آموزش Espآموزش ESP32آموزش اینترنت اشیاپروژه های Esp

ساخت ساعت هوشمند حرفه ای با ESP32 (آموزش جامع)

در این مطلب میکوشیم تا آنچه را که آموختیم در ساخت ساعت هوشمند خود با استفاده از ترکیب قطعات سخت افزاری و نرم افزاری پیاده کنیم. در این بخش از پروژه، شما را در مونتاژ قطعات سخت افزاری، راه اندازی نرم افزار و پیکربندی تنظیمات و امکانات ساعت خوشمند راهنمایی میکنیم. در انتهای این مطلب، یک ساعت هوشمند کاملا کاربردی خواهید داشت که میتوانید از آن به صورت روزانه استفاده کنید.

امکانات ساعت هوشمند با ESP32

  1. نمایشگر IPS TFT69 اینچی با رزولوشن 240*280
  2. کلید کنترلی تکی
  3. مد ذخیره باتری Deep Sleep
  4. بیداری و فعال شدن خودکار با شتاب سنج
  5. تنظیم روشنایی خودکار به کمک سنسور تشخیص نور محیط
  6. قطب نمای دیجیتال برای جهت یابی
  7. مانیتورینگ و نظارت بر ضربان قلب
  8. چند تم صفحه نمایش یا واچ فیس جذاب
  9. منو سیستم بصری
  10. بازی داخلی برای سرگرمی
  11. کارت حافظه
  12. موتور ویبره
  13. قابلیت شارژ باتری با حفاظت در برابر تخلیه عمیق و کامل باتری

قطعات لازم برای ساخت ساعت هوشمند با ESP32

تمام قطعاتی که برای ساخت ساعت هوشمند نیاز دارید، در لیست پایین آورده شده اند. مقدار دقیق هر قطعه را در شماتیک یا BOM ( لیست قطعات موردنیاز در تولید این دستگاه) بیابید.

  1. ماژول کنترل بلوتوث بی سیم TTGO Micro-32V 2.0- 1 عدد
  2. تراشه IPS6404L PSRAM- 1 عدد
  3. نمایشگر TFT69 اینچی با کنترل کننده/ راه انداز ST7789V-1 عدد
  4. مبدل USB به سریال CP2102- 1 عدد
  5. تراشه شارژر باتری MCP7383 1S – 1 عدد
  6. تراشه محافظ باتری DW01 – 1 عدد
  7. ماسفت FS8205A – 1 عدد
  8. رگولاتور کاهنده ولتاژ NCP167AMX330TBG 3.3V – 1 عدد
  9. رگولاتور کاهنده ولتاژ XC6202P182MR 1.8V – 1 عدد
  10. تراشه شتاب سنج MPU6050 – 1 عدد
  11. تراشه سنسور مغناطیس سنج HMC5883L – 1 عدد
  12. تراشه شتاب سنج و مغناطیس سنج LSM303DLHC ( اختیاری است و میتواند جایگزین دو سنسور MPU6050 و HMC5883L شود.) – 1 عدد
  13. سنسور ضربان قلب MAX30102 – 1 عدد
  14. سنسور تشخیص نور محیط BH1750FVI- 1 عدد
  15. ترانزیستور S8050 SOT-23 NPN – 3 عدد
  16. اسلات کارت حافظه – 1 عدد
  17. موتور ویبره 10 میلی متری – 1 عدد
  18. دیود IN5819 SMD – 2 عدد
  19. دیودهای حفاظت LED5D5 TVS ESD – 3 عدد و اختیاری
  20. پورت میکرو USB- 1 عدد
  21. کانکتور 10 پایه FPC دارای استاندارد 0.5 میلی متری – 2 عدد
  22. مقاومت های SMD
  23. خازن های SMD
  24. PCB
  25. دیگر ابزار و موادمصرفی موردنیاز
قطعات مورد نیاز را از فروشگاه قطعات آیرنکس تهیه کنید.

مدار اتصال کامل ساعت هوشمند با ESP32

مدار اتصال کامل ساعت هوشمند با ESP32 در تصویر پایین نشان داده شده است که میتوانید آن را از طریق لینک موجود در انتهای مطلب در قالب یک فایل PDF دانلود کنید.

مدار اتصال کامل ساعت هوشمند با ESP32

حال بیایید برای درک بهتر، شماتیک مدار را مرحله به مرحله توضیح دهیم. پورت میکرو USB هم به عنوان تغذیه و هم برای مقاصد برنامه نویسی استفاده میشود. داده و تغذیه از پورت میکرو USB به دیودهای حفاظت TVS ESD متصل شده اند. این دیودها از مدار دربرابر پرش های ESD در ورودی USB محافظت میکنند. پایه 5V پورت USB به ورودی شارژر باتری لیتیوم-یون MCP7883 1S متصل شده است. خروجی تراشه شارژر به مدار حفاظت در پیرامون DW01 و ماسفت FS8205 داده میشود. این مدار، باتری را از تخلیه عمیق و تخلیه بیش از حد جریان حفظ میکند.

سپس تغذیه به دو رگولاتور کاهنده ولتاژ میرسد. رگولاتور ولتاژ اصلی این مدار، NCP167AMX330TBG 3.3V از برند ON Semi است و حداکثر تا جریان 700 میلی آمپر را تامین میکند. مزیت اصلی این تراشه، ابعاد آن است. NCP167AMX  در یک پکیج 1*1 میلی متری 4-XDFN عرضه میشود که فضای کمی را اشغال میکند. دومین رگولاتور کاهنده ولتاژ این مدار، XC6202P182MR 1.8V است. این رگولاتور برای تراشه سنسور ضربان قلب MAX30102 استفاده میشود.

سپس به مبدل USB به سریال میرسیم. این بخش در اطراف CP2102N که از برند Silicon Labs هست، طراحی شده و حداکثر تا سرعت 12 مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی میکند. بسته بندی و پکیجینگ QFN-24 و کم بودن تعداد قطعات خارجی آن، باعث میشود که این تراشه در میان تراشه های مشابه، انتخاب بهتری باشد. مدار ریست اتوماتیک ESP32 پیرامون دو ترانزیستور S8050 NPN  طراحی شده است. این ترانزیستورها به پایه های DTR و RTSاز CP2102 و پایه های EN وRST میکروکنترلر ESP32  متصل اند. این مدار به ما اجازه میدهد تا بدون نیاز به فشردن کلید ریست، ESP32 را ریست کنیم.

تراشه شتاب سنج MPU6050 برای تشخیص حرکت استفاده میشود تا هنگامی که دست خود را تکان میدهیم، این حرکت تشخیص داده شده و ساعت هوشمند فعال شود.

پایه وقفه MPU6050 به پایه GPIO14 میکروکنترلر متصل است. هنگامی که حرکتی که فراتر از آستانه تنظیم شده است، تشخیص داده میشود، MPU6050 یک سیگنال وقفه به ESP32 ارسال کرده تا آن را از مد Deep Sleep خارج کند.

در ادامه، سنسور مغناطیس سنج HMC5883 را داریم. این سنسور برای پیاده سازی قطب نمای دیجیتالی استفاده میشود. هنگام استفاده از این سنسور، از عدم وجود هرگونه تداخل مغناطیسی یا هر جسم قلزی در اطراف آن مطمئن شوید زیرا همین امر ممکن است باعث تولید داده های اشتباه شود.

اگر در مورد این مطلب سوالی دارید در قسمت نظرات بپرسید

همچنین بر روی PCB یک جای خالی برای تراشه LSM303 داریم که دو سنسور شتاب سنج و مغناطیس سنج را با هم ترکیب میکند. محل این سنسور محض احتیاط و برای مواقعی که از دو سنسور MPU6050 و HMC5883 استفاده نمیکنیم، روی PCB قرار گرفته است و درواقع یک قطعه رزرو شده است. پس اگر از دو سنسور نام برده استفاده میکنید، نیازی به این سنسور نخواهید داشت.

در ادامه به سنسور تشخیص نور محیط BH1750 میرسیم. این سنسور برای کنترل نور و روشنایی اتوماتیک ساعت استفاده شده و در قسمت جلویی و پایی نمایشگر TFT قرار داده میشود.

یک سوراخ کوچک در محفظه برای اندازه گیری نور محیط وجود دارد. وقتی کنترل روشنایی اتوماتیک فعال است، MCU داده نور محیط را از سنسور BH1750 خوانده و متناسب با آن، نور پس زمینه نمایشگر تنظیم میشود.

برای اندازه گیری ضربان قلب، از سنسور MAX30102 از Maxim Integrated استفاده میکنیم. این سنسور با ولتاژ 1.8 ولت تغذیه شده و قادر به تشخیص ضربان قلب با استفاده از سنسورهای نوری است. کد آردوینو به صورتی تنظیم شده است تا هنگامی که تراشه روی سحطی غیر از مچ یا انگشت یا هر قسمتی از بدن که نبض دارد، قرار گرفته است، به اشتباه اندازه گیری نکند و تریگر نشود.

