Тетрис на Arduino — это отличный проект для тех, кто хочет собрать не просто учебную схему, а небольшую игровую приставку своими руками. По приложенным фотографиям видно компактную сборку на макетной плате: слева установлена Arduino Nano, рядом расположен маленький OLED-дисплей, а справа подключён джойстик для управления фигурами. Такая конструкция выглядит просто, но внутри неё уже есть всё, что нужно для настоящей мини-игры: экран, контроллер, управление и программная логика.
Arduino Nano хорошо подходит для такого проекта, потому что это небольшая плата на ATmega328, удобная для установки в макетную плату. У неё есть 32 КБ Flash-памяти, 2 КБ SRAM, 8 аналоговых входов и рабочее напряжение 5 В, поэтому её возможностей достаточно для простой игры на OLED-экране.
Что понадобится для сборки
Для изготовления тетриса потребуется небольшой набор компонентов:
Arduino Nano — главный контроллер, который будет запускать игру, обрабатывать команды джойстика и выводить изображение на экран.
OLED-дисплей I2C — маленький экран, на котором будет отображаться игровое поле, падающие фигуры, счёт и сообщение Game Over.
Джойстик-модуль — орган управления. С его помощью можно двигать фигуру влево, вправо, ускорять падение и поворачивать блоки.
Макетная плата — основа для сборки без пайки. Именно такой вариант показан на фотографиях.
Провода Dupont — нужны для соединения Arduino, дисплея и джойстика.
USB-кабель — используется для питания платы и загрузки программы.
При желании позже можно добавить корпус, аккумулятор, кнопку перезапуска или звуковой модуль, но для первой версии это необязательно. Лучше сначала собрать рабочий макет, проверить все подключения, а уже потом думать о красивом оформлении.
Шаг 1. Размещаем Arduino Nano на макетной плате
Перед началом сборки стоит внимательно посмотреть, где находятся пины GND, 5V, A0, A1, A4, A5 и D2. Они понадобятся для подключения дисплея и джойстика. Если перепутать питание или сигнальные контакты, экран может не включиться, а джойстик будет работать неправильно.
Хорошая привычка — сначала поставить все модули на макетную плату без проводов и примерно понять, как будет лежать устройство в руке. На ваших фото джойстик расположен сбоку, и это удобно: большим пальцем можно управлять фигурой, не закрывая экран.
Шаг 2. Подключаем OLED-дисплей
Подключение можно сделать так:
GND дисплея — к GND на Arduino Nano.
VCC дисплея — к 5V на Arduino Nano.
SCL дисплея — к A5 на Arduino Nano.
SDA дисплея — к A4 на Arduino Nano.
Для Arduino Nano линии I2C находятся на A4 и A5: A4 используется как SDA, а A5 — как SCL. Это указано в официальном описании платы Arduino Nano и в документации Arduino по Wire/I2C.
Если после подключения экран не показывает изображение, не нужно сразу переписывать код. Сначала проверьте четыре простые вещи: правильно ли подключены GND и VCC, не перепутаны ли SDA и SCL, плотно ли сидят провода в макетной плате и верно ли указан адрес дисплея в программе. У небольших OLED-экранов часто встречается адрес 0x3C, но иногда бывает 0x3D.
Шаг 3. Подключаем джойстик
Джойстик нужен для управления тетрисом. Он работает проще, чем кажется: внутри есть две оси, которые считываются как аналоговые значения, и кнопка, которая срабатывает при нажатии на стик.
Подключение можно сделать так:
GND джойстика — к GND на Arduino Nano.
+5V джойстика — к 5V на Arduino Nano.
VRx — к A0.
VRy — к A1.
SW — к D2.
Ось X будет отвечать за движение фигуры влево и вправо. Ось Y можно использовать для ускоренного падения вниз. Кнопку SW удобно назначить на поворот фигуры. Такой вариант управления интуитивный: наклонил стик — фигура сдвинулась, нажал — повернулась.
На практике джойстик почти никогда не стоит идеально в центре. Поэтому в программе нужно задать “мёртвую зону”. Например, если значение по оси X меньше 300 — движение влево, если больше 700 — движение вправо. Всё, что находится между этими значениями, считается нейтральным положением.
Шаг 4. Устанавливаем Arduino IDE и библиотеки
Для загрузки программы понадобится Arduino IDE. В ней нужно выбрать плату Arduino Nano, указать правильный порт и установить библиотеки для работы с OLED-дисплеем.
Для дисплеев на SSD1306 часто используют библиотеку Adafruit SSD1306. Она предназначена для монохромных OLED-дисплеев на базе SSD1306, а сами такие дисплеи могут обмениваться данными по I2C или SPI.
Также понадобится Adafruit GFX — библиотека для базовой графики. С её помощью можно выводить текст, рисовать линии, рамки и маленькие прямоугольники. В случае с тетрисом прямоугольники как раз и будут клетками игрового поля.
