Arduino 触摸屏井字棋游戏：分步制作教程

零部件清单

所需软件

• Arduino IDE

项目简介

欢迎来到另一个 Arduino 教程！今天我们将构建一个基于触摸屏的井字棋游戏，人类玩家将与电脑对战。虽然这个简单游戏不会用到复杂的 AI 算法，但它是理解游戏编程和人工智能原理的绝佳入门项目。

为 Arduino 开发游戏并不容易，需要投入大量时间。但制作简单游戏不仅有趣，还能让我们探索更高级的编程主题，如人工智能算法。这是一个极好的学习体验，完成后你还将拥有一个适合孩子玩耍的小游戏！

第一步：准备所有零件

项目所需零件如下：

• Arduino Uno ×1
• 2.8 英寸触摸屏 ×1

项目成本非常低，仅约 15 美元。开始前建议观看我准备的触摸屏介绍视频，帮助你理解代码并校准触摸屏。

第二步：了解 2.8 英寸触摸彩屏

这款触摸屏来自 banggood.com，价格约 11 美元。分辨率为 320×240 像素，采用扩展板形式，与 Arduino Uno 连接极其简单。但请注意：该扩展板会占用几乎所有数字和模拟引脚，仅剩 2 个数字引脚和 1 个模拟引脚可用。好在它也兼容 Arduino Mega，需要更多引脚时可改用 Mega。但不兼容 Arduino Due 或 Wemos D1 ESP8266。另一个优势是板载 micro SD 卡槽，使用非常方便。

第三步：组装与测试

将屏幕连接到 Arduino Uno，上传代码即可开始游戏。首先点击“开始游戏”按钮，电脑先行。玩家通过触摸屏落子，随后电脑落子，以此类推。率先在横、竖、对角线连成三子者获胜。游戏结束后会出现“游戏结束”界面，点击“再玩一次”可重新开始。

电脑在这个游戏中表现极强，大多时候会获胜，即便你是高手也只能打平。我特意在算法中加入了一些“失误”，给人类玩家获胜机会。只需在代码中添加两行，就能让 Arduino 变得“不败”。一个 2 美元的芯片为何能战胜人脑？我们编写的程序真的比人脑更聪明吗？

第四步：游戏算法解析

电脑总是先手，且首步必走角落。第二步从剩余角落随机选择，完全不理会玩家落子。此后每一步，电脑首先检查玩家下一步能否获胜，若能则拦截；若不能，则优先占据剩余角落，否则随机落子。这个简单算法就能让电脑每局必胜或打平。

之所以能轻松实现，是因为井字棋游戏状态空间极小，我们可以轻松分析并找出必胜策略。若尝试为国际象棋设计类似算法，即使最快的超级计算机也要计算上千年！复杂游戏需要完全不同的方法——人工智能算法和强大算力。未来视频会详细探讨。

第五步：项目代码

代码需要三个库：

• 修改版 Adafruit TFTLCD
• Adafruit GFX
• Touchscreen

即使是这么简单的游戏，代码也超过 600 行。这里只展示核心算法实现：

前两步随机占角

int firstMoves[] = {0, 2, 6, 8}; // 角落位置索引
for (counter = 0; counter < 4; counter++) {
    if (board[firstMoves[counter]] != 0) movesPlayed++;
}
do {
    if (moves <= 2) {
        int randomMove = random(4);
        int c = firstMoves[randomMove];
        if (board[c] == 0) {
            delay(1000);
            board[c] = 2; // 电脑标记
            drawCpuMove(firstMoves[randomMove]);
            b = 1;
        }
    }
} while (!b);

拦截玩家必胜手

int checkOpponent() {
    if (board[0]==1 && board[1]==1 && board[2]==0) return 2;
    else if (board[0]==1 && board[1]==0 && board[2]==1) return 1;
    else if (board[1]==1 && board[2]==1 && board[0]==0) return 0;
    else if (board[3]==1 && board[4]==1 && board[5]==0) return 5;
    else if (board[4]==1 && board[5]==1 && board[3]==0) return 3;
    else if (board[3]==1 && board[4]==0 && board[5]==1) return 4;
    else if (board[1]==0 && board[4]==1 && board[7]==1) return 1;
    else return 100; // 无需拦截
}

检测到玩家必胜手时会拦截，但并非拦截所有情况，以保留人类获胜机会。你能找出哪些情况未被拦截吗？拦截后，电脑会选择剩余角落或随机落子。完整代码已附在教程中。

注意： Banggood 同款屏幕有两种驱动 IC，若上述代码不工作，请将 initDisplay 函数修改为：
void initDisplay() { tft.reset(); tft.begin(0x9341); tft.setRotation(3); }

第六步：总结与改进

即使是 Arduino Uno 这种基础板卡，也能为简单游戏实现“不败”算法。本项目制作简单，却是游戏编程和人工智能的绝佳入门。未来我将尝试用更强大的 Raspberry Pi 构建更高级的 AI 项目，敬请期待！欢迎在评论区分享你的想法。