ما همچنین یک اسلات کارت حافظه و یک موتور ویبره روی PCB کار گذاشته ایم تا در آینده این ساعت را توسعه بدهیم. در حال حاضر، این دو قطعه در کد آردوینو پیکربندی و یا استفاده نشده اند.

کارت حافظه و نمایشگر TFT از یک باس ارتباط SPI استفاده میکنند. کارت حافظه میتواند برای ذخیره داده هایی مثل فایل های فریمور یا ثابت افزار، مانیتورینگ لاگ یا حتی داده های واچ فیس و تصاویر استفاده شود.

موتور ویبره با ترانزیستور S8050 NPN کنترل میشود. یک دیود هرزگرد هم سرتاسر موتور متصل است تا آن را از پرش های ولتاژ در امان نگاه دارد.

برای نمایشگر، از یک نمایشگر 1.69 اینچی با گوشه های گرد استفاده میکنیم. نمایشگر IPS کنتراست و اشباع رنگ بسیار خوبی به ما میدهد. این نمایشگر از راه انداز نمایشگر ST7789 استفاده میکند. ST7789 میتواند فرکانس باس SPI را 100 مگاهرتز پشتیبانی کند که با فراهم کردن نرخ فریم (فریم بر ثانیه) بهتر، به ما امکان سریع تر درایو کردن نمایشگر را میدهد. نور پس زمینه به کمک یک ماسفت کانال n کنترل میشود. برای کنترل روشنایی از سیگنال های PWM استفاده میکنیم.

در قلب و مرکز این پروژه، ماژول کنترل بی سیم TTGO Micro-32V 2.0 از برند LILYGO را داریم. این قطعه براساس ماژول پیکوکیت ESP32-PICO D4 SIP ادغام شده با ESP32 SoC، اسیلاتور کریستالی، خازن های فیلتر، تطببق لینک های RF، حافظه فلش 4 مگابایت در یک بسته بندی و پکیجینگ 7*7 میلی متر QFN است. در کنار این ماژول، از یک IPS6404L PSRAM هم استفاده کردیم. تراشه سوپروایزر MAX809T را هم برای مطمئن شدن از اینکه در طی پروسه راه اندازی سرد یا cold boot ماژول پیکوکیت خاموش و روشن میشود، به کار بردیم. این تراشه ESP32 را تا هنگامی که به ولتاژ آستانه برسیم، در وضعیت ریست نگاه میدارد. به محض اینکه به ولتاژ آستانه (ولتاژ آستانه ریست 3 ولت است) رسیدیم، MAX809T میکروکنترلر را ریست کرده و پایه enable را به پایه VCC کلمپ کرده یا میبندد.

PCB ساعت هوشمند با ESP32

ما از طرحی با دو بورد برای PCB استفاده کردیم. بورد بالایی شامل MCU به همراه نمایشگر، مبدل سریال، مدار تغذیه، سنسور نور و تراشه MPU6050 است. بورد پایینی شامل قطب نما HMC5883، سنسور شتاب سنج LSM303، سنسور ضربان قلب MAX30102، اسلات کارت حافظه و موتور ویبره است. این دو بورد به وسیله یک کابل 10 پایه FPC دارای استاندارد 0.5 میلی متری به هم متصل میشوند.

در اینجا تصویری از نمای سه بعدی این دو بورد را داریم.

در تصویر پایین، تمام قطعات روی بورد اصلی نام گذاری شده اند.

قطعات چاپ سه بعدی

قطعات چاپ سه بعدی

برای ساعت هوشمند خود یک محفظه چاپ سه بعدی جذاب طراحی کرده ایم. فایل تمام قطعات چاپ سه بعدی را میتوانید به همراه کد آردوینو و فایل بیت مپ (.bmp) از لینک GitHub موجود در انتهای این مطلب دانلود کنید. به شما توصیه میکنیم که قطعات را با پرشوندگی یا تراکم داخلی بالاتری چاپ کنید. از طریق این لینک، درباره چاپ سه بعدی و نحوه شروع کار با آن بیشتر بیاموزید.

رابط کاربری گرافیکی (GUI) در ساعت هوشمند با ESP32

تمام GUI به گونه ای طراحی شده تا بتوانیم با استفاده از یک دکمه بین تمام گزینه ها حرکت کنیم. میتوان با فشردن کلید به مدت کوتاه یا بلند این کار را انجام داد. جریان GUI را در تصویر پایین مشاهده میکنید. خط آبی بیانگر فشرده شدن های تکی یا کوتاه کلید است و خط سبز فشارهای طولانی را نشان میدهد. در منو تنظیمات و منو تنظیمات زمان، میتوان با فشار کوتاهی بر کلیدها، بین گزینه ها حرکت کرد. سپس گرینه مدنظر را انتخاب کرده و برای تغییر مقدار آن، کلید را طولانی فشار داد.

رابط کاربری گرافیکی (GUI) در ساعت هوشمند با ESP32

کد آردوینو برای ساعت هوشمند با ESP32

بیایید نگاهی به کد بیندازیم. طبق معمول تمام کتابخانه های لازم را با استفاده از تابع include فراخوانی کرده ایم. این توابع، TFT_eSPI، ESP32Time، EEPROM، OneButton، QMC5883L، BH1750 و MAX30105  هستند. همچنین داده تصویر بیت مپ به همراه فایل های فونت را هم فراخوانی کرده ایم. سپس تمام متغیرهای سراسری موردنیاز را تعریف کرده ایم و در ادامه برای هر کدام از قطعات نمونه ای ساخته ایم. از این نمونه ها در دسترسی به تابع مربوطه استفاده میکنیم.