Установить библиотеки можно через Library Manager в Arduino IDE. В официальной справке Arduino описан стандартный путь: открыть менеджер библиотек, найти нужную библиотеку по названию и нажать Install.
Шаг 5. Сначала проверяем экран
Перед тем как загружать полноценную игру, лучше проверить OLED-дисплей отдельно. Это важный этап. Если сразу залить большой код тетриса и экран останется чёрным, будет сложно понять, где ошибка: в подключении, библиотеке, адресе дисплея или игровой логике.
Для проверки достаточно вывести простую надпись вроде “Arduino Tetris” или нарисовать рамку. Если текст появился, значит экран подключён правильно. После этого можно переходить к джойстику.
Если экран не включился, проверьте адрес дисплея, питание и линии SDA/SCL. На фотографиях дисплей установлен близко к Arduino Nano, и это хорошо: короткие провода уменьшают риск плохого контакта и случайных помех.
Шаг 6. Проверяем джойстик
После дисплея нужно проверить джойстик. Для этого можно открыть Serial Monitor и вывести значения A0 и A1. Когда стик находится в центре, значения будут примерно около середины диапазона. При отклонении влево, вправо, вверх или вниз они будут изменяться.
На этом этапе важно понять, какие значения выдаёт именно ваш модуль. Один джойстик может показывать в центре 510, другой — 480 или 540. Это нормально. Главное — подобрать такие пороги, чтобы фигура в игре не двигалась сама по себе.
Кнопка джойстика обычно работает как обычный цифровой вход. При нажатии она может давать LOW, если используется подтяжка к питанию. Поэтому в коде часто включают INPUT_PULLUP и проверяют нажатие по низкому уровню.
Шаг 7. Продумываем игровое поле
Классический тетрис — это поле из клеток, по которому сверху вниз падают фигуры. Для маленького OLED-дисплея не нужно делать сложную графику. Достаточно сетки, где каждая клетка — маленький белый квадрат.
Удобный вариант для экрана 128 × 64 пикселя — поле 10 × 16 клеток. Если одна клетка будет размером 4 × 4 пикселя, всё игровое поле займёт 40 пикселей по ширине и 64 пикселя по высоте. Оставшееся место можно использовать для счёта, уровня или следующей фигуры.
В памяти Arduino поле можно хранить как небольшой массив. Пустая клетка обозначается нулём, занятая — единицей. Когда фигура падает, она временно рисуется поверх поля. Когда она упирается в дно или другие блоки, её клетки записываются в массив как постоянные.
Шаг 8. Добавляем фигуры тетриса
В тетрисе есть семь основных фигур: I, O, T, S, Z, J и L. Каждую из них можно представить как маленькую матрицу 4 × 4 клетки. Например, если в клетке стоит 1, значит там есть часть фигуры. Если 0 — клетка пустая.
При повороте фигуры программа должна менять её форму. Но поворот нельзя делать вслепую. Сначала нужно проверить, помещается ли новая ориентация в поле. Если после поворота фигура выходит за границу или сталкивается с уже лежащими блоками, поворот отменяется.
Для общего понимания это похоже на попытку повернуть предмет в узкой коробке. Если предмет свободно помещается — поворачиваем. Если упирается в стенку — оставляем как было.
Шаг 9. Настраиваем управление
Управление должно быть не слишком резким. Если Arduino будет двигать фигуру при каждом чтении джойстика, блок улетит в сторону слишком быстро. Поэтому нужно добавить задержку между повторными движениями.
Например, движение влево или вправо можно разрешать не чаще одного раза в 120–180 миллисекунд. Ускоренное падение можно делать чаще. Поворот фигуры лучше выполнять один раз на одно нажатие, иначе при удержании кнопки фигура начнёт крутиться без остановки.
Хорошее управление — это половина удовольствия от игры. Даже если графика очень простая, тетрис будет ощущаться приятно, если фигуры двигаются предсказуемо и не “дёргаются”.
Шаг 10. Рисуем игру на OLED-дисплее
Каждая клетка фигуры рисуется маленьким прямоугольником. Если сделать клетку 4 × 4 пикселя, блоки будут хорошо видны даже на маленьком экране. Можно оставить между ними небольшой зазор, чтобы фигуры выглядели аккуратнее.
Важно не обновлять экран хаотично. Лучше сначала подготовить весь кадр, а потом одним вызовом вывести его на дисплей. Тогда картинка будет меньше мигать.
Шаг 11. Реализуем падение фигур
В тетрисе фигура падает сама, даже если игрок ничего не делает. Для этого в программе нужен таймер. Лучше использовать millis(), а не delay(). Так Arduino сможет одновременно отслеживать время падения, читать джойстик и обновлять экран.
