Arduinoでサイモンセイズ記憶ゲームをVelxioで作ろう

はじめに

あの古典的なサイモンセイズゲームを覚えていますか？これはArduinoで配列、ステートマシン、ユーザー入力処理を学ぶのに最適なプロジェクトです。このチュートリアルでは、4つのLEDと4つのプッシュボタンを使った完全に機能するサイモンセイズゲームを、すべてブラウザ上のVelxioでシミュレーションしながら構築します。ハードウェアは不要です！

回路の解説

コンポーネントとその接続方法を見てみましょう。

コンポーネント

配線

各LEDのアノード（A）はArduinoのデジタルピンに接続し、カソード（C）は電流制限抵抗（内部でシミュレーション）を介してGNDに接続します。ボタンは、一方の端子（1.l）をデジタルピンに、もう一方の端子（2.l）をGNDに配線し、Arduinoの内部プルアップ抵抗を使用します。

• 赤色LED: ピン8（赤色ワイヤ）をアノードに、カソードをGND（黒色ワイヤ）に接続。
• 緑色LED: ピン9（緑色ワイヤ）をアノードに、カソードをGNDに接続。
• 青色LED: ピン10（青色ワイヤ）をアノードに、カソードをGNDに接続。
• 黄色LED: ピン11（黄色ワイヤ）をアノードに、カソードをGNDに接続。
• 赤色ボタン: ピン2（水色ワイヤ）を1.lに、2.lをGNDに接続。
• 緑色ボタン: ピン3（水色ワイヤ）を1.lに、2.lをGNDに接続。
• 青色ボタン: ピン4（水色ワイヤ）を1.lに、2.lをGNDに接続。
• 黄色ボタン: ピン5（水色ワイヤ）を1.lに、2.lをGNDに接続。

すべてのグランド接続はArduinoのGNDピンを共有します。

コードの解説

Velxioでコードエディタを開いて、完全なスケッチを確認してください。

定数と変数

const int LED_PINS[] = {8, 9, 10, 11};
const int BUTTON_PINS[] = {2, 3, 4, 5};
const int NUM_LEDS = 4;

int sequence[100];
int sequenceLength = 0;
int currentStep = 0;

配線に合わせてLEDとボタンピンの配列を定義します。sequenceはランダムなパターン（最大100ステップ）を保存します。sequenceLengthはプレイヤーが繰り返す必要のあるステップ数を追跡し、currentStepはプレイヤーの進行状況を追跡します。

セットアップ

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
    pinMode(LED_PINS[i], OUTPUT);
    pinMode(BUTTON_PINS[i], INPUT_PULLUP);
  }

  randomSeed(millis());
  newGame();
}

LEDピンを出力に、ボタンピンを内部プルアップ付きの入力に設定します（これにより、ボタンが押されたときにLOWを読み取ります）。randomSeed(millis())により、ゲームごとに異なるシーケンスが生成されます。newGame()で最初のラウンドを開始します。

ゲームロジック

newGame()はシーケンス長を1にリセットし、ランダムなステップを追加して、シーケンスを再生します。

void newGame() {
  sequenceLength = 1;
  currentStep = 0;
  addToSequence();
  playSequence();
}

void addToSequence() {
  sequence[sequenceLength - 1] = random(0, NUM_LEDS);
}

void playSequence() {
  for (int i = 0; i < sequenceLength; i++) {
    flashLED(sequence[i]);
    delay(500);
  }
}

void flashLED(int led) {
  digitalWrite(LED_PINS[led], HIGH);
  delay(300);
  digitalWrite(LED_PINS[led], LOW);
}

playSequence()は保存されたシーケンスを反復処理し、各LEDを300ms点灯させ、500msの間隔を空けます。

メインループ

void loop() {
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
    if (digitalRead(BUTTON_PINS[i]) == LOW) {
      flashLED(i);

      if (i == sequence[currentStep]) {
        currentStep++;
        if (currentStep == sequenceLength) {
          delay(1000);
          sequenceLength++;
          currentStep = 0;
          addToSequence();
          playSequence();
        }
      } else {
        // 間違ったボタン - ゲームオーバー
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
          for (int k = 0; k < NUM_LEDS; k++) {
            digitalWrite(LED_PINS[k], HIGH);
          }
          delay(200);
          for (int k = 0; k < NUM_LEDS; k++) {
            digitalWrite(LED_PINS[k], LOW);
          }
          delay(200);
        }
        newGame();
      }

      delay(300);
      while (digitalRead(BUTTON_PINS[i]) == LOW);
    }
  }
}

ループはすべてのボタンを継続的にチェックします。ボタンが押されると（LOW）、対応するLEDを点滅させます。押されたボタンが期待されるステップ（sequence[currentStep]）と一致すれば、進行します。プレイヤーがシーケンスを完了すると、新しいステップを追加して、より長いシーケンスを再生します。間違った場合は、すべてのLEDが3回点滅し、新しいゲームが開始されます。

重要な概念

• 配列: ピン番号とゲームシーケンスを保存するために配列を使用することで、コードがスケーラブルでクリーンになります。
• 内部プルアップ抵抗: INPUT_PULLUPにより外部抵抗が不要になり、ボタンが押されたときにLOWを読み取ります。
• デバウンス: delay(300)とwhile(digitalRead(...)==LOW)ループにより、シンプルなデバウンスを実現します。
• ランダム性: randomSeed(millis())とrandom()により、予測不可能なシーケンスが生成されます。
• ステートマシン: ゲームはcurrentStepとsequenceLengthを追跡して進行状況を管理します。

よくある問題とデバッグのヒント

• ボタンが反応しない？ ボタンピンがINPUT_PULLUPに設定され、正しく配線されているか（1.lをピンに、2.lをGNDに）確認してください。
• LEDが点灯しない？ LEDピンがOUTPUTに設定され、アノード/カソードの接続が正しいか確認してください。
• シーケンスが速すぎる？ flashLED()とplaySequence()のdelay()値を調整してください。
• ゲームが予期せずリセットされる？ randomSeed(millis())がsetup()内で一度だけ呼び出されていることを確認してください。
• シリアルモニタを使用する: Serial.println()文を追加して、シーケンス値をデバッグしてください。

推奨拡張機能

• ブザーを追加する: LEDの色ごとに音を鳴らします。
• 難易度レベル: シーケンスが長くなるにつれて速度を上げます。
• ハイスコア: 達成した最長シーケンスを記録します。
• マルチプレイヤー: 2人のプレイヤーで交互にターンを交代します。
• 視覚的フィードバック: 異なるLEDの明るさやパターンを使用します。

自分で試してみよう！

プレイする準備はできましたか？Velxioでライブサンプルを開いて、シミュレーションを開始してください。ボタンを押してシーケンスを繰り返しましょう。どこまで進めるでしょうか？

Velxioでサイモンセイズを起動

楽しい制作を！