#include <SPI.h>
#include <TFT_eSPI.h>  // Hardware-specific library
#include <ESP32Time.h>
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_sleep.h"
#include <EEPROM.h>
#include "OneButton.h"
#include <QMC5883L.h>
#include <BH1750.h>  //BH1750 Library
#include "Free_Fonts.h"
#include "MAX30105.h"   // SparkFun librarry for MAX30102 sensor
#include "heartRate.h"  // Heartrate measurement algorithm
#include "dial240.h"    //Image data
#include "fonts.h"
#include "images.h"
#define PIN_INPUT 0
#define EEPROM_SIZE 25
#define FONT_SMALL NotoSansBold15
#define FONT_LARGE NotoSansBold36
#define TFT_GREY 0x5AEB
#define TFT_SKYBLUE 0x067D
#define color1 TFT_WHITE
#define color2 0x8410  //0x8410
#define color3 0x5ACB
#define color4 0x15B3
#define color5 0x00A3
#define colour6 0x0926
#define colour7 TFT_BLACK
#define Light_Green 0x07E8
#define background 0xB635
#define LCD_BACKLIGHT 4
#define TFTW 240          // screen width
#define TFTH 280          // screen height
#define TFTW2 (TFTW / 2)  // half screen width
#define TFTH2 (TFTH / 2)  // half screen height
#define SPEED 1
#define GRAVITY 9.8
#define JUMP_FORCE 2.15
#define SKIP_TICKS 20.0  // 1000 / 50fps
#define MAX_FRAMESKIP 5
#define BIRDW 16      // bird width
#define BIRDH 16      // bird height
#define BIRDW2 8      // half width
#define BIRDH2 8      // half height
#define PIPEW 24      // pipe width
#define GAPHEIGHT 42  // pipe gap height
#define FLOORH 30     // floor height (from bottom of the screen)
#define GRASSH 4      // grass height (inside floor, starts at floor y)
#define COLOR565(r, g, b) ((r & 0xF8) << 8) | ((g & 0xFC) << 3) | (b >> 3)
#define BCKGRDCOL COLOR565(138, 235, 244)    // background
#define BIRDCOL COLOR565(255, 254, 174)      // bird
#define PIPECOL COLOR565(99, 255, 78)        // pipe
#define PIPEHIGHCOL COLOR565(250, 255, 250)  // pipe highlight
#define PIPESEAMCOL COLOR565(0, 0, 0)        // pipe seam
#define FLOORCOL COLOR565(246, 240, 163)     // floor
#define GRASSCOL COLOR565(141, 225, 87)      // grass (col2 is the stripe color)
#define GRASSCOL2 COLOR565(156, 239, 88)     // grass (col2 is the stripe color)
#define C0 BCKGRDCOL                         // bird sprite,bird sprite colors (Cx name for values to keep the array readable)
#define C1 COLOR565(195, 165, 75)
#define C2 BIRDCOL
#define C3 TFT_WHITE
#define C4 TFT_RED
#define C5 COLOR565(251, 216, 114)
ESP32Time rtc(0);   // RTC instance with offset in seconds
BH1750 lightMeter;  //BH1750 Instance
QMC5883L compass;
MAX30105 particleSensor;  //MAX30102 instance
OneButton button(PIN_INPUT, true);
TFT_eSPI tft = TFT_eSPI();  // Invoke custom library
TFT_eSprite img = TFT_eSprite(&tft);
static const unsigned int birdcol[] = {
  C0, C0, C1, C1, C1, C1, C1, C0, C0, C0, C1, C1, C1, C1, C1, C0,
  C0, C1, C2, C2, C2, C1, C3, C1, C0, C1, C2, C2, C2, C1, C3, C1,
  C0, C2, C2, C2, C2, C1, C3, C1, C0, C2, C2, C2, C2, C1, C3, C1,
  C1, C1, C1, C2, C2, C3, C1, C1, C1, C1, C1, C2, C2, C3, C1, C1,
  C1, C2, C2, C2, C2, C2, C4, C4, C1, C2, C2, C2, C2, C2, C4, C4,
  C1, C2, C2, C2, C1, C5, C4, C0, C1, C2, C2, C2, C1, C5, C4, C0,
  C0, C1, C2, C1, C5, C5, C5, C0, C0, C1, C2, C1, C5, C5, C5, C0,
  C0, C0, C1, C5, C5, C5, C0, C0, C0, C0, C1, C5, C5, C5, C0, C0
};
// bird structure
static struct BIRD {
  long x, y, old_y;
  long col;
  float vel_y;
} bird;
// pipe structure
static struct PIPES {
  long x, gap_y;
  long col;
} pipes;
// score
int score;
// temporary x and y var
static short tmpx, tmpy;
// ---------------
// draw pixel
// ---------------
// faster drawPixel method by inlining calls and using setAddrWindow and pushColor using macro to force inlining
#define _drawPixel(a, b, c) \
  tft.setAddrWindow(a, b, a, b); \
  tft.pushColor(c)
uint maxScore = 0;
float sx = 0, sy = 1, mx = 1, my = 0, hx = -1, hy = 0;  // Saved H, M, S x & y multipliers
float sdeg = 0, mdeg = 0, hdeg = 0;
uint16_t osx = 120, osy = 140, omx = 120, omy = 140, ohx = 120, ohy = 140;  // Saved H, M, S x & y coords
uint16_t x0 = 0, x1 = 0, yy0 = 0, yy1 = 0;
uint32_t targetTime = 0;                       // for next 1 second timeout
static uint8_t conv2d(const char* p);          // Forward declaration needed for IDE 1.6.x
uint8_t hh = 0, t_mm = 0, t_dd = 0, t_mn = 0;  //
uint32_t t_yr = 0;
uint8_t t_hh = 0, mm = 0, ss = 0;
unsigned long lastfacechange = 0;
unsigned long lastwake = 0;
unsigned long lastpressed = 0;
unsigned long lastvaluechange = 0;
bool initial = 1;
volatile int counter = 0;
float VALUE;
float lastValue = 0;
int lastsec = 0;
int pressstate = 0;
unsigned long lastDisplayUpdate = 0;
const byte RATE_SIZE = 4;  //Increase this for more averaging. 4 is good.
byte rates[RATE_SIZE];     //Array of heart rates
byte rateSpot = 0;
long lastBeat = 0;  //Time at which the last beat occurred
float beatsPerMinute;
int beatAvg;
bool beat = false;
double rad = 0.01745;
float x[360];
float y[360];
bool facechange = false;
bool Screenchange = false;
float px[360];
float py[360];
float lx[360];
float ly[360];
int r = 104;
int ssx = 120;
int ssy = 140;
String cc[12] = { "45", "40", "35", "30", "25", "20", "15", "10", "05", "0", "55", "50" };
String days[] = { "SUNDAY", "MONDAY", "TUESDAY", "WEDNESDAY", "THURSDAY", "FRIDAY", "SATURDAY" };
String days1[] = { "SUN", "MON", "TUE", "WED", "THU", "FRI", "SAT" };
int start[12];
int startP[60];
const int pwmFreq = 5000;
const int pwmResolution = 8;
const int pwmLedChannelTFT = 0;
int angle = 0;
bool onOff = 0;
bool debounce = 0;
int watchface = 0, Screen = 0, SubScreen = 0, Autoscreen, AutoBright, AutoscreenTime, Brigtnesslevel;
String h, m, s, d1, d2, m1, m2;
unsigned long pressStartTime;

تابع IRAM_ATTR تابع وقفه است که با GPIO به وقفه سخت افزاری وصل شده است. به محض اینکه تغییری در وضعیت پایه ها تشخیص داده شود، این تابع فراخوانی شده و سپس تابع button_tick که مسئول تشخیص فشرده شدن کلیدهاست را فراخوانی میکند.

// This function is called from the interrupt when the signal on the PIN_INPUT has changed.
// do not use Serial in here.
void IRAM_ATTR checkTicks() {
  // include all buttons here to be checked
  button.tick();  // just call tick() to check the state.
}

تابع Shortclick هنگامی که کتابخانه OneButton یک فشار کوتاه را شناسایی کرد، فراخوانی میشود. به محض اینکه این تابع فراخوانی شد، وضعیت بعدی را به آن میسپاریم. این تابع تسکی را که در حال حاضر در آن هستیم بررسی کرده و متغیرها را متقابلا تغییر میدهد.

// this function will be called for short click.
void ShortClick() {
  Serial.println("singleClick() detected.");
  lastwake = millis();
  if (Screen == 0) {
    SubScreen++;
    if (SubScreen > 2) {
      SubScreen = 0;
      facechange = true;
    }
    if (SubScreen == 1) {
      particleSensor.wakeUp();
    } else {
      particleSensor.shutDown();
    }
  } else if (Screen == 1) {
    SubScreen++;
    if (SubScreen > 4) {
      SubScreen = 0;
    }
    Screenchange = true;
  } else if (Screen == 2) {
    watchface++;
    if (watchface > 5) {
      watchface = 0;
    }
    EEPROM.write(0, watchface);
    EEPROM.commit();
    facechange = true;
    Screenchange = true;
  } else if (Screen == 3) {
    SubScreen++;
    if (SubScreen > 5) {
      SubScreen = 0;
    }
    Screenchange = true;
  } else if (Screen == 4) {
    SubScreen++;
    if (SubScreen > 2) {
      SubScreen = 0;
    }
    Screenchange = true;
  } else if (Screen == 5) {
    Screen = 6;
    game_init();
    game_loop();
  } else if (Screen == 6) {
    Screen = 7;
  } else if (Screen == 7) {
    Screen = 5;
    Screenchange = true;
  }
  Serial.print("Sub ");
  Serial.println(SubScreen);
  tft.fillScreen(colour7);
  pressstate = 1;
  facechange = true;
  lastDisplayUpdate = millis();
  lastpressed = millis();
}
// ShortClick

تابع LongPress هنگامی که یک فشار بلندمدت ( حداقل زمان فشرده شدن کلید باید 1 ثانیه باشد تا فشار بلند مدت محسوب شود) تشخیص داده شد، فراخوانی میشود. به محض اینکه فراخوانی شد، تسک در حال اجرا را شناسایی کرده و متغیرها را متناسب با آن دستکاری میکند.

