科技学堂

概述

“跟我一起做”是一款记忆类游戏机，由3个LED灯和3个按键组成。游戏总共设置了10个关卡。开始时，LED灯会按一定顺序闪烁，闪烁结束后，玩家需要依次按下3个对应的按钮。如果顺序一致，进入更有挑战性的下一关_如果按错按钮，游戏结束。游戏用Arduino设计，在制作过程中学生能够得到计算思维和编程能力的锻炼。

适合年龄

初中到高中

功能材料

Arduino UNO板（如有一体主板，可直接使用，如无一体主板，可安装IO扩展板使用），LED模块×3，按键模块×3，3p连接线×6

结构材料

瓦楞纸板、彩色卡纸、蓝泥胶、束線带、装饰贴纸

思路分析

在制作开始前，我们应该先理清整个游戏的思路，才能更好地设计游戏机的程序。我们可以先绘制流程图，让你的思路更加明确。

程序设计

步骤1：硬件连接

分别将蓝、红、黄3个按钮杜邦接口端接在Arduino的5、6、7接口上，再将蓝、红、黄3个LED杜邦接口接在Arduino的8、9、10接口上。

步骤2：变量初始化

首先，要将所有在这个程序中需要用到的变量先声明好。这里我们需要声明的分别有按键接口、LED灯接口、保存关卡数组LedA、保存玩家输入答案用数组UserLed、一个专门记录目前关卡数的变量Level，以及通往下一关的布尔变量nextL。程序如下。

步骤3：程序初始定义

在游戏开始之前，程序中与硬件沟通相关的指令，都需在setup（）函数中完成预先声明。在这里我们要声明输入输出接口、随机种子、开始使用串口沟通的指令。程序如下。

步骤4：设置关卡题目

在游戏开始之前，我们必须先将游戏关卡新题目准备好。为了不让主程序过于冗长，我们可以将设置关卡题目功能写进restartLeds（）函数中，这样，每一个游戏回合结束后调用1次即可。该函数需要通过随机种子运算，运算结果运用循环一一存储到关卡数组中。程序如下。

步骤5：闯关结果灯号函数

我们让LED灯会显示出不同的状态，用来表示玩家的闯关结果。当玩家闯关成功，LED灯显示为流水灯；当玩家闯关失败，3盏LED灯同时闪烁。为了表示这个状态，我们需要设计2组函数，分别表示闯关成功和失败。程序如下。

范例程序仅供参考，你可以发挥自己的创意，让LED灯显示不同的状态。

步骤6：按键侦测函数

我们还需要设计一个函数让按键和相应颜色的LED灯对应起来。程序如下。

步骤7：显示关卡题目函数

在步骤4中，我们已经把每一关的题目函数设置好，但并没有用LED灯显示出来。在这一步，我们需要设计一个函数，用LED灯显示步骤4的题目。程序如下。

步骤8：主程序

声明完所有的函数之后，就可以开始设计主程序。由于游戏需要重复执行，所以整个主程序需要写在loop（）函数中。主程序分为2个部分：关卡判断和答案判断，其中，答案判断程序嵌套在关卡判断的While语句中。

·关卡判断。主程序需要判断玩家是否通关，它判断2个变量：Level和nextL。Level变量是确认玩家是否通过全部关卡，当所处关卡不小于总关卡数，即处于最高关卡时，有可能闯关成功，否则继续进入游戏；布尔变量nextL记录玩家是否通关，若为false，代表闯关失败。

只有在布尔变量nextL为true，且所处关卡不小于总关卡数时，程序才会调用winnerDance（）函数发出表示胜利的流水灯。

·答案判断。定义一个新的局部变量ubc，用来计算玩家按键次数。同时调用w4press（）按键侦测函数，将其返回值保存至userLED数组中，并核对玩家记录数组userLED和题目数组LedA中的内容是否一致。若不一致，将nextL设为false，闯关失败，并将ubc变量改为低于目前关卡数的Level变量跳出循环结束判断。程序如下。

结构设计

完成“跟我一起做”游戏机功能的实现之后，我们还需要为游戏机制作一个外壳，以拥有更好的游戏体验。

步骤1：切割1块10cm×13cm长方形纸板和1块10cm×10cm纸板，将它们垂直粘贴起来，作为游戏机的底板和背板。

步骤2：用蓝泥胶将Arduino板、LED模块、按键模块粘贴到纸板上，并用束线带将线缆捆扎起来。

步骤3：用纸板制作游戏机的侧面和顶部。注意留出Arduino板的数据接口和电源接口。

步骤4：裁出一段长方形彩色卡纸，在按键和LED灯的对应处挖出圆形窗口。将彩色卡纸粘贴在游戏机的正面。最后粘贴上装饰贴纸，“跟我一起做”游戏机就完成了。连上电源线，玩起游戏机啦！