Создание сенсорной игры «Крестики-нолики» на Arduino Due

Компоненты и материалы

Компонент	Количество
Arduino Due	1
TFT LCD 2.8" с сенсорной панелью (ILI9341 + XPT2046)	1
Перемычки	1 комплект

Приложения и сервисы

• Arduino IDE

О проекте

Описание

Проект основан на работе nickthegreek82 (arduino-touch-tic-tac-toe-game). Реализована игра «Крестики-нолики» против компьютера с ИИ на сенсорном TFT-дисплее 2.8".

Необходимые библиотеки

• Adafruit GFX Library
• Adafruit ILI9341 Library
• URTouch Library

Подключение (Wiring)

Сенсорная панель → Arduino Due

• T_IRQ → 22
• T_DO → 24
• T_DIN → 26
• T_CS → 28
• T_CLK → 30

Дисплей → Arduino Due

• SDO (MISO) → A.25
• LED → 3.3V
• SCK → A.27
• SDI (MOSI) → A.26
• DC → 9
• RESET → 8
• CS → 10
• GND → GND
• VCC → 3.3V

История версий

• 08.22.2017 — улучшение ИИ и оптимизация кода.
• 08.26.2017 — дальнейшая оптимизация.
• 08.27.2017 — вызов: можете ли вы обыграть CPU?
• 03.13.2018 — внедрен улучшенный алгоритм ИИ (спасибо klauscam: GitHub).

Код

Две версии скетча:

1. Базовая версия (TIC TAC TOE)

Простая игра против компьютера с базовым ИИ. Использует битмапы для отрисовки X и O.

// Основные определения пинов и библиотеки
#define TFT_RST 8
#define TFT_DC 9
#define TFT_CS 10
#define TOUCH_ORIENTATION LANDSCAPE

Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
Adafruit_GFX_Button buttons[9];
URTouch myTouch(30, 28, 26, 24, 22);

// Игровая логика: массив board[9], проверка победителя, ходы игрока и CPU
// CPU использует эвристику: центр, углы, блокировка двойных угроз, случайный ход
// Отрисовка через drawBitmap() из PROGMEM массивов circle[] и x_bitmap[]
// Меню: кто начинает, экран Game Over с кнопкой "Again?"

Полный код объемный — см. раздел Code исходника.

2. Улучшенная версия (TicTacToe_new) — непобедимый ИИ на Minimax

Реализован алгоритм Minimax с альфа-бета отсечением (глубина difficulty=8). CPU играет идеально — ничью гарантированно, выигрыш только при ошибке игрока.

// Ключевые отличия:
int minimax(int board[9], int player, int depth) {
  int winner = win(board);
  if(winner != 0) return winner * player;
  int move = -1, score = -2;
  for(int i=0; i<9; ++i) if(board[i]==0) {
    board[i] = player;
    int thisScore = (depth < difficulty) ? -minimax(board, -player, depth+1) : 0;
    board[i] = 0;
    if(thisScore > score) { score = thisScore; move = i; }
  }
  return (move==-1) ? 0 : score;
}

void computerMove(int board[9]) {
  // перебор всех ходов, выбор с лучшим minimax score
  // board: 1 = CPU (O), -1 = Human (X)
}

Отрисовка сетки линиями, координаты тача маппятся на 9 клеток. В меню выбора первого хода — кнопки YOU / CPU. После партии — экран результата (HUMAN WINS / CPU WINS / DRAW) и кнопка Again.

Схемы