【花雕学编程】Arduino动手做（249）--GC9A01屏模拟烟花散开

  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十四：GC9A01屏之随机模拟烟花散开

实验开源代码

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  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十四：GC9A01屏之随机模拟烟花散开
*/

//       GC9A01---------- ESP32
//       RST ------------ NC（复位引脚，此处未连接）
//       CS ------------- D4（片选引脚，连接到ESP32的D4引脚）
//       DC ------------- D2（数据/命令选择引脚，连接到ESP32的D2引脚）
//       SDA ------------ D23 (green)（主数据输出引脚，连接到ESP32的D23引脚，绿色线）
//       SCL ------------ D18 (yellow)（时钟信号引脚，连接到ESP32的D18引脚，黄色线）
//       GND ------------ GND（接地引脚，连接到ESP32的接地端）
//       VCC -------------3V3（电源引脚，连接到ESP32的3.3V电源）

#include "SPI.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_GC9A01A.h"

// 定义屏幕引脚
#define TFT_CS 4        // 片选引脚
#define TFT_DC 2        // 数据/命令引脚
#define TFT_RST -1      // 重置引脚（未使用时设置为 -1）

// 初始化屏幕对象
Adafruit_GC9A01A tft = Adafruit_GC9A01A(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

// 烟花参数
#define PARTICLE_COUNT 100    // 每次烟花粒子数量
#define SCREEN_WIDTH 240      // 屏幕宽度
#define SCREEN_HEIGHT 240     // 屏幕高度
#define FRAME_DELAY 3         // 每帧延迟
#define EXPLOSION_RADIUS 3    // 粒子大小

// 粒子结构体
struct Particle {
    float x, y;         // 粒子位置
    float vx, vy;       // 粒子速度
    uint16_t color;     // 粒子颜色
    int life;           // 粒子生命值
};

// 粒子数组
Particle particles[PARTICLE_COUNT];

// 初始化烟花粒子
void initializeParticles(int centerX, int centerY) {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        particles[i].x = centerX;                                     // 烟花中心位置
        particles[i].y = centerY;
        float angle = random(0, 360) * 3.14159 / 180;                // 粒子随机角度
        float speed = random(50, 150) / 100.0;                       // 粒子随机速度
        particles[i].vx = speed * cos(angle);                        // 速度分解到 x 轴
        particles[i].vy = speed * sin(angle);                        // 速度分解到 y 轴
        particles[i].color = tft.color565(random(50, 255), random(50, 255), random(50, 255)); // 随机颜色
        particles[i].life = random(30, 60);                          // 粒子生命值
    }
}

// 更新粒子状态
void updateParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        particles[i].x += particles[i].vx; // 更新粒子位置
        particles[i].y += particles[i].vy;

        // 减少粒子的生命值
        particles[i].life--;

        // 如果粒子生命值耗尽，将其移除（不绘制）
        if (particles[i].life <= 0) {
            particles[i].x = -1; // 移出屏幕范围
            particles[i].y = -1;
        }
    }
}

// 绘制粒子
void drawParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        if (particles[i].life > 0) {
            tft.fillCircle((int)particles[i].x, (int)particles[i].y, EXPLOSION_RADIUS, particles[i].color); // 绘制粒子
        }
    }
}

// 绘制烟花动画
void fireworkAnimation(int centerX, int centerY) {
    initializeParticles(centerX, centerY); // 初始化粒子
    for (int frame = 0; frame < 60; frame++) {
        tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);    // 清屏
        updateParticles();                // 更新粒子状态
        drawParticles();                  // 绘制粒子
        delay(FRAME_DELAY);               // 控制帧速率
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);             // 初始化串口
    Serial.println("Firework Effects");

    tft.begin();                      // 初始化屏幕
    tft.setRotation(0);               // 设置屏幕方向
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);    // 设置黑色背景
}

void loop() {
    // 随机生成烟花中心点
    int centerX = random(60, SCREEN_WIDTH - 60);
    int centerY = random(60, SCREEN_HEIGHT - 60);

    fireworkAnimation(centerX, centerY); // 播放烟花动画
}
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代码解析

1. 粒子的初始化
• 使用 initializeParticles() 函数随机生成烟花粒子：
◦ 每个粒子从中心点开始，速度和方向随机分布。
◦ 粒子通过极坐标 (angle, speed) 定义运动方向，然后转换为笛卡尔坐标 (vx, vy)。

2. 粒子的运动和生命
• 粒子的位置通过速度逐帧更新，生命值逐渐减少：

particles[i].x += 

particles[i].vx;

particles[i].y += 

particles[i].vy;

particles[i].life--;
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• 粒子生命值耗尽后停止绘制，同时从屏幕“移除”。

3. 烟花中心点
• 烟花的中心点在屏幕范围内随机生成：

int centerX = random(60, SCREEN_WIDTH - 60

);

int centerY = random(60, SCREEN_HEIGHT - 60

);
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4. 动画效果
• fireworkAnimation() 函数负责播放烟花动画：
◦ 每帧清屏后重新绘制粒子，模拟散开的动态效果。
◦ 通过 FRAME_DELAY 控制帧速率，让动画更加流畅。

5. 效果表现
1） 烟花散开：粒子从中心点向四周随机方向运动，仿真烟花效果。
2）动态粒子：粒子的颜色、方向和速度均为随机值，确保视觉效果丰富多样。
3）屏幕交互：烟花的中心位置在屏幕内不断变化，模拟多次烟花绽放。

实验场景图  动态图

粒子系统

• 模拟动态粒子效果，例如烟花、星空、或者粒子流。
• 关键点：创建粒子对象，每帧更新其位置、速度和颜色，超出屏幕范围后重置粒子。
  

struct Particle {
    int x, y, dx, dy, color;
};
Particle particles[100];
// 在 loop() 中更新粒子位置并绘制
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