// long press
void LongPress() {
  Serial.println("pressStart()");
  pressStartTime = millis() - 1000;  // as set in setPressTicks()
  lastwake = millis();
  lastDisplayUpdate = millis();
  particleSensor.shutDown();
  if (Screen == 0) {
    Screen = 1;
    SubScreen = 0;
  } else if (Screen == 1) {
    if (SubScreen == 0) {
      Screen = 2;
      SubScreen = 0;
    } else if (SubScreen == 1) {
      Screen = 3;
      t_hh = rtc.getHour();
      t_mm = rtc.getMinute();
      t_dd = rtc.getDay();
      t_mn = rtc.getMonth();
      t_yr = rtc.getYear();
      Serial.println(rtc.getYear());
      Serial.println(t_yr);
      SubScreen = 0;
    } else if (SubScreen == 2) {
      Screen = 4;
      SubScreen = 0;
      facechange = true;
      Screenchange = true;
    } else if (SubScreen == 3) {
      Screen = 5;
      SubScreen = 0;
    } else if (SubScreen == 4) {
      Screen = 0;
      SubScreen = 0;
    }
  } else if (Screen == 2) {
    Screen = 1;
    SubScreen = 0;
  } else if (Screen == 3) {
    if (SubScreen == 0) {
      t_hh++;
      if (t_hh > 23) {
        t_hh = 0;
      }
    } else if (SubScreen == 1) {
      t_mm++;
      if (t_mm > 59) {
        t_mm = 0;
      }
    } else if (SubScreen == 2) {
      t_dd++;
      if (t_dd > 31) {
        t_dd = 0;
      }
    } else if (SubScreen == 3) {
      t_mn++;
      if (t_mn > 12) {
        t_mn = 0;
      }
    } else if (SubScreen == 4) {
      t_yr++;
      if (t_yr > 2041) {
        t_yr = 0;
      }
    } else {
      rtc.setTime(0, t_mm, t_hh, t_dd, t_mn, t_yr);
      Screen = 1;
      SubScreen = 1;
    }
  } else if (Screen == 4) {
    if (SubScreen == 0) {
      AutoBright++;
      if (AutoBright > 5) {
        AutoBright = 0;
      }
      if (AutoBright > 0) {
        analogWrite(LCD_BACKLIGHT, AutoBright * 50);
      }
      EEPROM.write(2, AutoBright);
      EEPROM.commit();
    } else if (SubScreen == 1) {
      Autoscreen++;
      if (Autoscreen > 5) {
        Autoscreen = 0;
      }
      EEPROM.write(1, Autoscreen);
      EEPROM.commit();
    } else if (SubScreen == 2) {
      Screen = 1;
      SubScreen = 2;
    }
  } else if (Screen == 5) {
    Screen = 1;
    SubScreen = 0;
  } else if (Screen == 7) {
    Screen = 1;
    SubScreen = 0;
  }
  facechange = true;
  Screenchange = true;
  pressstate = 1;
  lastpressed = millis();
}

در تابع setup تمام کتابخانه ها و پایه های موردنیاز را مقداردهی اولیه کرده ایم. این تابع همچنین بررسی میکند که فضاهای ذخیره سازی EEPROM استفاده شده اند یا خیر. اگر در حافظه، مقدار پیش فرض یا فضای خالی وجود داشته باشد، تابع مقادیر پیش فرض کارخانه را در آن ها لود کرده و درواقع ساعت با داده های کارخانه مقداردهی میشود. اتصالات وقفه که شامل وقفه خروج از Deep Sleep و وقفه فشرده شدن کلید هستند نیز، در تابع setup انجام میشوند.

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("ESP32 Watch OS.");
  gpio_hold_dis((gpio_num_t)LCD_BACKLIGHT);
  pinMode(LCD_BACKLIGHT, OUTPUT);
  digitalWrite(LCD_BACKLIGHT, LOW);
  EEPROM.begin(EEPROM_SIZE);
  EEPROM.writeInt(10, 0);
  EEPROM.commit();
  if (EEPROM.read(0) > 3) {
    EEPROM.write(0, 4);
    EEPROM.commit();
  }
  watchface = EEPROM.read(0);
  if (EEPROM.read(1) > 5) {
    EEPROM.write(1, 5);
    EEPROM.commit();
  }
  Autoscreen = EEPROM.read(1);
  if (EEPROM.read(2) > 5) {
    EEPROM.write(2, 5);
    EEPROM.commit();
  }
  AutoBright = EEPROM.read(2);
  //rtc.setTime(ss, mm, hh, 0, 0, 0);  // 26th Jjuly 2022 compile date
  particleSensor.begin(Wire, I2C_SPEED_FAST);
  particleSensor.setup();                     //Configure sensor with default settings
  particleSensor.setPulseAmplitudeRed(0x0A);  //Turn Red LED to low to indicate sensor is running
  particleSensor.setPulseAmplitudeIR(0xFF);   //Turn Red LED to low to indicate sensor is running
  particleSensor.setPulseAmplitudeGreen(0);   //Turn off Green LED
  particleSensor.shutDown();
  compass.init();
  compass.setSamplingRate(50);
  tft.init();
  tft.setRotation(0);
  //tft.setColorDepth(16);
  tft.setSwapBytes(true);
  tft.fillScreen(colour7);
  int xw = tft.width() / 2;  // xw, yh is middle of screen
  int yh = tft.height() / 2;
  tft.setPivot(xw, yh);  // Set pivot to middle of TFT screen
  img.createSprite(240, 280);
  img.setTextDatum(4);
  img1.createSprite(240, 70);
  img1.setSwapBytes(true);
  img2.createSprite(240, 70);
  img2.setSwapBytes(true);
  targetTime = millis() + 1000;
  facechange = true;
  esp_sleep_enable_ext0_wakeup(GPIO_NUM_0, 0);  //1 = High, 0 = Low
  // setup interrupt routine
  // when not registering to the interrupt the sketch also works when the tick is called frequently.
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_INPUT), checkTicks, CHANGE);
  // link the xxxclick functions to be called on xxxclick event.
  button.attachClick(ShortClick);
  button.setPressTicks(1000);  // that is the time when LongPressStart is called
  button.attachLongPressStart(LongPress);
  lightMeter.begin(BH1750::CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE);  //Init BH1750 library
  if (AutoBright == 0) {
    unsigned int lv = constrain(lightMeter.readLightLevel(), 50, 500);
    analogWrite(LCD_BACKLIGHT, lv / 2);
  } else {
    analogWrite(LCD_BACKLIGHT, AutoBright * 50);
  }
  lastwake = millis();
}
int lastAngle = 0;
float circle = 100;
bool dir = 0;
int rAngle = 359;

تابع loop، توابع اصلی که button_tick، watchtask و game هستند را به صورت متناوب فراخوانی میکند.

تابع button_tick  مسئول تمام کارهای اصلی و بزرگی مثل واچ فیس، نظارت بر ضربان قلب، قطب نمای دیجیتال، مدیریت منو، تمام تنظیمات و ناوبر است. در عین حال، تابع game، بازی فلپی برد (flappy bird) را که در سیستم عامل ساعت وجود دارد، مدیریت میکند.

void loop() {
  button.tick();
  if (Screen < 5) {
    watchtask();
  } else {
    game();
  }
}

همانطور که پیشتر اشاره شد، تابع watchtask اغلب وظابف مربوط به ساعت هوشمند را مدیریت میکند. این تابع تنظیمات نور را بررسی کرده و PWM نور پس زمینه را تنظیم میکند. این تابع همچنین تنظیمات زمان خاموش شدن صفحه نمایش را بررسی کرده و متناسب با آن، ESP32 را به مد خواب عمیق یا Deep Sleep میبرد. تمام توابع فرعی براساس تسک فعلی فراخوانی خواهند شد. ما از تابع gpio_deep_sleep_hold_en به همراه gpio_hold_en برای فعال نگه داشتن پایه نور پس زمینه در طی خواب عمیق استفاده کردیم. ( این پایه به دلیل low active  بودن، هنگامی که در وضعیت LOW قرار میگیرد، فعال میشود.). بدون این توابع، GPIO از وضعیتی که در آن تنظیم شده است، خارج شده و بر کنترل نور پس زمینه تاثیر میگذارد.

void watchtask() {
  if (pressstate == 1 && digitalRead(0) == 1) {
    pressstate = 0;
  }
  if (AutoBright == 0) {
    unsigned int lv = constrain(lightMeter.readLightLevel(), 50, 500);
    analogWrite(LCD_BACKLIGHT, lv / 2);
    Serial.print("Light");
    Serial.println(lv / 2);
  }
  if (Autoscreen != 0 && millis() - lastwake > Autoscreen * 60000) {
    analogWrite(LCD_BACKLIGHT, 0);
    delay(1000);
    tft.fillScreen(colour7);
    gpio_deep_sleep_hold_en();
    gpio_hold_en((gpio_num_t)LCD_BACKLIGHT);
    esp_deep_sleep_start();
  }
  if (Screen == 0) {
    if (SubScreen == 0) {
      watchfacedsp();
    } else if (SubScreen == 1) {
      HRApp();
    } else {
      CompassApp();
    }
  } else if (Screen == 1 && Screenchange == true) {
    if (SubScreen == 0) {
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, facechangeicon);
    } else if (SubScreen == 1) {
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, timeseticon);
    } else if (SubScreen == 2) {
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, settingsicon);
    } else if (SubScreen == 3) {
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, gamesicon);
    } else if (SubScreen == 4) {
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, exiticon);
    }
  } else if (Screen == 3 && Screenchange == true) {
    timesetiings();
    Screenchange = false;
  } else if (Screen == 2 && Screenchange == true) {
    watchfacedsp();
    Screenchange = false;
  } else if (Screen == 4 && Screenchange == true) {
    settings();
    Screenchange = false;
  } else if (Screen == 3 && millis() - lastpressed > 2000 && millis() - lastvaluechange > 500 && pressstate == 1) {
    if (SubScreen == 0) {
      t_hh++;
      if (t_hh > 23) {
        t_hh = 0;
      }
      facechange = true;
      Screenchange = true;
    } else if (SubScreen == 1) {
      t_mm++;
      if (t_mm > 59) {
        t_mm = 0;
      }
      facechange = true;
      Screenchange = true;
    } else if (SubScreen == 2) {
      facechange = true;
      Screenchange = true;
      t_dd++;
      if (t_dd > 31) {
        t_dd = 0;
      }
    } else if (SubScreen == 3) {
      t_mn++;
      if (t_mn > 12) {
        t_mn = 0;
      }
      facechange = true;
      Screenchange = true;
    } else if (SubScreen == 4) {
      t_yr++;
      if (t_yr > 2041) {
        t_yr = 0;
      }
      facechange = true;
      Screenchange = true;
    }
    lastvaluechange = millis();
  }
}

