CN108888949A - 一种基于Arduino的游戏互动装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于Arduino的游戏互动方法，包括通过所述超声波传感器模块实时检测游戏操作者与游戏互动装置之间的距离，且根据检测到的距离在显示屏上自动显示游戏开始界面；游戏操作者点击游戏开始界面上的按钮进入到具体游戏；游戏操作者进行发声，所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝值，并根据检测出的分贝值在显示屏上显示对应的点阵图区块；游戏操作者根据点阵图区块进行图案猜测，并根据猜测结果在显示屏上显示对应的图案。本发还提供一种基于Arduino的游戏互动装置。本发明优点：通过该游戏互动方法使得游戏操作者可以通过发声来与游戏互动装置进行互动，不仅可以增加游戏的趣味性，而且可很好的达到寓教娱乐的效果。

Description

一种基于Arduino的游戏互动装置及方法
技术领域
本发明涉及一种互动方法，特别涉及一种基于Arduino的游戏互动装置及方法。
背景技术
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，它包含有硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。Arduino的编程语言是基于Wiring，还包括C语言和C++的部分内容；同时，Arduino还支持Ardublock、Mixly、mBlock等图形化编程软件，可进一步降低编程难度，并进一步践行“开源”技术和理念。由于Arduino具有开放、可重复利用、功能强大、价格低廉、门槛低等优点，因此，Arduino也越来越受到开发者的喜爱。
现如今，游戏已成为人们日常生活中较为常见的一种娱乐活动，随着科技的不断进步，被开发出的游戏种类越来越多，游戏的玩法也越来越新颖多样。但是，目前大多数游戏都是通过手机或者电脑来实现的，而手机或者电脑游戏都是虚拟的2D或者3D画面，且手机或者电脑游戏在操作时都是通过手指来完成相关操作的，这使得游戏玩家与手机或者电脑之间不仅缺乏互动功能，而且手指操作久了游戏玩家也会感到厌倦；因此，研发一种既能实现互动功能又可以采用其它方式来操作游戏的方法是很有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种基于Arduino的游戏互动装置，通过该游戏互动装置使得游戏操作者可以通过发声来与游戏互动装置进行互动，不仅可以增加游戏的趣味性，而且可很好的达到寓教娱乐的效果。
本发明是这样实现技术问题之一的：一种基于Arduino的游戏互动装置，所述游戏互动装置包括一Arduino UNO开发板、一超声波传感器模块、一模拟声音传感器模块、一显示屏以及一矩阵键盘模块；所述超声波传感器模块、模拟声音传感器模块、显示屏以及矩阵键盘模块均与所述Arduino UNO开发板相连接。
进一步地，所述超声波传感器模块包括一发射超声波元件以及一接收超声波元件，所述发射超声波元件以及接收超声波元件均与所述Arduino UNO开发板相连接。
进一步地，所述模拟声音传感器模块采用DFR0034，所述矩阵键盘模块采用PCB0139。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种基于Arduino的游戏互动方法，通过该游戏互动方法使得游戏操作者可以通过发声来与游戏互动装置进行互动，不仅可以增加游戏的趣味性，而且可很好的达到寓教娱乐的效果。
本发明是这样实现技术问题之二的：一种基于Arduino的游戏互动方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、通过所述超声波传感器模块实时检测游戏操作者与游戏互动装置之间的距离，且根据检测到的距离在显示屏上自动显示游戏开始界面；
步骤S2、游戏操作者点击游戏开始界面上的按钮进入到具体游戏；
步骤S3、游戏操作者进行发声，所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝值，并根据检测出的分贝值在显示屏上显示对应的点阵图区块；
步骤S4、游戏操作者根据点阵图区块进行图案猜测，并根据猜测结果在显示屏上显示对应的图案。
进一步地，在所述步骤S1中，所述根据检测到的距离在显示屏上自动显示游戏开始界面具体为：
