【花雕学编程】Arduino动手做（249）--GC9A01屏太阳升起落下

  【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
  项目之四十九：GC9A01屏之通过显示动态的渐变颜色来模拟太阳升起与落下的效果

实验开源代码

/*
  【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
  项目之四十九：GC9A01屏之通过显示动态的渐变颜色来模拟太阳升起与落下的效果
*/

//       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);

// 屏幕参数
#define SCREEN_WIDTH 240
#define SCREEN_HEIGHT 240
#define SUN_RADIUS 20
#define FRAME_DELAY 50

// 定义颜色
uint16_t nightColor = tft.color565(10, 10, 50);   // 深蓝色（夜晚）
uint16_t dawnColor = tft.color565(255, 100, 50); // 橙色（黎明/黄昏）
uint16_t dayColor = tft.color565(135, 206, 235); // 天空蓝（白天）
uint16_t sunColor = tft.color565(255, 255, 0);   // 太阳黄色

// 颜色插值函数
uint16_t interpolateColor(uint16_t color1, uint16_t color2, float fraction) {
    uint8_t r1 = (color1 >> 11) & 0x1F;
    uint8_t g1 = (color1 >> 5) & 0x3F;
    uint8_t b1 = color1 & 0x1F;

    uint8_t r2 = (color2 >> 11) & 0x1F;
    uint8_t g2 = (color2 >> 5) & 0x3F;
    uint8_t b2 = color2 & 0x1F;

    uint8_t r = r1 + fraction * (r2 - r1);
    uint8_t g = g1 + fraction * (g2 - g1);
    uint8_t b = b1 + fraction * (b2 - b1);

    return (r << 11) | (g << 5) | b;
}

// 绘制背景渐变
void drawBackground(float time) {
    uint16_t color;

    if (time < 0.5) { // 从深夜到白天
        color = interpolateColor(nightColor, dawnColor, time * 2);
    } else { // 从白天到夜晚
        color = interpolateColor(dawnColor, nightColor, (time - 0.5) * 2);
    }

    tft.fillScreen(color);
}

// 绘制太阳
void drawSun(float time) {
    // 计算太阳的位置，沿弧线轨迹移动
    float x = SCREEN_WIDTH / 2 + cos(time * 3.14159 * 2 - 3.14159 / 2) * (SCREEN_WIDTH / 2 - SUN_RADIUS);
    float y = SCREEN_HEIGHT / 2 + sin(time * 3.14159 * 2 - 3.14159 / 2) * (SCREEN_HEIGHT / 2 - SUN_RADIUS);

    tft.fillCircle((int)x, (int)y, SUN_RADIUS, sunColor);
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    tft.begin();
    tft.setRotation(0);
    tft.fillScreen(nightColor); // 初始化为夜晚
}

void loop() {
    static float time = 0.0; // 时间变量，范围为 [0.0, 1.0]

    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);   // 清屏

    drawBackground(time);            // 绘制渐变背景
    drawSun(time);                   // 绘制太阳

    delay(FRAME_DELAY);              // 控制帧速率

    time += 0.01;                    // 时间递增
    if (time >= 1.0) {               // 循环时间
        time = 0.0;
    }
}
复制代码

代码解读：

1、动态背景颜色渐变：
通过逐渐改变屏幕的背景颜色，从深蓝（夜晚）到橙色（黎明），再到明亮的黄色（白天），然后回到深蓝色，模拟一天中的变化。

2、太阳的轨迹运动：
用一个圆形代表太阳，沿着弧线轨迹从屏幕一侧移动到另一侧，模拟太阳从地平线升起到落下的动态。

3、分阶段模拟：
早晨：深蓝到橙红色渐变，太阳从底部升起。

正午：屏幕背景变为明亮的蓝色，太阳位于顶部。

傍晚：背景从蓝色变为橙红色，太阳逐渐下落。

夜晚：背景变为深蓝色，太阳消失。

4、时间变量控制
时间变量 time 的范围为 [0.0, 1.0]，表示一天的完整周期。

每帧通过 time += 0.01 更新时间，从而逐渐改变太阳和背景的显示。

5、背景颜色渐变
drawBackground() 根据时间变量生成动态渐变背景：

夜晚（深蓝色）逐渐过渡到黎明（橙红色）。

白天（蓝色天空）逐渐过渡到黄昏（橙红色），最后回到夜晚。

6、太阳的动态运动
drawSun() 计算太阳的位置，沿着弧线轨迹从地平线升起到顶部，再逐渐落下：

float x = SCREEN_WIDTH / 2 + cos(time * 3.14159 * 2 - 3.14159 / 2) * (SCREEN_WIDTH / 2 - SUN_RADIUS);

float y = SCREEN_HEIGHT / 2 + sin(time * 3.14159 * 2 - 3.14159 / 2) * (SCREEN_HEIGHT / 2 - SUN_RADIUS);
复制代码

使用余弦和正弦函数模拟太阳的圆形轨迹，确保视觉效果自然流畅。

7、循环一天的周期
当 time 达到 1.0 时，重置为 0.0，开始新的一天。

8、效果表现
渐变背景：屏幕背景颜色随着时间逐渐过渡，模拟从夜晚到白天再到夜晚的变化。

太阳轨迹：太阳沿弧线轨迹运动，从屏幕底部升起，到顶部然后落下。

动态循环：一天的周期循环显示，不断变化。

实验场景图  动态图