Сделаю полный скетч на FastLED без delay(), чтобы кнопки работали одновременно со светофором и звуком. Приму цикл светофора за 5 секунд: 2 секунды до зелёного и 3 секунды для движения, затем цикл повторяется. Для динамика добавлю сигналы и мелодию; для воспроизведения настоящей записи из «Такси» потребуется отдельный MP3-модуль.

Скетч записан в .ino. Я отдельно предусмотрел проверку момента нажатия до задержки антидребезга: если игрок нажал за мгновение до зелёного, нажатие всё равно считается фальстартом. Сейчас проверяю код и завершаю инструкции по питанию и звуку.

🏎️ Click Racing — игра для Arduino

Реализуем игру для двух игроков на адресных светодиодных лентах WS2812B с библиотекой FastLED.

В игре будет:

• Две трассы по 150 светодиодов: зелёный игрок и красный игрок.
• Каждое правильное нажатие перемещает игрока на 4 светодиода вперёд.
• Фальстарт на красном или жёлтом свете отбрасывает игрока на 12 светодиодов назад (но не дальше старта).
• Светофор из 6 светодиодов повторяет цикл каждые 5 секунд.
• После финиша обе трассы плавно затухают в течение 2 секунд, затем полностью загораются цветом победителя.
• Звуковые сигналы светофора и музыка во время гонки.
• Возможность начать новую гонку, удерживая обе кнопки 2 секунды после финиша.

1. Как работает светофор

Предыдущие светодиоды остаются гореть до окончания цикла. Двигаться разрешается только с 2-й по 5-ю секунду.

2. Подключение Arduino

Кнопки подключаются между соответствующим пином и GND. В программе используется INPUT_PULLUP, поэтому дополнительные подтягивающие резисторы не нужны.

3. Полный код игры

Готовый файл для Arduino IDE

ClickRacing.ino · 297 строк

Скачать ClickRacing.ino

В файле уже реализована вся логика игры. Его можно открыть в Arduino IDE и загрузить на плату после установки FastLED.

Ниже основные части программы, которые удобно менять.

Настройки игры

cpp

#include <FastLED.h>

constexpr uint8_t PIN_TRACK_1 = 2;
constexpr uint8_t PIN_TRACK_2 = 3;
constexpr uint8_t PIN_TRAFFIC = 4;
constexpr uint8_t PIN_SPEAKER = 7;
constexpr uint8_t PIN_BUTTON_1 = 8;
constexpr uint8_t PIN_BUTTON_2 = 9;

constexpr uint16_t TRACK_LEDS = 150;
constexpr uint8_t TRAFFIC_LEDS = 6;
constexpr uint8_t GLOBAL_BRIGHTNESS = 110;

constexpr uint8_t MOVE_LEDS = 4;
constexpr uint8_t PENALTY_LEDS = 12;

constexpr unsigned long LIGHT_STEP_MS = 500UL;
constexpr unsigned long GREEN_AFTER_MS = 2000UL;
constexpr unsigned long TRAFFIC_CYCLE_MS = 5000UL;
constexpr unsigned long FADE_MS = 2000UL;

Продвижение и штрафы

Эта функция уже включена в скачиваемый скетч:

cpp

void applyPress(uint16_t &position, unsigned long pressAt) {
  unsigned long phase =
      (pressAt - raceStartedAt) % TRAFFIC_CYCLE_MS;

  uint16_t oldPosition = position;

  if (phase >= GREEN_AFTER_MS) {
    // Зеленый свет: вперед на 4 диода
    position =
        ((uint16_t)(position + MOVE_LEDS) >= TRACK_LEDS)
        ? (TRACK_LEDS - 1)
        : (position + MOVE_LEDS);
  } else {
    // Фальстарт: назад на 12 диодов
    position = (position >= PENALTY_LEDS)
        ? (position - PENALTY_LEDS)
        : 0;
  }

  if (position != oldPosition) {
    redraw = true;
  }
}

4. Как будет выглядеть финиш

Победил игрок 1

Обе трассы становятся зелёными

Победил игрок 2

Обе трассы становятся красными

Если игроки финишируют в одном цикле обработки кнопок, программа считает это ничьей и зажигает обе трассы фиолетовым.