设定所述超声波传感器模块的有效测试距离，当检测到游戏操作者与游戏互动装置之间的距离处在所述有效测试距离之内时，所述超声波传感器模块发送信号给所述Arduino UNO开发板，并通过所述Arduino UNO开发板将游戏开始界面展示到显示屏上；设置所述有效测试距离为30cm。
进一步地，当检测到游戏操作者与游戏互动装置之间的距离处在所述有效测试距离之内时，所述Arduino UNO开发板在1秒内将游戏开始界面展示到显示屏上。
进一步地，在所述步骤S3中，所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝值，并根据检测出的分贝值在显示屏上显示对应的点阵图区块具体为：
预先设置各个分贝值区间，对各个分贝值区间均设置对应的点阵图区块且使各个点阵图区块正好拼接成一完整图案；当游戏操作者进行发声后，所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝数值，并将检测到的分贝数值发送给所述Arduino UNO开发板，所述Arduino UNO开发板根据接收的分贝数值查找对应的分贝值区间，并将分贝值区间所对应的点阵图区块输出到显示屏上；同时，在显示屏上显示出完整图案的猜测选项。
进一步地，在所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝数值后，设定所述Arduino UNO开发板在0.5秒内将分贝值区间所对应的点阵图区块输出到显示屏上。
进一步地，所述步骤S4具体包括：
步骤S41、游戏操作者根据显示屏上显示的点阵图区块，通过矩阵键盘模块选择对应的猜测选项；
步骤S42、所述Arduino UNO开发板在接收到游戏操作者选中的猜测选项后，判断游戏操作者选中的猜测选项是否正确，且如果正确，则在显示屏上显示出完整的图案，并进入步骤S43；如果不正确，则提醒游戏操作者继续进行发声，并返回步骤S3；
步骤S43、询问游戏操作者是否继续游戏，且如果是，则返回步骤S2；如果否，则退出游戏。
进一步地，在所述Arduino UNO开发板接收到游戏操作者选中的猜测选项后，设定所述Arduino UNO开发板在0.5秒内对猜测选项做出判断。
本发明具有如下优点：
1、在游戏操作的过程中，游戏操作者可以通过发声来与游戏互动装置进行互动，不仅可以增加游戏的趣味性；而且通过图案的视觉传达方式来″看见″自己的声音，并进行猜测选择，可很好的达到寓教娱乐的效果，特别适合小朋友使用。
2、由于Arduino具有开放、可重复利用、功能强大、价格低廉、门槛低等优点，而本发明又采用基于Arduino进行开发，因此，不仅可以极大的降低开发难度，而且可以降低开发成本。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种基于Arduino的游戏互动装置的原理框图。
图2为本发明一种基于Arduino的游戏互动方法的执行流程图。
附图标记说明：
100-游戏互动装置，1-Arduino UNO开发板，2-超声波传感器模块，21-发射超声波元件，22-接收超声波元件，3-模拟声音传感器模块，4-显示屏，5-矩阵键盘模块。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种基于Arduino的游戏互动装置100的较佳实施例，所述游戏互动装置100包括一Arduino UNO开发板1、一超声波传感器模块2、一模拟声音传感器模块3、一显示屏4以及一矩阵键盘模块5；所述超声波传感器模块2、模拟声音传感器模块3、显示屏4以及矩阵键盘模块5均与所述Arduino UNO开发板1相连接；
在具体实施时，所述Arduino UNO开发板1主要用于实现对数据进行处理，具体可以先在Arduino IDE中编写程序代码，再将程序代码上传到Arduino UNO开发板1上使用，从而就可以实现数据处理等功能了。
所述超声波传感器模块2包括一发射超声波元件21以及一接收超声波元件22，所述发射超声波元件21以及接收超声波元件22均与所述Arduino UNO开发板1相连接；其中，所述发射超声波元件21用于发射信号，所述接收超声波元件22用于接收反射回来的信号；超声波传感器模块2检测距离是通过声音传播速度和传播时间来实现的，检测出的实际距离等于声音传播速度乘以传播时间的一半。
所述模拟声音传感器模块3是一种基于麦克风的声音检测传感器，可用来对周围环境中的声音强度进行检测，具有300倍的放大器；在工作时，Arduino UNO开发板1可以通过电压的变化识别出声音的大小变化，并通过电压值来呈现出声音的分贝；在本发明中，所述模拟声音传感器模块3采用DFR0034。
所述显示屏4主要用于实现显示功能，所述显示屏4可以是LCD显示屏。