Сначала фигура появляется в верхней части поля. Через заданный промежуток времени она смещается на одну клетку вниз. Если ниже пусто, движение продолжается. Если ниже дно или другой блок, фигура фиксируется, а сверху появляется новая.
Со временем можно увеличивать скорость падения. Например, после каждых десяти удалённых линий игра становится быстрее. Так появляется ощущение уровня и сложности.
Шаг 12. Проверяем столкновения
Столкновения — самая важная часть тетриса. Программа должна понимать, можно ли двигать фигуру влево, вправо, вниз или поворачивать её.
Проверка нужна в трёх случаях:
фигура не должна выходить за левую или правую границу поля;
фигура не должна проваливаться ниже нижней границы;
фигура не должна накладываться на уже зафиксированные блоки.
Если проверка показывает, что движение невозможно, программа просто не выполняет это действие. Например, игрок наклоняет джойстик вправо, но справа уже стена или блоки. В таком случае фигура остаётся на месте.
Шаг 13. Удаляем заполненные линии
Когда горизонтальная линия полностью заполнена блоками, она должна исчезнуть. Всё, что находится выше, сдвигается вниз. Это главный момент, который делает тетрис тетрисом.
Алгоритм можно представить очень просто. Программа просматривает строки поля снизу вверх. Если в строке нет пустых клеток, строка удаляется. Затем все строки выше опускаются на одну позицию вниз. После этого игрок получает очки.
Можно сделать простую систему начисления:
за одну линию — 100 очков;
за две линии сразу — 300 очков;
за три линии — 500 очков;
за четыре линии — 800 очков.
Для маленького экрана этого вполне достаточно. Игроку не нужен сложный интерфейс: достаточно видеть поле, фигуры и текущий счёт.
Шаг 14. Добавляем Game Over и перезапуск
Игра заканчивается, когда новая фигура больше не помещается в верхнюю часть поля. Тогда на дисплее можно вывести надпись Game Over и итоговый счёт.
После этого удобно сделать перезапуск по нажатию на джойстик. Игрок нажимает кнопку, массив поля очищается, счёт обнуляется, и игра начинается заново.
Даже такая простая функция делает проект более законченным. Без перезапуска каждый раз пришлось бы отключать и снова подключать Arduino, а это неудобно.
Шаг 15. Делаем сборку аккуратнее
Сборка на макетной плате отлично подходит для обучения. Она позволяет быстро переставлять провода и исправлять ошибки. Но если вы хотите часто играть в такой тетрис, лучше сделать конструкцию прочнее.
Можно перенести схему на паяемую макетную плату, закрепить дисплей винтами, вывести джойстик в удобное место и сделать небольшой корпус. Корпус можно напечатать на 3D-принтере, вырезать из пластика или собрать из тонкой фанеры.
При этом открытая сборка, как на фотографиях, тоже имеет плюс. Она наглядно показывает, как устроено устройство. Видно, где находится Arduino, куда подключён экран, как идут провода к джойстику. Для обучающего проекта это даже лучше, чем закрытая коробка.
Частые ошибки при сборке
Экран не показывает изображение.
Чаще всего проблема в неправильном подключении SDA и SCL, отсутствии питания или неверном I2C-адресе. Сначала проверьте провода, потом попробуйте другой адрес дисплея.
Фигуры двигаются сами.
Скорее всего, у джойстика не настроена мёртвая зона. Центр стика редко даёт идеально одинаковые значения. Нужно задавать пороги, например меньше 300 и больше 700.
Игра тормозит или зависает.
Такое часто бывает, если использовать delay() в основной логике. Для игры лучше применять millis(), чтобы программа не останавливалась полностью во время ожидания.
Фигуры мигают.
Проверьте порядок отрисовки. Сначала очищайте экран, затем рисуйте все элементы кадра, и только потом обновляйте дисплей.
После загрузки кода плата не отвечает.
Убедитесь, что в Arduino IDE выбрана правильная плата, порт и процессор. У некоторых Arduino Nano-клонов может понадобиться выбрать старый загрузчик.
Почему этот проект полезен для новичков
Тетрис на Arduino хорош тем, что в одном устройстве объединяются сразу несколько важных тем. Здесь есть подключение дисплея, работа с I2C, чтение аналоговых сигналов, обработка кнопки, массивы, координаты, таймеры, отрисовка графики и игровая логика.
При этом результат понятен любому человеку. Это не просто мигающий светодиод, смысл которого нужно объяснять. Здесь всё очевидно: включил питание, на экране появилась игра, двигаешь джойстик — фигура слушается.
Такой проект можно использовать для школьного кружка, самостоятельного обучения, демонстрации возможностей Arduino или просто как интересную самоделку. Он достаточно простой, чтобы не отпугнуть новичка, но достаточно содержательный, чтобы дать реальный опыт программирования и сборки электроники.