Arduino

Details: Kategorie: Arduino; Erstellt: 20. März 2026; Zugriffe: 15

Das QYF-TM1638 (oft auch als HCW-132 bezeichnet) ist ein extrem vielseitiges Interface-Modul für Mikrocontroller wie den Arduino. Es kombiniert drei wesentliche Komponenten auf einer Platine:

Acht 7-Segment-Anzeigen: Ideal für Zahlen, einfache Texte und sogar minimale Animationen.
16 Tastenschalter: Angeordnet in einer 4x4 Matrix, was es perfekt für Tastatureingaben macht.
Ansteuerung über nur 3 Pins: Dank des TM1638-Chips sparen wir massenweise GPIO-Pins am Arduino.

Es ist das perfekte Modul, um ohne Kabelsalat interaktive Projekte zu realisieren, die über einfaches LED-Blinken hinausgehen. Die 2 Projekte auf dieser Seite mit dem QYF-TM1638 ist Retro-Computing am Limit: Taschenrechner & Dino-Game auf 7 Segmenten.

Pin-Belegung und Verdrahtung

Um das Board mit einem Arduino (z. B. UNO oder Nano) zu verbinden, werden lediglich 5 Kabel benötigt. In diesem Projekt nutzen wir folgende Belegung:

Modul Pin	Arduino Pin	Funktion
VCC	5V	Stromversorgung
GND	GND	Masse
STB (Strobe)	D4	Chip-Auswahl
CLK (Clock)	D6	Taktsignal
DIO (Data)	D7	Datentransfer

Die Library: TM1638plus
Für die Programmierung nutze ich die leistungsstarke Library TM1638plus. Da das Board 16 Tasten besitzt, musst du das Model 2 bei der Programmierung verwenden.

#include <TM1638plus.h>: Die Basis-Bibliothek.
#include <TM1638plus_Model2.h>: Die spezifische Erweiterung für das 16-Tasten-Layout.

Der erste Test: Tasten auslesen

Bevor wir komplexe Logik programmieren, müssen wir sicherstellen, dass die Kommunikation steht. Dieser Test-Code zeigt die gedrückte Taste sowohl im Seriellen Monitor als auch auf dem Display an.

Erklärung: Das Objekt tm wird mit unseren Pins initialisiert. In der loop() fragen wir mit ReadKey16() kontinuierlich ab, ob eine Taste gedrückt wurde. Ein Rückgabewert von 0 bedeutet "keine Taste", während 1-16 die jeweilige Taste identifiziert. Das ist die Basis für jede Menüsteuerung.

Der Arduino Code zum auslesen und anzeigen

#include <TM1638plus_Model2.h>

// Pin-Belegung
#define STROBE_TM 4 
#define CLOCK_TM  6  
#define DIO_TM    7 

TM1638plus_Model2 tm(STROBE_TM, CLOCK_TM, DIO_TM, false, false);

void setup() {
  // 1. Serial Monitor starten 
  Serial.begin(9600);
  
  // 2. Display starten
  tm.displayBegin();
  tm.reset();
  tm.DisplayStr("PRESS S", 0); // Kurze Info auf dem Display
}

void loop() {
  // Taste abfragen (Gibt 1 bis 16 zurück)
  uint8_t taste = tm.ReadKey16();

  // Wenn eine Taste gedrückt wurde (Wert ist ungleich 0)
  if (taste != 0) {
    // Text an den Computer senden
    Serial.print("Taster ");
    Serial.println(taste);

    // Optional: Die Nummer auch kurz auf dem Display zeigen
    tm.DisplayDecNum(taste, 0, false, TMAlignTextRight);

    // Eine kurze Pause
    delay(200); 
  }
}

Projekt 1: Der Taschenrechner

Hier verwandelst du das Board in einen voll funktionsfähigen Rechner für Grundrechenarten, auf eine Kommastelle genau.