所述矩阵键盘模块5可以是4*4矩阵键盘，本发明所使用的矩阵键盘模块5是阻塞式的，这样当按下某一个按键不放时，代码就不会继续运行；所述矩阵键盘模块5采用PCB0139。
请参阅图2所示，本发明一种基于Arduino的游戏互动方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、通过所述超声波传感器模块2实时检测游戏操作者与游戏互动装置100之间的距离，且根据检测到的距离在显示屏4上自动显示游戏开始界面；
在所述步骤S1中，所述根据检测到的距离在显示屏4上自动显示游戏开始界面具体为：
设定所述超声波传感器模块2的有效测试距离，当检测到游戏操作者与游戏互动装置100之间的距离处在所述有效测试距离之内时，所述超声波传感器模块2发送信号给所述Arduino UNO开发板1，并通过所述ArduinoUNO开发板1将游戏开始界面展示到显示屏4上。当然，在游戏操作者没有走近游戏互动装置100时，游戏互动装置100是不会被触发的，而显示屏4在游戏操作者没有走近时可以播放一些动画内容。
为了达到更好的测试效果，设置所述有效测试距离为30cm；但是，本发明并不仅限于此，在具体实施时，还可以根据实际需要来设置所述有效测试距离。
为了保证整个游戏互动装置100能够流畅完整的运行，当检测到游戏操作者与游戏互动装置100之间的距离处在所述有效测试距离之内时，所述Arduino UNO开发板1在1秒内将游戏开始界面展示到显示屏4上；当然，本发明并不仅限于此，在具体实施时，还可以设定其它的时间。
在本发明中，所述超声波传感器模块2实现距离检测的代码程序如下：
步骤S2、游戏操作者点击游戏开始界面上的按钮进入到具体游戏；在具体实施时，游戏开始界面上会展示游戏的开始按钮，当游戏操作者触发该开始按钮时，就进入具体的游戏。
步骤S3、游戏操作者进行发声，所述模拟声音传感器模块3检测出声音的分贝值，并根据检测出的分贝值在显示屏4上显示对应的点阵图区块；
在所述步骤S3中，所述模拟声音传感器模块3检测出声音的分贝值，并根据检测出的分贝值在显示屏4上显示对应的点阵图区块具体为：
预先设置各个分贝值区间，对各个分贝值区间均设置对应的点阵图区块(例如，可以设置60～65dB所对应的点阵图区块是一个小圆等)，且使各个点阵图区块正好拼接成一完整图案；当游戏操作者进行发声后，所述模拟声音传感器模块3检测出声音的分贝数值，并将检测到的分贝数值发送给所述Arduino UNO开发板1，所述Arduino UNO开发板1根据接收的分贝数值查找对应的分贝值区间，并将分贝值区间所对应的点阵图区块输出到显示屏4上；同时，在显示屏4上显示出完整图案的猜测选项，以供游戏操作者进行选择。
为了保证整个游戏互动装置100能够流畅完整的运行，在所述模拟声音传感器模块3检测出声音的分贝数值后，设定所述Arduino UNO开发板1在0.5秒内将分贝值区间所对应的点阵图区块输出到显示屏4上；当然，本发明并不仅限于此，在具体实施时，还可以设定其它的时间。
在具体实施时，所述模拟声音传感器模块3实现声音识别的代码程序如下：
所述模拟声音传感器模块3实现分贝数值与点阵图区块对应的代码程序如下：
步骤S4、游戏操作者根据点阵图区块进行图案猜测，并根据猜测结果在显示屏4上显示对应的图案；
所述步骤S4具体包括：
步骤S41、游戏操作者根据显示屏4上显示的点阵图区块，通过矩阵键盘模块5选择对应的猜测选项；
在具体实施时，所述矩阵键盘模块5实现选择的代码程序如下：
步骤S42、所述Arduino UNO开发板1在接收到游戏操作者选中的猜测选项后，判断游戏操作者选中的猜测选项是否正确，且如果正确，则在显示屏4上显示出完整的图案，并进入步骤S43；如果不正确，则提醒游戏操作者继续进行发声，并返回步骤S3；
步骤S43、询问游戏操作者是否继续游戏，且如果是，则返回步骤S2；如果否，则退出游戏。
为了保证整个游戏互动装置100能够流畅完整的运行，在所述Arduino UNO开发板1接收到游戏操作者选中的猜测选项后，设定所述Arduino UNO开发板1在0.5秒内对猜测选项做出判断；当然，本发明并不仅限于此，在具体实施时，还可以设定其它的时间。
综上所述，本发明具有如下优点：
1、在游戏操作的过程中，游戏操作者可以通过发声来与游戏互动装置进行互动，不仅可以增加游戏的趣味性；而且通过图案的视觉传达方式来“看见”自己的声音，并进行猜测选择，可很好的达到寓教娱乐的效果，特别适合小朋友使用。
