MPU6050, MAX7219 8x8 Dot Matrix 아두이노 모래시계 소스코드 1

8×8 도트 매트릭스 모듈 2개와 MPU6050 가속도 센서를 사용한 아두이노 모래시계 소스코드입니다. 가속도 센서로 기울기를 감지하여 위쪽 매트릭스의 "모래(LED 불빛)"가 아래쪽 매트릭스로 떨어지도록 구현되었습니다.

 

🛠️ 준비물

• Arduino Uno 또는 Nano 1개
• MAX7219 드라이버가 포함된 8x8 도트 매트릭스 모듈 2개
• MPU6050 가속도/자이로 센서 모듈 1개
• 점퍼선 수스/암수

🔌 배선 연결 (Wiring)

 

1. MPU6050 ➡ 아두이노

• VCC ➡ 5V
• GND ➡ GND
• SCL ➡ A5
• SDA ➡ A4

2. 위쪽 매트릭스 (MAX7219) ➡ 아두이노

• VCC ➡ 5V
• GND ➡ GND
• DIN ➡ Pin 12
• CS ➡ Pin 11
• CLK ➡ Pin 10

3. 아래쪽 매트릭스 (MAX7219) ➡ 아두이노

• VCC ➡ 5V
• GND ➡ GND
• DIN ➡ Pin 9
• CS ➡ Pin 8
• CLK ➡ Pin 7

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💻 아두이노 소스코드

코드를 업로드하기 전에 아두이노 IDE의 라이브러리 관리자에서 MD_MAX72xx 라이브러리를 반드시 설치해 주세요.

 

현재 MPU 적용 하지 않고 모래처럼 떨어지도록 수정한 코드

 

#include <MD_MAX72xx.h>
#include <SPI.h>

#define HARDWARE_TYPE MD_MAX72XX::FC16_HW

// 핀 설정
#define CLK_PIN_TOP 13
#define DATA_PIN_TOP 11
#define CS_PIN_TOP 10

#define CLK_PIN_BOT 7
#define DATA_PIN_BOT 9
#define CS_PIN_BOT 8

MD_MAX72XX topMatrix = MD_MAX72XX(HARDWARE_TYPE, DATA_PIN_TOP, CLK_PIN_TOP, CS_PIN_TOP, 1);
MD_MAX72XX botMatrix = MD_MAX72XX(HARDWARE_TYPE, DATA_PIN_BOT, CLK_PIN_BOT, CS_PIN_BOT, 1);

bool topGrid[8][8];
bool botGrid[8][8];

// 업데이트 순서를 무작위로 섞기 위한 배열
int pixelOrder[64];

// 유효 좌표 확인
bool isValid(int row, int col) {
  return row >= 0 && row < 8 && col >= 0 && col < 8;
}

// 매트릭스 초기화
void initMatrices() {
  memset(botGrid, 0, sizeof(botGrid));
  botMatrix.clear();
  topMatrix.clear();
  for (int r = 0; r < 8; r++) {
    for (int c = 0; c < 8; c++) {
      topGrid[r][c] = true;
      topMatrix.setPoint(r, c, true);
    }
  }
  // 업데이트 순서 배열 초기화 (0~63)
  for (int i = 0; i < 64; i++) pixelOrder[i] = i;
}

// 화면 출력 (깜빡임 방지를 위해 버퍼 업데이트 사용)
void displayGrids() {
  topMatrix.control(MD_MAX72XX::UPDATE, MD_MAX72XX::OFF);
  botMatrix.control(MD_MAX72XX::UPDATE, MD_MAX72XX::OFF);
  
  for (int r = 0; r < 8; r++) {
    for (int c = 0; c < 8; c++) {
      topMatrix.setPoint(r, c, topGrid[r][c]);
      botMatrix.setPoint(r, c, botGrid[r][c]);
    }
  }
  
  topMatrix.control(MD_MAX72XX::UPDATE, MD_MAX72XX::ON);
  botMatrix.control(MD_MAX72XX::UPDATE, MD_MAX72XX::ON);
}

// 배열 무작위 셔플 (Fisher-Yates) - 하단 매트릭스용
void shuffleOrder() {
  for (int i = 63; i > 0; i--) {
    int j = random(i + 1);
    int temp = pixelOrder[i];
    pixelOrder[i] = pixelOrder[j];
    pixelOrder[j] = temp;
  }
}

// 물리 엔진 업데이트
void updatePhysics() {
  // 1. 하단 매트릭스 업데이트 (기존 방식 유지)
  shuffleOrder();
  for (int i = 0; i < 64; i++) {
    int r = pixelOrder[i] / 8;
    int c = pixelOrder[i] % 8;
    
    if (botGrid[r][c]) {
      if (r < 7 && c < 7 && !botGrid[r + 1][c + 1]) {
        botGrid[r][c] = false;
        botGrid[r + 1][c + 1] = true;
      } else {
        int dir = random(2);
        if (dir == 0) {
          if (r < 7 && !botGrid[r + 1][c]) { botGrid[r][c] = false; botGrid[r + 1][c] = true; }
          else if (c < 7 && !botGrid[r][c + 1]) { botGrid[r][c] = false; botGrid[r][c + 1] = true; }
        } else {
          if (c < 7 && !botGrid[r][c + 1]) { botGrid[r][c] = false; botGrid[r][c + 1] = true; }
          else if (r < 7 && !botGrid[r + 1][c]) { botGrid[r][c] = false; botGrid[r + 1][c] = true; }
        }
      }
    }
  }

  // 2. 위 -> 아래 전배 (깜빡임 방지 및 입구 고정 불빛 제거를 위해 딜레이 적용)
  static int spawnDelay = 0;
  if (spawnDelay > 0) {
    spawnDelay--;
  } else if (!botGrid[0][0]) {
    // 상단 매트릭스에서 가장 위쪽(r+c가 작은 순서)에 있는 모래알 찾기
    bool found = false;
    for (int s = 0; s <= 14; s++) { // s = r + c
      for (int r = 0; r <= s; r++) {
        int c = s - r;
        if (isValid(r, c) && topGrid[r][c]) {
          topGrid[r][c] = false; // 맨 위 표면의 모래알 제거
          botGrid[0][0] = true;  // 하단 입구로 이동
          found = true;
          spawnDelay = 2;        // 다음 모래알이 나오기 전까지 2프레임 지연 (한 알씩 떨어지는 효과)
          break;
        }
      }
      if (found) break;
    }
  }

  // 3. 상단 매트릭스 내부 물리는 불필요하므로 비활성화 (깜빡임의 원인)
}

// 상단 매트릭스가 비었는지 확인
bool isTopEmpty() {
  for (int r = 0; r < 8; r++) {
    for (int c = 0; c < 8; c++) {
      if (topGrid[r][c]) return false;
    }
  }
  return true;
}

void setup() {
  randomSeed(analogRead(0));
  topMatrix.begin();
  botMatrix.begin();
  topMatrix.control(MD_MAX72XX::INTENSITY, 2);
  botMatrix.control(MD_MAX72XX::INTENSITY, 2);
  initMatrices();
}

unsigned long lastUpdate = 0;
const int frameDelay = 200; // 프레임 지연 (속도를 늦추기 위해 200ms로 조절)

void loop() {
  if (millis() - lastUpdate >= frameDelay) {
    updatePhysics();
    displayGrids();
    lastUpdate = millis();

    // 상단이 비워지면 3초 대기 후 초기화
    if (isTopEmpty()) {
      delay(3000);
      initMatrices();
    }
  }
}