Retro Vibes mit 7 Segmenten Taschenrechner auf dem QYF TM1638 Board

Die Tasten-Matrix (Name: Key-Mapping)

// Beispielhafte Zuweisung der Tasten zu Zahlen
if (taste >= 1 && taste <= 10) {
aktuelleZahl = taste - 1; // Taste 1 ist die 0, Taste 2 die 1...
}

Erklärung: Da die Tasten nur Nummern von 1-16 zurückgeben, müssen wir sie im Code "übersetzen". Wir definieren, welche Taste eine Zahl ist und welche eine Operation wie Plus oder Minus darstellt.

Speichern der Operanden (Name: Rechenlogik)

if (taste == 13) { // Beispiel für "Plus"
ergebnis = zahl1 + zahl2;
modus = ' ';
}

Erklärung: Der Rechner muss sich die erste Zahl merken, wenn eine Operationstaste gedrückt wird. Erst beim Drücken der "Gleich"-Taste wird die Berechnung ausgeführt und die Variable ergebnis aktualisiert.

Formatierte Ausgabe (Name: Display-Output)

tm.DisplayDecNum(ergebnis, 0, false, TMAlignTextRight);

Erklärung: Mit DisplayDecNum wird das Ergebnis rechtsbündig auf den 8 Stellen des Displays ausgegeben. Das sorgt für das typische Taschenrechner-Gefühl.

Der vollständige Arduino für den Taschenrechner

#include <TM1638plus_Model2.h>

// Deine Pins
#define STROBE_TM 4 
#define CLOCK_TM  6  
#define DIO_TM    7 

TM1638plus_Model2 tm(STROBE_TM, CLOCK_TM, DIO_TM, false, false);

// Variablen für den Taschenrechner
long currentNumber = 0;   
long previousNumber = 0;  
char currentOperator = ' '; 
bool isNewNumber = true;  

uint8_t lastButton = 0;   

void setup() {
  tm.displayBegin();
  tm.brightness(7);
  tm.reset();
  updateDisplay(); // Zeigt die 0 beim Start an
}

void loop() {
  uint8_t button = tm.ReadKey16();

  if (button != 0 && lastButton == 0) {
    handleButton(button);
  }
  
  lastButton = button; 
  delay(20);           
}

void handleButton(uint8_t btn) {
  
  // 1. Ziffern auswerten 
  int digit = -1;
  if (btn == 1) digit = 1;
  else if (btn == 2) digit = 2;
  else if (btn == 3) digit = 3;
  else if (btn == 5) digit = 4;
  else if (btn == 6) digit = 5;
  else if (btn == 7) digit = 6;
  else if (btn == 9) digit = 7;
  else if (btn == 10) digit = 8;
  else if (btn == 11) digit = 9;
  else if (btn == 14) digit = 0;

  if (digit != -1) {
    if (isNewNumber) {
      currentNumber = digit;
      isNewNumber = false;
    } else {
      if (currentNumber <= 999) { 
        currentNumber = currentNumber * 10 + digit;
      }
    }
    updateDisplay();
    return;
  }

  // 2. Rechenzeichen (+ - * /) -> Taste 16 ist Geteilt (/)
  if (btn == 4 || btn == 8 || btn == 12 || btn == 16) {
    if (btn == 4) currentOperator = '+';
    if (btn == 8) currentOperator = '-';
    if (btn == 12) currentOperator = '*';
    if (btn == 16) currentOperator = '/'; 

    previousNumber = currentNumber;
    isNewNumber = true;
    
    // WICHTIG: Display sofort aktualisieren, damit das Zeichen erscheint!
    updateDisplay(); 
    return;
  }

  // 3. Ergebnis anzeigen (=) -> Taste 13
  if (btn == 13) {
    calculateResult();
    return;
  }

  // 4. Löschen / Reset (C) -> Taste 15 ist Löschen
  if (btn == 15) {  
    currentNumber = 0;
    previousNumber = 0;
    currentOperator = ' ';
    isNewNumber = true;
    updateDisplay();
    return;
  }
}

void calculateResult() {
  long result = currentNumber;
  
  if (currentOperator == '+') result = previousNumber + currentNumber;
  else if (currentOperator == '-') result = previousNumber - currentNumber;
  else if (currentOperator == '*') result = previousNumber * currentNumber;
  else if (currentOperator == '/') {
    if (currentNumber != 0) {
      result = previousNumber / currentNumber;
    } else {
      tm.DisplayStr("Error   ", 0);
      isNewNumber = true;
      return;
    }
  }

  currentNumber = result;
  currentOperator = ' '; // Nach dem = verschwindet das Rechenzeichen wieder
  isNewNumber = true; 
  updateDisplay();
}