تابع timesettings منو تنظیمات زمان را کنترل میکند. با استفاده از این تابع، میتوان تاریخ و زمان را تنظیم کرد. فشار کوتاه کلید، زمینه و فشار طولانی آن، مقدار را تغییر میدهد.

void timesetiings() {
  tft.pushImage(0, 0, 240, 280, TimeSettings);
  tft.setTextColor(TFT_BLACK, TFT_WHITE);
  tft.setFreeFont(FF18);
  int tt_hh = t_hh;
  if (tt_hh > 12) {
    tt_hh = tt_hh - 12;
  }
  if (tt_hh < 10) {
    tft.drawString("0" + String(tt_hh), 25, 96);
  } else {
    tft.drawString(String(tt_hh), 25, 96);
  }
  if (t_mm < 10) {
    tft.drawString("0" + String(t_mm), 93, 96);
  } else {
    tft.drawString(String(t_mm), 93, 96);
  }
  if (t_hh < 13) {
    tft.drawString("AM", 164, 96);
  } else {
    tft.drawString("PM", 164, 96);
  }
  if (t_dd < 10) {
    tft.drawString("0" + String(t_dd), 25, 183);
  } else {
    tft.drawString(String(t_dd), 25, 183);
  }
  if (t_mn < 10) {
    tft.drawString("0" + String(t_mn), 93, 183);
  } else {
    tft.drawString(String(t_mn), 93, 183);
  }
  if (t_yr < 2022) {
    t_yr = 2022;
  }
  tft.drawString(String(t_yr), 161, 183);
  if (SubScreen == 0) {
    tft.drawRoundRect(9, 81, 58, 48, 6, Light_Green);
  } else if (SubScreen == 1) {
    tft.drawRoundRect(77, 81, 58, 48, 6, Light_Green);
  } else if (SubScreen == 2) {
    tft.drawRoundRect(9, 168, 58, 48, 6, Light_Green);
  } else if (SubScreen == 3) {
    tft.drawRoundRect(77, 168, 58, 48, 6, Light_Green);
  } else if (SubScreen == 4) {
    tft.drawRoundRect(144, 168, 88, 48, 6, Light_Green);
  } else {
    tft.drawRoundRect(79, 226, 88, 48, 6, Light_Green);
  }
}

با استفاده منو تنظیمات، میتوانیم روشنایی و زمان خاموش شدن صفحه نمایش را مدیریت کنیم. روشنایی را میتوان به صورت اتوماتیک با استفاده از سنسور تشخیص نور محیط BH1750 و یا به صورت دستی،  با قدر نسبت 20% از 10% تا 100% تنظیم کرد. همچنین تنظیمات مربوط زمان خاموش شدن صفحه نمایش را میتوان به گونه ای انجام داد که صفحه همیشه روشن باشد یا از1 تا 5 دقیقه روشن مانده و سپس خاموش شود. ( با قدرنسبت 1 دقیقه)

void settings() {
  tft.pushImage(0, 0, 240, 280, Settingspage);
  tft.setTextColor(TFT_BLACK, TFT_WHITE);
  tft.setFreeFont(FF18);
  switch (AutoBright) {
    case 0: tft.drawString("  Auto  ", 80, 100); break;
    case 1: tft.drawString("  20%   ", 85, 100); break;
    case 2: tft.drawString("  40%   ", 85, 100); break;
    case 3: tft.drawString("  60%   ", 85, 100); break;
    case 4: tft.drawString("  80%   ", 85, 100); break;
    case 5: tft.drawString(" 100%   ", 80, 100); break;
  }
  switch (Autoscreen) {
    case 0: tft.drawString("Always On", 65, 185); break;
    case 1: tft.drawString("1 Minute ", 75, 185); break;
    case 2: tft.drawString("2 Minute ", 75, 185); break;
    case 3: tft.drawString("3 Minute ", 75, 185); break;
    case 4: tft.drawString("4 Minute ", 75, 185); break;
    case 5: tft.drawString("5 Minute ", 75, 185); break;
  }
  if (SubScreen == 0) {
    tft.drawRoundRect(16, 85, 208, 48, 6, Light_Green);
  } else if (SubScreen == 1) {
    tft.drawRoundRect(16, 169, 208, 48, 6, Light_Green);
  } else {
    tft.drawRoundRect(66, 225, 108, 48, 6, Light_Green);
  }
}

تابع HRApp سنسور ضربان قلب را مدیریت میکند. به محض اینکه این تابع فراخوانی میشود، سنسور MAX30102 فعال شده و خواندن داده را شروع میکند. اگر نتواند مچ با انگشت را شناسایی کند، ساعت پیام خطا نشان خواهد داد. اما وقتی توانست مچ یا انگشت یا جایی که نبض دارد را تشخیص دهد، تپش ها را شناسایی کرده و ضربان قلب را به صورت bps ( نبض در ثانیه) محاسبه خواهد کرد. هنگامی که از این تابع خارج میشویم، ساعت سنسور MAX30102 را به مد کاهش مصرف باتری برده تا باتری ساعت را ذخیره کند.

void HRApp() {
  long irValue = particleSensor.getIR();  //Reading the IR value it will permit us to know if there's a finger on the sensor or not
  //Also detecting a heartbeat
  if (checkForBeat(irValue) == true)  //If a heart beat is detected
  {
    long delta = millis() - lastBeat;  //Measure duration between two beats
    lastBeat = millis();
    beatsPerMinute = 60 / (delta / 1000.0);  //Calculating the BPM
    if (beatsPerMinute < 255 && beatsPerMinute > 20)  //To calculate the average we strore some values (4) then do some math to calculate the average {
      rates[rateSpot++] = (byte)beatsPerMinute;  //Store this reading in the array
      rateSpot %= RATE_SIZE;                     //Wrap variable
      //Take average of readings
      beatAvg = 0;
      for (byte x = 0; x < RATE_SIZE; x++)
        beatAvg += rates[x];
      beatAvg /= RATE_SIZE;
    }
  }
  if (millis() - lastDisplayUpdate > 500) {
    if (irValue < 60000) {  //If no finger is detected it inform the user and put the average BPM to 0 or it will be stored for the next measure
      beatAvg = 0;
      img.loadFont(FONT_SMALL);
      img.setCursor(80, 120);
      img.setTextColor(TFT_CYAN, colour7);
      img.fillSprite(colour7);
      img.println("Please Place ");
      img.setCursor(80, 140);
      img.println("your finger ");
      img.pushSprite(0, 0);
    } else {
      img.fillSprite(colour7);  //Clear the display
      if (beat == true) {
        img.pushImage(0, 0, 240, 280, hr1);
      } else {
        img.pushImage(0, 0, 240, 280, hr2);
      }
      beat = !beat;
      img.setTextColor(TFT_CYAN, colour7);
      img.loadFont(FONT_LARGE);
      img.setCursor(100, 130);
      img.print(beatAvg);
      img.setCursor(100, 175);
      img.loadFont(FONT_SMALL);
      img.print("BPM ");
      img.pushRotated(0);
    }
    lastDisplayUpdate = millis();
  }
  Serial.print("IR=");
  Serial.print(irValue);
  Serial.print(", BPM=");
  Serial.print(beatsPerMinute);
  Serial.print(", Avg BPM=");
  Serial.print(beatAvg);
  if (irValue < 60000)
    Serial.print(" No finger?");
  if (millis() - lastBeat > 5000) {
    beatsPerMinute = 0;
    beatAvg = 0;
  }
  Serial.println();
}

به طور مشابه تابع CompassApp با سنسور HMC5883L ارتباط برقرار کرده و متقابلا هدینگ ها را محاسبه میکند. به محض اینکه زاویه محاسبه شد، تابع، صفحه قطب نما را در جهت مناسب نشان داده تا بدین شکل جهت جغرافیایی را مشخص کند.

void CompassApp() {
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    angle = angle + compass.readHeading();
  }
  angle = angle / 10;
  img.fillSprite(colour7);
  img.pushImage(0, 20, 240, 240, dial240);
  img.pushRotated(angle);  // create rotated image as per the angle from the compass sensor
  angle = 0;
}

