到字符显现。
2. I2C 地址：打开串口监视器（115200），把日志里的真实地址填入 LCD_ADDR。
3. 接线：确认 SDA=GPIO21、SCL=GPIO22、VCC=5V、共地。

八、演示视频

数字消消乐_哔哩哔哩_bilibili

硬件清单

[
• [红色街机按键60#]1
• [绿色街机按键60#]1
• [蓝色街机按键60#]1
• LCD1602字符液晶显示器1
• [esp32模块]1
• [ws2812全彩灯带]1
• [3D打印件]1
]

[
• LED_entertainment.zip
]