// Hier passiert die Magie der Formatierung!
void updateDisplay() {
  char buffer[9]; // Platz für 8 Zeichen + das unsichtbare Ende-Zeichen (\0)
  
  // %c = 1 Zeichen (Operator)
  // %7ld = 7 Stellen für die Zahl (rechtsbündig, aufgefüllt mit Leerzeichen)
  sprintf(buffer, "%c%7ld", currentOperator, currentNumber);
  
  // Schreibe die exakt 8 Zeichen auf das Display
  tm.DisplayStr(buffer, 0);
}

Projekt 2: Das Dino-Spiel (Chrome Easter Egg Style)

Wer hätte gedacht, dass man auf acht 7-Segment-Stellen ein Spiel spielen kann?

Retro Vibes mit 7 Segmenten Dino Run QYF TM1638 Board

Den Dino zeichnen (Name: Segment-Animation)

// Ein 'u' auf der unteren Hälfte als Dino
tm.DisplayASCII(pos, 'u');

Erklärung: Da wir keine Pixel haben, nutzen wir Buchstaben. Ein kleines 'u' oder Segmente am unteren Rand stellen den Dino dar, während wir Segmente am oberen Rand für den Sprung nutzen.

Die Hindernis-Bewegung (Name: Shift-Register-Logik)

for (int i = 0; i < 7; i++) {
displayInhalt[i] = displayInhalt[i+1]; // Hindernis rückt nach links
}

Erklärung: Das Spiel basiert auf einem Array, das die 8 Stellen des Displays repräsentiert. In jedem Frame rücken die Hindernisse (z. B. ein '|') eine Stelle nach links auf den Dino zu.

Kollisionsabfrage (Name: Hit-Detection)

if (hindernisPos == dinoPos && !isJumping) {
gameOver = true;
}

Erklärung: Das Herzstück des Spiels. Es wird geprüft, ob sich an der Position des Dinos ein Hindernis befindet, während der Dino nicht im Sprung-Modus (also oben) ist. Wenn das passiert: Game Over!

Der vollständige Arduino Code für das "runner" Dino Spiel

#include <TM1638plus_Model2.h>

#define STROBE_TM 4 
#define CLOCK_TM  6  
#define DIO_TM    7 

TM1638plus_Model2 tm(STROBE_TM, CLOCK_TM, DIO_TM, false, false);

int startSpeed = 7
00;    // Start-Geschwindigkeit in Millisekunden (größer = langsamer)
int minSpeed = 200;      // Maximale Geschwindigkeit (kleiner = schneller)
int speedDecrease = 2;   // Um wie viele Millisekunden wird es pro Schritt schneller?
                         // (Bei 700 auf 300 mit Decrease 2 dauert es ca. 100 bis 120 Sekunden)

// --- BAUSTEINE FÜR DAS SPIEL ---
const uint8_t PLAYER_TOP = 0x01; 
const uint8_t PLAYER_MID = 0x40; 
const uint8_t PLAYER_BOT = 0x08; 

const uint8_t OBS_UPPER_BOX = 0x63; 
const uint8_t OBS_LOWER_BOX = 0x5C; 
const uint8_t OBS_TOP_LINE  = 0x01; 
const uint8_t OBS_MID_LINE  = 0x40; 
const uint8_t OBS_BOT_LINE  = 0x08; 

uint8_t obstacles[] = { OBS_UPPER_BOX, OBS_LOWER_BOX, OBS_TOP_LINE, OBS_MID_LINE, OBS_BOT_LINE };

