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掌上遊戲機・ESP32
小獅王學習機
自己畫電路板的掌上遊戲機：ESP32、0.96 吋單色螢幕、六顆按鍵、蜂鳴器和鋰電池，裝進 3D 列印的外殼。從麵包板接線、電路板設計、熱風槍焊接到寫遊戲，一台機器走完一整趟硬體開發。
- 128×640.96 吋單色螢幕的像素
- 6 顆上下左右與 A、B 鍵
- ESP32有 Wi-Fi 與藍牙的微控制器
- 1 片自己設計的電路板
小獅王學習機玩「太空大戰」：上下移動，按 A 鍵開火。
開機
口袋裡的小遊戲機
一片巴掌大的白色電路板，左上角是螢幕，下面是方向鍵和 A、B 鍵，電路板上印著一隻小獅子。
背面是 ESP32 開發板和鋰電池，插 USB 就能充電，拔掉也能玩。
裡面有什麼
一片電路板
五種零件
- ESP32整台機器的大腦，有 Wi-Fi 與藍牙，用 Arduino 寫程式。
- OLED 螢幕0.96 吋、128×64 像素的單色螢幕，用 SPI 介面接到 ESP32。
- 按鍵與蜂鳴器六顆按鍵負責操作，小小的蜂鳴器發出聲音。
玩一下
按下按鍵
腳位會變成 LOW
點畫面上的按鍵，或用鍵盤的方向鍵和 Z 鍵玩玩看。右邊會顯示每一顆按鍵接在 ESP32 的哪一隻腳，按下去時讀到什麼。
鍵盤也可以玩：方向鍵移動、Z 開火
按鍵與腳位：沒按是 HIGH，按下去變 LOW
分數 0 最高 0
螢幕只有 128×64 個點，每個點只有亮或暗。遊戲裡的太空船、垃圾、子彈，都是一個一個點畫出來的。
按鍵腳位照小獅王學習機 v1.11 的程式：上 2、下 4、左 15、右 13、A 12、B 14，都設成內建上拉電阻。遊戲是簡化的示意版本。
為什麼按下去是 LOW
沒按的時候
腳位也要有個答案
按鍵一端接 ESP32 的腳位，另一端接地。沒按的時候，腳位如果什麼都沒接，讀到的值會飄來飄去，一下 HIGH、一下 LOW。
程式裡把六隻腳都設成 INPUT_PULLUP：晶片內部用一個電阻把腳位「拉」到高電位，沒按就穩穩地讀到 HIGH；按下去，腳位直接接地，讀到 LOW。所以程式寫的是 !digitalRead(pin_A)：讀到 LOW，才表示「A 鍵被按下」。
開發過程
從麵包板到外殼
2022.05電路板
畫電路板
用 KiCad 畫原理圖與電路板，五天裡存了十幾個版本備份。
2022.06測試
先在麵包板上接
把螢幕、按鍵、ESP32 接在麵包板上，確定程式和腳位都對。
2022.06組裝
電路板回來了
焊上充放電模組、按鍵、螢幕與蜂鳴器，背面裝上鋰電池。
2022.06開機
第一次開機
插上 USB，螢幕亮了；寫好「太空大戰」，小獅王學習機 v1.11。
2022.06外殼
3D 列印外殼
印出藍色外殼，按鍵的位置對齊電路板。
熱風槍
用熱風處理小零件
熱風槍
用熱風加熱電路板上的貼片零件。
做一台遊戲機會學到
從電路到程式
- 電路板設計。原理圖、零件封裝、走線，一路畫到可以送去打樣。
- 焊接。把螢幕、按鍵、模組一顆顆焊上電路板。
- 數位輸入與上拉電阻。按鍵為什麼按下是 LOW。
- 螢幕與像素。128×64 個點，每個點只有亮或暗，圖案要一點一點畫。
- 電源管理。鋰電池怎麼充電、怎麼升壓給 ESP32 用。
- 產品設計。外殼、按鍵手感、尺寸，讓它真的能拿在手上玩。
相簿
製作過程
完成的小獅王學習機，旁邊是一枚十元硬幣
打樣回來的電路板和所有零件
背面裝上鋰電池
電路板的 3D 預覽：背面
電路板上的小獅王標誌
裝進外殼
星光瓶一片小晶片控制的燈：星光瓶
光立方用程式控制 64 顆 LED
OTTO 機器人會走路的機器人：OTTO