2、由于Arduino具有开放、可重复利用、功能强大、价格低廉、门槛低等优点，而本发明又采用基于Arduino进行开发，因此，不仅可以极大的降低开发难度，而且可以降低开发成本。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于Arduino的游戏互动装置，其特征在于：包括一Arduino UNO开发板、一超声波传感器模块、一模拟声音传感器模块、一显示屏以及一矩阵键盘模块；所述超声波传感器模块、模拟声音传感器模块、显示屏以及矩阵键盘模块均与所述Arduino UNO开发板相连接。
2.如权利要求1所述的一种基于Arduino的游戏互动装置，其特征在于：所述超声波传感器模块包括一发射超声波元件以及一接收超声波元件，所述发射超声波元件以及接收超声波元件均与所述Arduino UNO开发板相连接。
3.如权利要求1所述的一种基于Arduino的游戏互动装置，其特征在于：所述模拟声音传感器模块采用DFR0034，所述矩阵键盘模块采用PCB0139。
4.一种基于Arduino的游戏互动方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至3任一所述的游戏互动装置，
所述方法包括如下步骤：
步骤S1、通过所述超声波传感器模块实时检测游戏操作者与游戏互动装置之间的距离，且根据检测到的距离在显示屏上自动显示游戏开始界面；
步骤S2、游戏操作者点击游戏开始界面上的按钮进入到具体游戏；
步骤S3、游戏操作者进行发声，所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝值，并根据检测出的分贝值在显示屏上显示对应的点阵图区块；
步骤S4、游戏操作者根据点阵图区块进行图案猜测，并根据猜测结果在显示屏上显示对应的图案。
5.根据权利要求4所述的一种基于Arduino的游戏互动方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述根据检测到的距离在显示屏上自动显示游戏开始界面具体为：
设定所述超声波传感器模块的有效测试距离，当检测到游戏操作者与游戏互动装置之间的距离处在所述有效测试距离之内时，所述超声波传感器模块发送信号给所述ArduinoUNO开发板，并通过所述Arduino UNO开发板将游戏开始界面展示到显示屏上；设置所述有效测试距离为30cm。
6.根据权利要求5所述的一种基于Arduino的游戏互动方法，其特征在于：当检测到游戏操作者与游戏互动装置之间的距离处在所述有效测试距离之内时，所述Arduino UNO开发板在1秒内将游戏开始界面展示到显示屏上。
7.根据权利要求4所述的一种基于Arduino的游戏互动方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝值，并根据检测出的分贝值在显示屏上显示对应的点阵图区块具体为：
预先设置各个分贝值区间，对各个分贝值区间均设置对应的点阵图区块，且使各个点阵图区块正好拼接成一完整图案；当游戏操作者进行发声后，所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝数值，并将检测到的分贝数值发送给所述Arduino UNO开发板，所述Arduino UNO开发板根据接收的分贝数值查找对应的分贝值区间，并将分贝值区间所对应的点阵图区块输出到显示屏上；同时，在显示屏上显示出完整图案的猜测选项。
8.根据权利要求7所述的一种基于Arduino的游戏互动方法，其特征在于：在所述模拟声音传感器模块检测出声音的分贝数值后，设定所述Arduino UNO开发板在0.5秒内将分贝值区间所对应的点阵图区块输出到显示屏上。
9.根据权利要求4所述的一种基于Arduino的游戏互动方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：
步骤S41、游戏操作者根据显示屏上显示的点阵图区块，通过矩阵键盘模块选择对应的猜测选项；
步骤S42、所述Arduino UNO开发板在接收到游戏操作者选中的猜测选项后，判断游戏操作者选中的猜测选项是否正确，且如果正确，则在显示屏上显示出完整的图案，并进入步骤S43；如果不正确，则提醒游戏操作者继续进行发声，并返回步骤S3；
步骤S43、询问游戏操作者是否继续游戏，且如果是，则返回步骤S2；如果否，则退出游戏。
10.根据权利要求9所述的一种基于Arduino的游戏互动方法，其特征在于：在所述Arduino UNO开发板接收到游戏操作者选中的猜测选项后，设定所述Arduino UNO开发板在0.5秒内对猜测选项做出判断。
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