【花雕学编程】Arduino动手做（249）--GC9A01快速反弹的小球

  【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
  项目之七十五：GC9A01园屏之一个在圆环内快速反弹的圆形球

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
  项目之七十五：GC9A01园屏之一个在圆环内快速反弹的圆形球
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//       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"
#include "math.h"

#define TFT_CS 4
#define TFT_DC 2
#define TFT_RST -1

Adafruit_GC9A01A tft = Adafruit_GC9A01A(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

#define SCREEN_WIDTH 240
#define SCREEN_HEIGHT 240
#define CENTER_X SCREEN_WIDTH / 2
#define CENTER_Y SCREEN_HEIGHT / 2
#define RING_RADIUS 119  // **圆环半径**
#define BALL_RADIUS 10  // **球体半径**
#define SPEED 19  // **球体速度**
#define BOUNCE_OFFSET 5 * M_PI / 180  // **反弹后偏移 5°**

float ballX = CENTER_X;
float ballY = CENTER_Y;
float vx = SPEED;
float vy = SPEED;

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    tft.begin();
    tft.setRotation(1);
    tft.fillScreen(tft.color565(0, 0, 0));
}

void loop() {
    tft.fillScreen(tft.color565(0, 0, 0));

    // **绘制圆环**
    tft.drawCircle(CENTER_X, CENTER_Y, RING_RADIUS, tft.color565(255, 255, 255));

    // **绘制球体**
    tft.fillCircle(ballX, ballY, BALL_RADIUS, tft.color565(0, 255, 0));

    // **更新球体位置**
    ballX += vx;
    ballY += vy;

    // **计算球体到圆环中心的距离**
    float distToCenter = sqrt(pow(ballX - CENTER_X, 2) + pow(ballY - CENTER_Y, 2));

    // **严格控制球不越界**
    if (distToCenter + BALL_RADIUS >= RING_RADIUS) {
        // **计算法线方向**
        float normalX = (ballX - CENTER_X) / distToCenter;
        float normalY = (ballY - CENTER_Y) / distToCenter;

        // **反弹计算**
        float dotProduct = vx * normalX + vy * normalY;
        vx -= 2 * dotProduct * normalX;
        vy -= 2 * dotProduct * normalY;

        // **限制球的位置，使其始终保持在圆环内**
        float adjustFactor = (RING_RADIUS - BALL_RADIUS) / distToCenter;
        ballX = CENTER_X + (ballX - CENTER_X) * adjustFactor;
        ballY = CENTER_Y + (ballY - CENTER_Y) * adjustFactor;

        // **增加 5° 偏移**
        float angle = atan2(vy, vx) + BOUNCE_OFFSET;
        vx = SPEED * cos(angle);
        vy = SPEED * sin(angle);
    }

    delay(50);
}
复制代码

这段代码的主要功能是 模拟一个圆形球在圆环内高速反弹，并且在每次碰撞后 偏移 5°，让运动轨迹更加自然。以下是代码的简单解读：

代码结构
1️⃣ 初始化屏幕

使用 Adafruit_GC9A01A 设定 TFT 显示屏。

设置 黑色背景，突出圆环和球体。

2️⃣ 绘制圆环

drawCircle() 生成 白色圆环，限制球的运动范围。

3️⃣ 球体运动

fillCircle() 绘制 绿色球体。

ballX += vx; ballY += vy; 更新球的坐标，使其不断移动。

4️⃣ 碰撞检测

计算 球到圆环中心的距离，如果超出范围，则 反弹调整方向。

反弹方向基于 法线计算，确保真实运动轨迹。

偏移 5°，让球在反弹后稍微调整角度，使运动更自然。

最终效果

球体高速反弹，并在每次碰撞后偏移 5°

始终保持在圆环内，不会越界

黑色背景 + 绿色球体 + 白色圆环，视觉清晰

实验场景图  动态图