از تابع watchfacedp برای نمایش واچ فیس یا تم انتخاب شده استفاده میکنیم. این تابع واچ فیس فعلی را بررسی کرده و به کمک آن زمان را نشان میدهد. زمان، از رجیسترهای داخلی RTC خوانده میشود. RTC داخلی حتی هنگامی که ESP32 به مد خواب عمیق یا Deep Sleep رفته هم به کار خود ادامه میدهد تا زمان دقیق را حفظ کند.

void watchfacedsp() {
  if (facechange) {
    tft.fillScreen(colour7);
    if (watchface == 1) {
      tft.setTextSize(0);
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, Casio2);
      tft.setTextColor(0x0081, background);
      tft.fillRoundRect(48, 127, 128, 48, 5, background);
    } else if (watchface == 2) {
      tft.setTextSize(0);
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, Casio1);
      tft.setTextColor(0x0081, background);
      tft.fillRoundRect(48, 127, 128, 48, 5, background);
    } else if (watchface == 4) {
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, cdface1);
      img2.pushImage(0, 0, 240, 100, cdface11);
      tft.setTextColor(TFT_WHITE);
      tft.setFreeFont(FF18);
      tft.setTextSize(2);
    } else if (watchface == 5) {
      tft.pushImage(0, 0, 240, 280, cdface2);
      img2.pushImage(0, 0, 240, 100, cdface12);
      tft.setTextColor(TFT_WHITE);
      tft.setFreeFont(FF18);
      tft.setTextSize(2);
    }
    facechange = false;
    lastfacechange = millis();
  }
  if (watchface == 0) {
    int b = 0;
    int b2 = 0;
    for (int i = 0; i < 360; i++) {
      x[i] = (r * cos(rad * i)) + ssx;
      y[i] = (r * sin(rad * i)) + ssy;
      px[i] = ((r - 16) * cos(rad * i)) + ssx;
      py[i] = ((r - 16) * sin(rad * i)) + ssy;
      lx[i] = ((r - 26) * cos(rad * i)) + ssx;
      ly[i] = ((r - 26) * sin(rad * i)) + ssy;
      if (i % 30 == 0) {
        start[b] = i;
        b++;
      }
      if (i % 6 == 0) {
        startP[b2] = i;
        b2++;
      }
    }
    rAngle = rAngle - 2;
    angle = rtc.getSecond() * 6;
    s = String(rtc.getSecond());
    m = String(rtc.getMinute());
    h = String(rtc.getHour());
    if (m.toInt() < 10)
      m = "0" + m;
    if (h.toInt() < 10)
      h = "0" + h;
    if (s.toInt() < 10)
      s = "0" + s;
    if (rtc.getDay() > 10) {
      d1 = rtc.getDay() / 10;
      d2 = rtc.getDay() % 10;
    } else {
      d1 = "0";
      d2 = String(rtc.getDay());
    }
    if (rtc.getMonth() > 10) {
      m1 = rtc.getMonth() / 10;
      m2 = rtc.getMonth() % 10;
    } else {
      m1 = "0";
      m2 = String(rtc.getMonth());
    }
    if (angle >= 360)
      angle = 0;
    if (rAngle <= 0)
      rAngle = 359;
    if (dir == 0)
      circle = circle + 0.5;
    else
      circle = circle - 0.5;
    if (circle > 140)
      dir = !dir;
    if (circle < 100)
      dir = !dir;
    if (angle > -1) {
      lastAngle = angle;
      VALUE = ((angle - 270) / 3.60) * -1;
      if (VALUE < 0)
        VALUE = VALUE + 100;
      img.fillSprite(colour7);
      img.fillCircle(ssx, ssy, 124, colour7);
      img.setTextColor(TFT_WHITE, colour7);
      img.drawString(days[rtc.getDayofWeek()], circle, 140, 2);
      for (int i = 0; i < 12; i++)
        if (start[i] + angle < 360) {
          img.drawString(cc[i], x[start[i] + angle], y[start[i] + angle], 2);
          img.drawLine(px[start[i] + angle], py[start[i] + angle], lx[start[i] + angle], ly[start[i] + angle], color1);
        } else {
          img.drawString(cc[i], x[(start[i] + angle) - 360], y[(start[i] + angle) - 360], 2);
          img.drawLine(px[(start[i] + angle) - 360], py[(start[i] + angle) - 360], lx[(start[i] + angle) - 360], ly[(start[i] + angle) - 360], color1);
        }
      img.setFreeFont(&DSEG7_Modern_Bold_20);
      img.drawString(s, ssx, ssy - 36);
      img.setFreeFont(&DSEG7_Classic_Regular_28);
      img.drawString(h + ":" + m, ssx, ssy + 28);
      img.setTextFont(0);
      img.fillRect(70, 86, 12, 20, color3);
      img.fillRect(84, 86, 12, 20, color3);
      img.fillRect(150, 86, 12, 20, color3);
      img.fillRect(164, 86, 12, 20, color3);
      img.setTextColor(0x35D7, colour7);
      img.drawString("MONTH", 84, 78);
      img.drawString("DAY", 162, 78);
      img.setTextColor(TFT_SKYBLUE, colour7);
      img.drawString("Circuit Digest", 120, 194);
      img.drawString("***", 120, 124);
      img.setTextColor(TFT_WHITE, color3);
      img.drawString(m1, 77, 96, 2);
      img.drawString(m2, 91, 96, 2);
      img.drawString(d1, 157, 96, 2);
      img.drawString(d2, 171, 96, 2);
      for (int i = 0; i < 60; i++)
        if (startP[i] + angle < 360)
          img.fillCircle(px[startP[i] + angle], py[startP[i] + angle], 1, color1);
        else
          img.fillCircle(px[(startP[i] + angle) - 360], py[(startP[i] + angle) - 360], 1, color1);
      img.fillTriangle(ssx - 1, ssy - 70, ssx - 5, ssy - 56, ssx + 4, ssy - 56, TFT_ORANGE);
      img.fillCircle(px[rAngle], py[rAngle], 6, TFT_RED);
      img.pushSprite(0, 0);
    }
  } else if (rtc.getSecond() != lastsec || Screen == 3) {
    if (watchface == 1 || watchface == 2) {
      /*
      String med;
      if (rtc.getSecond() % 2) {
        med = ":";
      } else {
        med = " ";
      }
      */
      tft.setFreeFont(&DSEG7_Classic_Bold_30);
      if (rtc.getHour() > 9 && rtc.getMinute() > 9) {
        tft.drawString(String(rtc.getHour()) + ":" + String(rtc.getMinute()), 46, 135);
      } else if (rtc.getHour() < 10 && rtc.getMinute() > 9) {
        tft.drawString("0" + String(rtc.getHour()) + ":" + String(rtc.getMinute()), 46, 135);
      } else if (rtc.getHour() > 9 && rtc.getMinute() < 10) {
        tft.drawString(String(rtc.getHour()) + ":0" + String(rtc.getMinute()), 46, 135);
      } else {
        tft.drawString("0" + String(rtc.getHour()) + ":0" + String(rtc.getMinute()), 46, 135);
      }
      tft.setFreeFont(&DSEG7_Classic_Bold_20);
      if (rtc.getSecond() < 10) {
        tft.drawString("0" + String(rtc.getSecond()), 154, 145);
      } else {
        tft.drawString(String(rtc.getSecond()), 154, 145);
      }
      tft.setFreeFont(&DSEG14_Classic_Bold_18);
      tft.drawString(days1[rtc.getDayofWeek()], 94, 106);
      tft.drawString(String(rtc.getDay()), 156, 106);
    } else if (watchface == 3) {
      img.setTextColor(TFT_WHITE, colour7);  // Adding a background colour erases previous text automatically
      // Draw clock face
      img.fillCircle(120, 140, 118, TFT_GREEN);
      img.fillCircle(120, 140, 110, colour7);
      // Draw 12 lines
      for (int i = 0; i < 360; i += 30) {
        sx = cos((i - 90) * 0.0174532925);
        sy = sin((i - 90) * 0.0174532925);
        x0 = sx * 114 + 120;
        yy0 = sy * 114 + 140;
        x1 = sx * 100 + 120;
        yy1 = sy * 100 + 140;
        img.drawLine(x0, yy0, x1, yy1, TFT_GREEN);
      }
      // Draw 60 dots
      for (int i = 0; i < 360; i += 6) {
        sx = cos((i - 90) * 0.0174532925);
        sy = sin((i - 90) * 0.0174532925);
        x0 = sx * 102 + 120;
        yy0 = sy * 102 + 140;
        // Draw minute markers
        img.drawPixel(x0, yy0, TFT_WHITE);
        // Draw main quadrant dots
        if (i == 0 || i == 180) img.fillCircle(x0, yy0, 2, TFT_WHITE);
        if (i == 90 || i == 270) img.fillCircle(x0, yy0, 2, TFT_WHITE);
      }
      img.fillCircle(120, 141, 3, TFT_WHITE);
      // Pre-compute hand degrees, x & y coords for a fast screen update
      sdeg = rtc.getSecond() * 6;                      // 0-59 -> 0-354
      mdeg = rtc.getMinute() * 6 + sdeg * 0.01666667;  // 0-59 -> 0-360 - includes seconds
      hdeg = rtc.getHour() * 30 + mdeg * 0.0833333;    // 0-11 -> 0-360 - includes minutes and seconds
      hx = cos((hdeg - 90) * 0.0174532925);
      hy = sin((hdeg - 90) * 0.0174532925);
      mx = cos((mdeg - 90) * 0.0174532925);
      my = sin((mdeg - 90) * 0.0174532925);
      sx = cos((sdeg - 90) * 0.0174532925);
      sy = sin((sdeg - 90) * 0.0174532925);
      if (rtc.getSecond() == 0 || initial) {
        initial = 0;
        // Erase hour and minute hand positions every minute
        img.drawLine(ohx, ohy, 120, 141, colour7);
        ohx = hx * 62 + 121;
        ohy = hy * 62 + 141;
        img.drawLine(omx, omy, 120, 141, colour7);
        omx = mx * 84 + 120;
        omy = my * 84 + 141;
      }
      // Redraw new hand positions, hour and minute hands not erased here to avoid flicker
      img.drawLine(osx, osy, 120, 141, colour7);
      osx = sx * 90 + 121;
      osy = sy * 90 + 141;
      img.drawLine(osx, osy, 120, 141, TFT_RED);
      img.drawLine(ohx, ohy, 120, 141, TFT_WHITE);
      img.drawLine(omx, omy, 120, 141, TFT_WHITE);
      img.drawLine(osx, osy, 120, 141, TFT_RED);
      img.fillCircle(120, 141, 3, TFT_RED);
      img.pushSprite(0, 0);
    } else if (watchface == 4 || watchface == 5) {
      img1.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
      img1.setFreeFont(FF24);
      img1.fillSprite(TFT_BLACK);
      //img1.setTextSize(2);
      if (rtc.getHour() > 9 && rtc.getMinute() > 9) {
        img1.drawString(String(rtc.getHour()) + ":" + String(rtc.getMinute()), 66, 30);
      } else if (rtc.getHour() < 10 && rtc.getMinute() > 9) {
        img1.drawString("0" + String(rtc.getHour()) + ":" + String(rtc.getMinute()), 66, 30);
      } else if (rtc.getHour() > 9 && rtc.getMinute() < 10) {
        img1.drawString(String(rtc.getHour()) + ":0" + String(rtc.getMinute()), 66, 30);
      } else {
        img1.drawString("0" + String(rtc.getHour()) + +":0" + String(rtc.getMinute()), 66, 30);
      }
      img1.setFreeFont(FF22);
      if (rtc.getSecond() < 10) {
        img1.drawString("0" + String(rtc.getSecond()), 190, 40);
      } else {
        img1.drawString(String(rtc.getSecond()), 190, 40);
      }
      img1.drawString(days1[rtc.getDayofWeek()] + " " + String(rtc.getDay()) + " " + String(rtc.getYear()), 54, 0);
      //img1.drawString(String(rtc.getDay()), 156, 0);
      img2.pushSprite(0, 180);
      img1.pushSprite(0, 180, TFT_BLACK);
    }
    lastsec = rtc.getSecond();
  }
}
static uint8_t conv2d(const char* p) {
  uint8_t v = 0;
  if ('0' <= *p && *p <= '9')
    v = *p - '0';
  return 10 * v + *++p - '0';
}
void game() {
  if (Screen == 5 && Screenchange == 1) {
    Screenchange = 0;
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    tft.fillRect(10, TFTH2 - 20, TFTW - 20, 1, TFT_WHITE);
    tft.fillRect(10, TFTH2 + 32, TFTW - 20, 1, TFT_WHITE);
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);
    tft.setFreeFont(0);
    tft.setTextSize(2);
    // half width - num char * char width in pixels
    tft.setCursor(TFTW2 - (6 * 9), TFTH2 - 16);
    tft.println("FLAPPY");
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(TFTW2 - (6 * 9), TFTH2 + 8);
    tft.println("-BIRD-");
  } else if (Screen == 7 && Screenchange == 1) {
    Screenchange = 0;
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    maxScore = EEPROM.readInt(10);
    if (score > maxScore) {
      EEPROM.writeInt(10, score);
      EEPROM.commit();
      maxScore = score;
      tft.setTextColor(TFT_RED);
      tft.setTextSize(2);
      tft.setCursor(TFTW2 - (13 * 6), TFTH2 - 26);
      tft.println("NEW HIGHSCORE");
    }
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);
    tft.setTextSize(3);
    // half width - num char * char width in pixels
    tft.setCursor(TFTW2 - (9 * 9), TFTH2 - 6);
    tft.println("GAME OVER");
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(10, 10);
    tft.print("score: ");
    tft.print(score);
    tft.setCursor(TFTW2 - (12 * 6), TFTH2 + 18);
    tft.println("press button");
    tft.setCursor(10, 28);
    tft.print("Max Score:");
    tft.print(maxScore);
    tft.setTextSize(0);
    facechange = 1;
  }
}
static uint8_t conv2d(const char* p) {
  uint8_t v = 0;
  if ('0' <= *p && *p <= '9')
    v = *p - '0';
  return 10 * v + *++p - '0';
}

