【花雕学编程】Arduino动手做（249）--GC9A01屏模拟动态粒子

  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十三：GC9A01屏之通过粒子的运动和颜色变化来增强视觉表现

实验开源代码

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  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十三：GC9A01屏之通过粒子的运动和颜色变化，增强视觉表现
*/

//       GC9A01---------- ESP32
//       RST ------------ NC（复位引脚，此处未连接）
//       CS ------------- D4（片选引脚，连接到ESP32的D4引脚）
//       DC ------------- D2（数据/命令选择引脚，连接到ESP32的D2引脚）
//       SDA ------------ D23 (green)（主数据输出引脚，连接到ESP32的D23引脚，绿色线）
//       SCL ------------ D18 (yellow)（时钟信号引脚，连接到ESP32的D18引脚，黄色线）
//       GND ------------ GND（接地引脚，连接到ESP32的接地端）
//       VCC -------------3V3（电源引脚，连接到ESP32的3.3V电源）

#include "SPI.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_GC9A01A.h"

// 定义屏幕引脚
#define TFT_CS 4        // 片选引脚
#define TFT_DC 2        // 数据/命令引脚
#define TFT_RST -1      // 重置引脚（未使用时设置为 -1）

// 初始化屏幕对象
Adafruit_GC9A01A tft = Adafruit_GC9A01A(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

// 粒子参数
#define PARTICLE_COUNT 50       // 粒子数量
#define SCREEN_WIDTH 240        // 屏幕宽度
#define SCREEN_HEIGHT 240       // 屏幕高度
#define FRAME_DELAY 1          // 每帧延迟（毫秒）
#define PARTICLE_RADIUS 5       // 粒子半径，增加粒子尺寸

// 粒子结构体
struct Particle {
    float x, y;            // 位置
    float vx, vy;          // 速度
    uint16_t color;        // 颜色
    int life;              // 剩余生命值
};

// 粒子数组
Particle particles[PARTICLE_COUNT];

// 初始化粒子
void initializeParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        particles[i].x = random(0, SCREEN_WIDTH);             // 随机初始位置
        particles[i].y = random(0, SCREEN_HEIGHT);
        particles[i].vx = (random(-50, 50) / 100.0);          // 随机速度
        particles[i].vy = (random(-50, 50) / 100.0);
        particles[i].color = tft.color565(random(0, 255), random(0, 255), random(0, 255)); // 随机颜色
        particles[i].life = random(30, 100);                  // 随机生命值
    }
}

// 更新粒子状态
void updateParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        particles[i].x += particles[i].vx; // 更新粒子位置
        particles[i].y += particles[i].vy;

        // 减少粒子的生命值
        particles[i].life--;

        // 如果粒子超出屏幕或死亡，重置它
        if (particles[i].x < 0 || particles[i].x > SCREEN_WIDTH ||
            particles[i].y < 0 || particles[i].y > SCREEN_HEIGHT ||
            particles[i].life <= 0) {
            particles[i].x = random(0, SCREEN_WIDTH);
            particles[i].y = random(0, SCREEN_HEIGHT);
            particles[i].vx = (random(-50, 50) / 100.0);
            particles[i].vy = (random(-50, 50) / 100.0);
            particles[i].color = tft.color565(random(0, 255), random(0, 255), random(0, 255));
            particles[i].life = random(30, 100);
        }
    }
}

// 绘制粒子
void drawParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        tft.fillCircle((int)particles[i].x, (int)particles[i].y, PARTICLE_RADIUS, particles[i].color); // 绘制更大的粒子
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);             // 初始化串口
    Serial.println("Enhanced Particle Effects");

    tft.begin();                      // 初始化屏幕
    tft.setRotation(0);               // 设置屏幕方向
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);    // 设置黑色背景

    initializeParticles();            // 初始化粒子
}

void loop() {
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);    // 清屏

    updateParticles();                // 更新粒子状态
    drawParticles();                  // 绘制粒子

    delay(FRAME_DELAY);               // 控制帧速率
}
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代码解析

1. 粒子属性
每个粒子通过结构体 Particle 定义，包含位置 (x, y)、速度 (vx, vy)、颜色 (color) 和生命值 (life)。

随机初始化粒子的属性，确保粒子效果不规则且动态。

2. 动态更新
在 updateParticles() 中：

粒子的位置会根据速度更新，模拟运动轨迹。

粒子的生命值逐渐减少，若生命值耗尽或粒子超出屏幕边界，则重置粒子，赋予新的位置、速度和颜色。

3. 绘制粒子
使用 tft.drawPixel() 绘制每个粒子的位置和颜色，屏幕上动态显示所有粒子。

4. 效果调整
可通过以下方式调整效果：

粒子数量 (PARTICLE_COUNT)：更多粒子增加视觉密度。

速度范围：增加粒子速度范围会提高粒子的运动速度。

帧延迟 (FRAME_DELAY)：减少延迟以提高帧率，使动画更流畅。

5. 效果表现
烟花效果：粒子随机方向运动，模拟烟花散开的轨迹。

星空效果：粒子随机分布和缓慢运动，模拟静谧的星空。

粒子流：粒子以一定方向流动，模拟瀑布或粒子流动的感觉。

实验场景图  动态图

实验场景图  动态图

粒子系统

• 模拟动态粒子效果，例如烟花、星空、或者粒子流。
  
• 关键点：创建粒子对象，每帧更新其位置、速度和颜色，超出屏幕范围后重置粒子。
  
  

struct Particle {
    int x, y, dx, dy, color;
};
Particle particles[100];
// 在 loop() 中更新粒子位置并绘制
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