5. Важные моменты сборки

Питание: не подключай 306 светодиодов напрямую к 5V Arduino. Используй отдельный стабилизированный блок питания 5 В, желательно с запасом по току — например, 8 А. Земля блока питания и Arduino должна быть общей. Питание длинных лент лучше подводить с обоих концов. Полезны резисторы 330–470 Ом на линиях данных и конденсатор около 1000 мкФ на входе питания лент. (github.com github.com)

Динамик: программа использует tone() и рассчитана на пассивный пьезоизлучатель на D7. Для обычного динамика 8 Ом нужен усилитель или подходящий драйвер. Сейчас играет оригинальная быстрая мелодия с короткими писками при каждом зажигании светофора.

Для настоящей записи саундтрека фильма «Такси» потребуется модуль DFPlayer Mini, microSD с аудиофайлом и отдельное подключение динамика. Сам Arduino через tone() не воспроизводит MP3. На Uno/Nano большое количество WS2812B также может вызывать искажения звука и небольшие погрешности тайминга из-за блокировки прерываний. (docs.arduino.cc github.com)

Проверка: я проверил логику программы тестами: последовательность светофора, штраф на границе зелёного сигнала, продвижение на 4 диода, финиш и появление цвета победителя. На физической плате скетч пока не тестировался.

Следующий этап для Click Racing — сделать стартовый экран на лентах, добавить эффект ускорения, звуки двигателя и эффект победы, чтобы игра ощущалась как настоящая аркадная гонка.

Оптимизирую существующий скетч, сохранив правила Click Racing. Проверю обработку кнопок, точность светофора, обновление лент и звук, затем подготовлю обновлённый .ino для Arduino IDE.

Нашёл два полезных улучшения: при каждом клике программа заново заполняла обе трассы, а при затухании пересчитывала яркость всех 300 диодов. Заменяю это обновлением только двух позиций игрока и изменением общей яркости при финише. Мелодию также перенесу во флеш-память на Arduino Uno/Nano.

Оптимизировал код Click Racing, сохранив правила игры, все пины, светофор, штрафы, музыку и определение победителя.

ClickRacing_Optimized.ino

Полный код для Arduino IDE · FastLED

Скачать оптимизированный код

Что улучшено

1. Быстрее обработка кликов. Теперь программа меняет только два светодиода — старую и новую позицию игрока, вместо пересчёта всей трассы.
2. Эффективное затухание. Используется FastLED.setBrightness() вместо изменения цвета всех 300 диодов.
3. Экономия оперативной памяти. Мелодия хранится во флеш-памяти на Arduino Uno/Nano, экономя около 84 байт SRAM.
4. Меньше вычислений. Убрано постоянное вычисление остатка от деления при обновлении светофора.
5. Более отзывчивые кнопки. Антидребезг сокращён с 25 до 15 мс, нажатия не повторяются при удержании.
6. Без блокирующих задержек. Светофор, музыка, кнопки и анимация продолжают работать через millis().

Пример оптимизации

Было: при каждом клике перерисовывались обе трассы.

Стало:

cpp

player.leds[player.position] = TRACK_BACKGROUND;

player.position = newPosition;

player.leds[player.position] = player.color;

ledsDirty = true;

При этом FastLED.show() всё равно передаёт данные по всей ленте — эта оптимизация сокращает вычисления процессора, а не время передачи WS2812B.

Проверка: основные игровые сценарии прошли программные тесты, включая фальстарт, финиш, ничью, затухание и перезапуск. На физической Arduino код ещё не проверялся.

Важный момент: на Uno/Nano передача данных WS2812B может задерживать прерывания, поэтому музыка и время светофора могут немного отклоняться. (github.com github.com) Для максимально точной и плавной работы с 306 диодами стоит рассмотреть ESP32.

Уточни, какая у тебя плата: Arduino Uno, Nano, Mega или ESP32? От этого зависит, насколько ещё можно ускорить игру и улучшить звук.