使用Arduino R4 WiFi和定制HAT板，无需面包板，打造一款手持复古游戏机

这是一个DIY手持式Arduino游戏机，由Arduino UNO R4 WiFi驱动。它在一块0.96英寸的SSD1306 OLED显示屏(128×64像素)上运行10款复古风格的街机游戏，通过四个触控按钮进行控制。配备5V升压转换器的锂聚合物电池使其具备完全便携性。所有元件均安装在定制的HAT型PCB板上，直接贴合Arduino主板，无需松散电线，也不需使用面包板。

包含的游戏：小行星、打砖块、恐龙、小鸟飞行、迷宫跑者、吃豆人、乒乓球、贪吃蛇、太空侵略者、俄罗斯方块。

这些并非原创的商业游戏，而是轻量级的复制品，经过重新创建和优化，以适应Arduino平台的内存和速度限制。

所需部件

•Arduino UNO R4 WiFi - 1个

•双面覆膜板 - 1块(用于HAT)

•0.96英寸I2C OLED显示屏(SSD1306，128×64)- 1个

•触控按钮 - 4个

•活动蜂鸣器 - 1个

•1SS 锂聚合物电池(3.7V)- 1个

•5V升压转换器模块 - 1个

•滑动开关 - 1个

•按需连接电线

接线 / / 引脚连接

所有组件均通过以下方式连接到Arduino R4 WiFi：

OLED显示屏(I2C)

•VCC → 5V

•GND → GND

•SDA → A4

•SCL → A5

按钮(低电平激活，另一端接地)

•UP → D4

•向下 → D2

•左 → D3

•右 → D5

蜂鸣器

•(+) → D7

•(−) → 0

电源

•5V升压转换器输出 → Arduino 5V引脚

•锂聚合物电池 → → → 滑动开关 → 电源升压转换器输入

硬件组装

所有元件均焊接在一块双面PCB板上，该PCB板尺寸与Arduino R4 WiFi接口头的引脚布局相匹配，本质上是一个定制的HAT。OLED、按钮和蜂鸣器安装在顶部，电源组件(升压转换器、电池连接器、滑动开关)则沿底部边缘排列。

让我省去烦恼的组装小贴士：

•在HAT上使用女性化头条带，以便在不焊拆的情况下取下进行重编程。

•将I2C线路(SDA/SCL)远离按钮信号线，以避免显示噪声

•在连接到Arduino之前，使用万用表确认升压转换器的输出电压恰好为5V。

•在所有锂聚合物电池的引线上使用热缩管，以防止短路。

•尽量缩短线缆，对于紧凑的构建来说，这一点比你想象的更重要。

代码架构

固件完全模块化。每个游戏都独立存在于自己的头文件中，主文件 main.inoo 只负责库的初始化、按钮读取、菜单以及游戏调度。这使得在不修改核心逻辑的情况下，轻松添加或删除游戏变得非常简单。

如果你刚接触Arduino，并希望在深入制作此类项目之前先熟悉基本操作，浏览一系列优质的Arduino项目是一个很好的方法，可以帮助你了解如何处理不同的外设，例如显示屏、按钮和蜂鸣器，然后再将它们整合成一个完整的系统。

所用库

Arduino.h - - 核心函数(pinMode、digitalRead、millis、tone)

U8g2lib.h - - 支持全帧缓冲和字体的OLED图形

Wire.h - - 显示屏的I2C通信

为什么选择 U8g222 而不是 Adafruit GFX?在开发过程中，Adafruit GFX 与 UNO R44 存在初始化问题。而 U8g2 从一开始就运行稳定，并且渲染性能更优。

引脚定义

游戏标题包含

按钮去抖功能

机械按钮在按下时会弹起，快速在高电平和低电平之间闪烁数毫秒。如果没有去抖功能，单次按键可能会被识别为5个以上的输入信号，从而破坏游戏体验。该功能通过软件来处理这一问题：

每个按钮都有其独立的静态状态和时间戳。只有在最后一次状态变化后经过40毫秒，按压才会被记录为有效——具备清晰的边缘检测，避免误触发。

设置功能

按钮使用 INPUT_PULLUP 以获得稳定读数。通过 randomSeed(analogRead(A0)) 从模拟噪声中获取随机种子，因此每次开机时，像小行星生成这样的游戏行为都会真正实现随机。

主循环

menuSelect()() 显示可滚动的游戏列表。向上/向下导航，向左/向右确认。游戏结束后，控制权会自动返回此处，无需重置。

工作原理(用户流程)

1. 开机 → → 出现启动画面 → → → 按任意按钮继续

2. 游戏列表菜单加载中，上下滚动

3. 按左或右键启动游戏

4. 游戏结束 → 自动返回菜单

我遇到的挑战

库不兼容问题：Adafruit GFX 在 Arduino UNO R4 上初始化失败。改为使用 U8g22 后立即正常工作，并且提供了更好的渲染控制。

按钮弹跳：早期版本中，菜单会随机跳过某些项目。通过实现上述边缘检测去抖功能，并设置40毫秒的阈值，已解决该问题。

本文编译自hackster.io