基于STM32和OLED的小恐龙游戏项目设计与实现【免费开源】

免费开源，本文项目源码放在文末

一、项目概述

小恐龙游戏最初是作为浏览器离线小游戏而广为人知，其简单的操作与生动的画面使其深受用户喜爱。本项目将经典的小恐龙跳跃游戏移植到嵌入式平台上，使用STM32微控制器作为核心控制器，OLED屏幕进行显示，搭配按键或触摸实现用户交互。通过本项目，既可以体验游戏开发在嵌入式系统上的实现方式，又能掌握STM32 GPIO、定时器、OLED驱动、按键扫描及简单动画实现技术。

项目核心功能包括：

• 基于OLED显示的动态小恐龙动画
• 用户输入控制跳跃动作
• 随机生成障碍物
• 分数记录和显示
• 简单碰撞检测，实现游戏结束逻辑

通过该项目，开发者能够掌握嵌入式图形显示、定时器中断、状态机设计以及简单游戏逻辑实现的方法。

二、硬件设计

2.1 主控芯片选择

本项目采用STM32F103C8T6微控制器，其优势包括：

• 32位ARM Cortex-M3核心，主频72MHz
• 丰富的GPIO、定时器、SPI/I2C接口
• 内存充足，适合存储小型游戏图形数据
• 支持低功耗模式，适合便携式设备

2.2 显示模块

OLED屏幕是游戏显示核心，选择0.96寸128x64分辨率的I2C OLED屏：

• 通过I2C接口与STM32通信
• 支持像素级显示，可实现简单动画
• 占用GPIO少，适合嵌入式小型项目

2.3 用户交互

• 按键输入：单按键控制小恐龙跳跃
• 可扩展触摸输入或按钮组合，实现更丰富交互

2.4 电源设计

• 使用3.7V锂电池供电或USB供电
• STM32及OLED低功耗设计，可持续运行数小时

三、软件架构设计

3.1 系统模块划分

本项目软件系统划分为以下模块：

1. OLED驱动模块：初始化OLED、绘制像素、图形和文字
2. 按键扫描模块：检测用户跳跃操作
3. 游戏逻辑模块：小恐龙动作、障碍物生成、碰撞检测
4. 定时器模块：实现动画刷新、游戏速度控制
5. 得分显示模块：记录和显示游戏分数

模块间通过函数调用和全局状态结构体进行数据传递，保持逻辑清晰。

3.2 OLED显示逻辑

OLED屏幕采用单色点阵显示，通过刷新像素实现小恐龙和障碍物动画。每帧游戏逻辑更新后，调用OLED刷新函数绘制新画面。为了提高效率，使用缓冲区（Buffer）绘制后统一发送至OLED，减少闪烁。

uint8_t OLED_Buffer[128 * 8]; // 128x64 OLED，每页8行
void OLED_DrawPixel(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t color) {
   
    if(color)
        OLED_Buffer[x + (y/8)*128] |= (1 << (y%8));
    else
        OLED_Buffer[x + (y/8)*128] &= ~(1 << (y%8));
}
void OLED_Refresh(void) {
   
    for(uint8_t page=0; page<8; page++){
   
        OLED_Command(0xB0 + page);
        OLED_Command(0x00);
        OLED_Command(0x10);
        HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, OLED_ADDR, page*128, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &OLED_Buffer[page*128], 128, HAL_MAX_DELAY);
    }
}

四、游戏逻辑实现

4.1 小恐龙状态机

小恐龙状态主要包括：

• 地面状态：正常行走
• 跳跃状态：按键触发跳跃
• 下降状态：跳跃结束返回地面

使用结构体保存状态及高度信息，通过定时器周期更新位置。

typedef struct {
   
    uint8_t state; // 0: 地面, 1: 跳跃, 2: 下降
    uint8_t y;     // 垂直坐标
} Dino;

Dino player = {
   0, GROUND_Y};

4.2 障碍物生成

• 障碍物通过数组管理，定时移动
• 随机间隔生成障碍物
• 与小恐龙坐标比较实现碰撞检测

typedef struct {
   
    uint8_t x;
    uint8_t type;
    uint8_t active;
} Obstacle;

Obstacle obs[5];
void UpdateObstacle(void) {
   
    for(int i=0;i<5;i++){
   
        if(obs[i].active){
   
            obs[i].x--;
            if(obs[i].x==0) obs[i].active = 0; // 移出屏幕
        } else if(rand()%50==0){
    // 随机生成
            obs[i].x = 127;
            obs[i].active = 1;
            obs[i].type = rand()%2;
        }
    }
}

4.3 碰撞检测

判断小恐龙与障碍物坐标是否重叠，实现游戏结束逻辑。

bool CheckCollision(Dino *d, Obstacle *o){
   
    if(o->active && o->x < DINO_WIDTH && o->x + OBSTACLE_WIDTH > 0){
   
        if(d->y < OBSTACLE_HEIGHT) return true;
    }
    return false;
}

五、定时器与动画控制

使用STM32定时器中断，实现动画刷新和游戏节奏控制：

• 定时器周期50ms，更新小恐龙和障碍物位置
• 每帧刷新OLED缓冲区
• 控制跳跃高度变化，实现平滑动画

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){
   
    UpdateDino(&player);
    UpdateObstacle();
    if(CheckCollision(&player, obs)){
   
        GameOver();
    }
    DrawFrame();
    OLED_Refresh();
}

六、按键控制

按键通过GPIO中断或轮询实现跳跃触发，按下时改变小恐龙状态为“跳跃”，触发定时器逻辑更新高度，实现跳跃动作。

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){
   
    if(GPIO_Pin == BUTTON_PIN && player.state==0){
   
        player.state = 1; // 跳跃
    }
}

七、得分记录

• 每帧障碍物成功避开，分数加1
• 分数显示在OLED屏幕顶部
• 游戏结束时显示最高分

uint16_t score = 0;
void UpdateScore(void){
   
    for(int i=0;i<5;i++){
   
        if(obs[i].active && obs[i].x==0) score++;
    }
    OLED_ShowNum(100, 0, score, 3, 1);
}

八、项目测试与优化

8.1 游戏运行效果

• 小恐龙按键跳跃流畅
• 障碍物随机生成，游戏难度适中
• OLED显示无明显闪烁

8.2 优化策略

• 使用OLED缓冲区减少I2C通信闪烁
• 定时器周期优化动画平滑度
• 限制障碍物数量和生成频率，提高游戏可玩性
• 按键消抖和状态机设计保证跳跃精准

九、总结

本项目通过STM32微控制器和OLED屏幕，实现了嵌入式小恐龙游戏的完整功能，涵盖：

• 嵌入式OLED显示控制
• 定时器中断与动画实现
• 小恐龙状态机和跳跃逻辑
• 随机障碍物生成与碰撞检测
• 按键交互与分数记录

该项目不仅是嵌入式游戏开发的入门实践案例，也锻炼了硬件接口控制、显示刷新、定时器管理及游戏逻辑设计能力。开发者可在此基础上扩展更多功能，例如背景滚动、多种障碍类型、音效播放以及蓝牙联网排行榜等。

源码

https://blog.csdn.net/weixin_52908342/article/details/150593282