تابع game بازی داخلی فلپی برد را مدیریت میکند. این تابع مسئول نمایش صفحه شروع و پایان بازی است. همچنین توابع راه اندازی بازی را فراخوانی کرده و تابع game_loop تریگر میشود.

void game() {
  if (Screen == 5 && Screenchange == 1) {
    Screenchange = 0;
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    tft.fillRect(10, TFTH2 - 20, TFTW - 20, 1, TFT_WHITE);
    tft.fillRect(10, TFTH2 + 32, TFTW - 20, 1, TFT_WHITE);
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);
    tft.setFreeFont(0);
    tft.setTextSize(2);
    // half width - num char * char width in pixels
    tft.setCursor(TFTW2 - (6 * 9), TFTH2 - 16);
    tft.println("FLAPPY");
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(TFTW2 - (6 * 9), TFTH2 + 8);
    tft.println("-BIRD-");
  } else if (Screen == 7 && Screenchange == 1) {
    Screenchange = 0;
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    maxScore = EEPROM.readInt(10);
    if (score > maxScore) {
      EEPROM.writeInt(10, score);
      EEPROM.commit();
      maxScore = score;
      tft.setTextColor(TFT_RED);
      tft.setTextSize(2);
      tft.setCursor(TFTW2 - (13 * 6), TFTH2 - 26);
      tft.println("NEW HIGHSCORE");
    }
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);
    tft.setTextSize(3);
    // half width - num char * char width in pixels
    tft.setCursor(TFTW2 - (9 * 9), TFTH2 - 6);
    tft.println("GAME OVER");
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(10, 10);
    tft.print("score: ");
    tft.print(score);
    tft.setCursor(TFTW2 - (12 * 6), TFTH2 + 18);
    tft.println("press button");
    tft.setCursor(10, 28);
    tft.print("Max Score:");
    tft.print(maxScore);
    tft.setTextSize(0);
    facechange = 1;
  }
}

تابع game_init مسئول پاک کردن صفحه قبل از شروع بازی و تنظیم مقادیر اولیه بازی است.

void game_init() {
  // clear screen
  tft.fillScreen(BCKGRDCOL);
  // reset score
  score = 0;
  // init bird
  bird.x = 144;
  bird.y = bird.old_y = TFTH2 - BIRDH;
  bird.vel_y = -JUMP_FORCE;
  tmpx = tmpy = 0;
  // generate new random seed for the pipe gape
  randomSeed(analogRead(12));
  // init pipe
  pipes.x = 0;
  pipes.gap_y = random(20, TFTH - 60);
}

تابع game بازی داخلی فلپی برد را مدیریت میکند. این تابع مسئول نمایش صفحه شروع و پایان بازی است. همچنین توابع راه اندازی بازی را فراخوانی کرده و تابع game_loop تریگر میشود.