// --- SPIEL-VARIABLEN ---
uint8_t board[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; 
uint8_t playerPos = PLAYER_BOT;              
int score = 0;
int gameSpeed = startSpeed;      // Startet jetzt mit deinem eingestellten Wert
unsigned long lastMoveTime = 0;  
int gapCounter = 3;              

bool isWaiting = true;   
bool isGameOver = false; 
uint8_t lastBtn = 0; 

void setup() {
  tm.displayBegin();
  tm.reset();
  randomSeed(analogRead(0));

  tm.DisplayStr("DINO GO ", 0);
}

void loop() {
  uint8_t btn = tm.ReadKey16();

  // 1. DER STARTBILDSCHIRM
  if (isWaiting) {
    if (btn != 0 && lastBtn == 0) { 
      isWaiting = false; 
      resetGame();       
    }
    lastBtn = btn;
    delay(20); 
    return;    
  }

  // 2. DER GAME OVER BILDSCHIRM
  if (isGameOver) {
    tm.DisplayDecNum(score, 0, false, TMAlignTextRight); 
    
    if (btn == 16 && lastBtn == 0) { 
      resetGame();
    }
    lastBtn = btn;
    delay(20);
    return; 
  }

  // 3. DAS EIGENTLICHE SPIEL
  bool playerMoved = false;
  
  if (btn != 0 && lastBtn == 0) {
    uint8_t taste_hoch = 5;   // Taste hoch
    uint8_t taste_runter = 9; // Taste runter

    if (btn == taste_hoch) {
      if (playerPos == PLAYER_BOT) { playerPos = PLAYER_MID; playerMoved = true; }
      else if (playerPos == PLAYER_MID) { playerPos = PLAYER_TOP; playerMoved = true; }
    }

    if (btn == taste_runter) {
      if (playerPos == PLAYER_TOP) { playerPos = PLAYER_MID; playerMoved = true; }
      else if (playerPos == PLAYER_MID) { playerPos = PLAYER_BOT; playerMoved = true; }
    }
  }
  
  lastBtn = btn; 

  if (playerMoved) {
    if ((board[0] & playerPos) != 0) { 
      gameOver();
      return;
    }
    drawBoard();
  }

  if (millis() - lastMoveTime > gameSpeed) {
    lastMoveTime = millis();

    if ((board[1] & playerPos) != 0) {
      gameOver();
      return;
    }

    for (int i = 0; i < 7; i++) {
      board[i] = board[i+1];
    }

    if (gapCounter > 0) {
      board[7] = 0x00; 
      gapCounter--;
    } else {
      board[7] = obstacles[random(0, 5)]; 
      gapCounter = random(1, 4);          
    }

    score++; 
    
    // HIER WIRD DAS SPIEL SCHNELLER
    if (gameSpeed > minSpeed) {
      gameSpeed -= speedDecrease; // Zieht pro Schritt z.B. 2ms ab
      if (gameSpeed < minSpeed) {
        gameSpeed = minSpeed;     // Sichert ab, dass es nicht ZU schnell wird
      }
    }

    drawBoard();
  }
}

// --- ZEICHNEN ---
void drawBoard() {
  byte displayData[8]; 
  
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    displayData[i] = board[i];
  }
  
  displayData[0] = board[0] | playerPos;
  tm.ASCIItoSegment(displayData);
}

// --- CRASH ---
void gameOver() {
  isGameOver = true;
  tm.DisplayStr("CRASH   ", 0);
  delay(1500); 
}

// --- NEUSTART ---
void resetGame() {
  for (int i = 0; i < 8; i++) board[i] = 0x00;
  playerPos = PLAYER_BOT;
  score = 0;
  
  gameSpeed = startSpeed; // Reset setzt die Geschwindigkeit wieder auf Start!
  
  gapCounter = 3;
  isGameOver = false;
  isWaiting = false;
  tm.reset();
  drawBoard(); 
  lastMoveTime = millis(); 
}

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Ronnie

schwäbischer tüftler und bastler, kraftsportler, neurodivers, 45 Jahre, 1 Frau, 5 Kinder und 1003 Ideen.

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Retro-Vibes mit 7 Segmenten: Dino-Run und Taschenrechner auf dem QYF-TM1638 Board

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