void game() {
  if (Screen == 5 && Screenchange == 1) {
    Screenchange = 0;
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    tft.fillRect(10, TFTH2 - 20, TFTW - 20, 1, TFT_WHITE);
    tft.fillRect(10, TFTH2 + 32, TFTW - 20, 1, TFT_WHITE);
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);
    tft.setFreeFont(0);
    tft.setTextSize(2);
    // half width - num char * char width in pixels
    tft.setCursor(TFTW2 - (6 * 9), TFTH2 - 16);
    tft.println("FLAPPY");
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(TFTW2 - (6 * 9), TFTH2 + 8);
    tft.println("-BIRD-");
  } else if (Screen == 7 && Screenchange == 1) {
    Screenchange = 0;
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    maxScore = EEPROM.readInt(10);
    if (score > maxScore) {
      EEPROM.writeInt(10, score);
      EEPROM.commit();
      maxScore = score;
      tft.setTextColor(TFT_RED);
      tft.setTextSize(2);
      tft.setCursor(TFTW2 - (13 * 6), TFTH2 - 26);
      tft.println("NEW HIGHSCORE");
    }
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);
    tft.setTextSize(3);
    // half width - num char * char width in pixels
    tft.setCursor(TFTW2 - (9 * 9), TFTH2 - 6);
    tft.println("GAME OVER");
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(10, 10);
    tft.print("score: ");
    tft.print(score);
    tft.setCursor(TFTW2 - (12 * 6), TFTH2 + 18);
    tft.println("press button");
    tft.setCursor(10, 28);
    tft.print("Max Score:");
    tft.print(maxScore);
    tft.setTextSize(0);
    facechange = 1;
  }
}

تابع game_init مسئول پاک کردن صفحه قبل از شروع بازی و تنظیم مقادیر اولیه بازی است

void game_init() {
  // clear screen
  tft.fillScreen(BCKGRDCOL);
  // reset score
  score = 0;
  // init bird
  bird.x = 144;
  bird.y = bird.old_y = TFTH2 - BIRDH;
  bird.vel_y = -JUMP_FORCE;
  tmpx = tmpy = 0;
  // generate new random seed for the pipe gape
  randomSeed(analogRead(12));
  // init pipe
  pipes.x = 0;
  pipes.gap_y = random(20, TFTH - 60);
}

اصلی ترین تابعی که بازی را کنترل میکند، تابع game_loop است. این تابع مسئول تمام گرافیک های بازی و داینامیک های آن است. این تابع همچنین بر فشرده شدن کلیدها نظارت میکند. تشخیص فشرده شدن کلیدها در بازی، مستقیما در همین تابع و بدون استفاده از کتابخانه One Button انجام میگیرد. ازSprites و دیگر تکنیک های سریع رندرگیری برای اجرای روان بازی استفاده کرده ایم.

void game_loop() {
  // ===============
  // prepare game variables
  // draw floor
  // ===============
  // instead of calculating the distance of the floor from the screen height each time store it in a variable
  const unsigned char GAMEH = TFTH - FLOORH;
  // draw the floor once, we will not overwrite on this area in-game
  // black line
  tft.drawFastHLine(0, GAMEH, TFTW, TFT_BLACK);
  // grass and stripe
  tft.fillRect(0, GAMEH + 1, TFTW2, GRASSH, GRASSCOL);
  tft.fillRect(TFTW2, GAMEH + 1, TFTW2, GRASSH, GRASSCOL2);
  // black line
  tft.drawFastHLine(0, GAMEH + GRASSH, TFTW, TFT_BLACK);
  // mud
  tft.fillRect(0, GAMEH + GRASSH + 1, TFTW, FLOORH - GRASSH, FLOORCOL);
  // grass x position (for stripe animation)
  long grassx = TFTW;
  // game loop time variables
  double delta, old_time, next_game_tick, current_time;
  next_game_tick = current_time = millis();
  // passed pipe flag to count score
  bool passed_pipe = false;
  // temp var for setAddrWindow
  unsigned char px;
  while (true) {
    yield();
    int loops = 0;
    while (millis() > next_game_tick && loops < MAX_FRAMESKIP) {
      // ===============
      // input
      // ===============
      if (digitalRead(0) == LOW) {
        // if the bird is not too close to the top of the screen apply jump force
        if (bird.y > BIRDH2 * 0.5)
          bird.vel_y = -JUMP_FORCE;
        // else zero velocity
        else
          bird.vel_y = 0;
      }
      // ===============
      // update
      // ===============
      // calculate delta time
      // ---------------
      old_time = current_time;
      current_time = millis();
      delta = (current_time - old_time) / 1000;
      // bird
      // ---------------
      bird.vel_y += GRAVITY * delta;
      bird.y += bird.vel_y;
      // pipe
      // ---------------
      pipes.x -= SPEED;
      // if pipe reached edge of the screen reset its position and gap
      if (pipes.x < -PIPEW) {
        pipes.x = TFTW;
        pipes.gap_y = random(10, GAMEH - (10 + GAPHEIGHT));
      }
      // ---------------
      next_game_tick += SKIP_TICKS;
      loops++;
    }
    // ===============
    // draw
    // ===============
    // pipe
    // ---------------
    // we save cycles if we avoid drawing the pipe when outside the screen
    if (pipes.x >= 0 && pipes.x < TFTW) {
      // pipe color
      tft.drawFastVLine(pipes.x + 3, 0, pipes.gap_y, PIPECOL);
      tft.drawFastVLine(pipes.x + 3, pipes.gap_y + GAPHEIGHT + 1, GAMEH - (pipes.gap_y + GAPHEIGHT + 1), PIPECOL);
      // highlight
      tft.drawFastVLine(pipes.x, 0, pipes.gap_y, PIPEHIGHCOL);
      tft.drawFastVLine(pipes.x, pipes.gap_y + GAPHEIGHT + 1, GAMEH - (pipes.gap_y + GAPHEIGHT + 1), PIPEHIGHCOL);
      // bottom and top border of pipe
      _drawPixel(pipes.x, pipes.gap_y, PIPESEAMCOL);
      _drawPixel(pipes.x, pipes.gap_y + GAPHEIGHT, PIPESEAMCOL);
      // pipe seam
      _drawPixel(pipes.x, pipes.gap_y - 6, PIPESEAMCOL);
      _drawPixel(pipes.x, pipes.gap_y + GAPHEIGHT + 6, PIPESEAMCOL);
      _drawPixel(pipes.x + 3, pipes.gap_y - 6, PIPESEAMCOL);
      _drawPixel(pipes.x + 3, pipes.gap_y + GAPHEIGHT + 6, PIPESEAMCOL);
    }
    // erase behind pipe
    if (pipes.x <= TFTW)
      tft.drawFastVLine(pipes.x + PIPEW, 0, GAMEH, BCKGRDCOL);
    // bird
    // ---------------
    tmpx = BIRDW - 1;
    do {
      px = bird.x + tmpx + BIRDW;
      // clear bird at previous position stored in old_y
      // we can't just erase the pixels before and after current position
      // because of the non-linear bird movement (it would leave 'dirty' pixels)
      tmpy = BIRDH - 1;
      do {
        _drawPixel(px, bird.old_y + tmpy, BCKGRDCOL);
      } while (tmpy--);
      // draw bird sprite at new position
      tmpy = BIRDH - 1;
      do {
        _drawPixel(px, bird.y + tmpy, birdcol[tmpx + (tmpy * BIRDW)]);
      } while (tmpy--);
    } while (tmpx--);
    // save position to erase bird on next draw
    bird.old_y = bird.y;
    // grass stripes
    // ---------------
    grassx -= SPEED;
    if (grassx < 0)
      grassx = TFTW;
    tft.drawFastVLine(grassx % TFTW, GAMEH + 1, GRASSH - 1, GRASSCOL);
    tft.drawFastVLine((grassx + 64) % TFTW, GAMEH + 1, GRASSH - 1, GRASSCOL2);
    // ===============
    // collision
    // ===============
    // if the bird hit the ground game over
    if (bird.y > GAMEH - BIRDH)
      break;
    // checking for bird collision with pipe
    if (bird.x + BIRDW >= pipes.x - BIRDW2 && bird.x <= pipes.x + PIPEW - BIRDW) {
      // bird entered a pipe, check for collision
      if (bird.y < pipes.gap_y || bird.y + BIRDH > pipes.gap_y + GAPHEIGHT)
        break;
      else
        passed_pipe = true;
    }
    // if bird has passed the pipe increase score
    else if (bird.x > pipes.x + PIPEW - BIRDW && passed_pipe) {
      passed_pipe = false;
      // erase score with background color
      tft.setTextColor(BCKGRDCOL);
      tft.setCursor(TFTW2, 4);
      tft.print(score);
      // set text color back to white for new score
      tft.setTextColor(TFT_WHITE);
      // increase score since we successfully passed a pipe
      score++;
    }
    // update score
    // ---------------
    tft.setCursor(TFTW2, 4);
    tft.print(score);
  }
  // add a small delay to show how the player lost
  Screen = 7;
  Screenchange = 1;
  delay(1200);
}

موارد موجود در فایل : سورس کامل

3 (4 نفر)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام ما را دنبال کنید.

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *