Arduino Arcade Lego Games Box: 19 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Ако имате деца, вероятно ще се сблъскате със същите проблеми, както ние с комплектите Lego, които сте им купили. Те се събират и играят с тях, но след известно време комплектите се трансформират в една купчина тухли. Децата порастват и вие не знаете какво да правите с тази купчина.

Решихме да рециклираме нежеланите тухли Lego и създадохме аркадна игра.

Това ръководство стъпка по стъпка е резултат от няколко месеца работа, за да направи играта повторима и много ниска цена. Почти всеки би могъл да повтори този проект! Кодът е написан по такъв начин, че няма зависимости и ще се компилира на всяка дъска на Arduino. И разбира се игрите бяха интензивно тествани от нашите деца:-)

С какво тази игра се различава от много други, публикувани преди това?

На първо място, в него са вградени 5 игри:

• Игра на паметта (подобна на „Саймън казва“, подобна на играта Touch Me)
• Реакционна игра (подобна на играта Whack-a-Mole)
• Конкурс/състезателна игра (за 2-4 играчи)
• Melody Game (Push and Play безплатен режим за малки деца и по -малки)
• Военна игра (за 2-4 възрастни)

Второ, той има страхотен дизайн (от наша гледна точка) и може лесно да се повтори.

И трето, той е щадящ земята, защото ви позволява да рециклирате пластмасата.

В края на това ръководство има и видео стъпка по стъпка, в случай че предпочитате видео формата.

Стъпка 1: Списък на частите

Ако този проект ви харесва, но нямате купчина нежелани тухли Lego, най -лесно би било да закупите комплект Lego Classic 10704 с 900 части вътре.

Ето списък на елементите, които ще ви трябват, за да създадете този проект:

• 1 кг (2 фунта) нежелани тухли Лего (или подобни тухли от друга марка като Mega Bloks)
• 25 x 25 cm основна плоча за Lego (или подобна от друга марка). Lego базата има 32 x 32 точки. Ако нямате - базата струва около 3 $ вкл. пощенски разходи, ако купувате онлайн (термин за търсене "32 25 блока")
• 30 x 30 cm прозрачно парче от плексиглас (с дебелина 5 или 6 мм)
• 4 x 60-милиметрови бутони в стил Arcade (препоръчвам червено, зелено, синьо, жълто) (термин за търсене за онлайн магазини: "60-милиметров бутон за аркади"). Те са най -скъпият компонент на тази конструкция на около 2 $ всяка.
• 2 x Моментален бутон с радиус 16 мм (препоръчвам бяло и черно) (термин за търсене: "16 мм бутон")
• Клавиш за включване/изключване на захранването 27x21 мм монтажен размер (препоръчвам прозрачно червено с 4 щифта) (термин за търсене: "клавиатура за превключване 16а")
• Arduino Nano
• 1602 LCD дисплей и I2C свързващ модул
• 2 x 4ohm 5W високоговорители, размер 30 x 70 mm (можете да използвате всякакви други малки, но CAD чертежът е направен за 30x70mm)
• 8 x 6 см прототипна дъска или 830 пинов макет
• 2x18650 акумулаторни батерии (могат да се рециклират от изтощената батерия на лаптопа)
• Двоен държач за батерия 18650 (термин за търсене: "държач 2 x 18650")
• Контролер за зареждане и предпазител от разряд TP4056
• 5V повишаващ преобразувател (най-малкият 500mA ще направи)
• Дребни неща: някои проводници, Mini-USB кабел или щепсел „направи си сам“, гнездо за Micro-USB на прекъсване на печатни платки, болтове/гайки/шайби M3, 4 винта на горния капак

• Резистори:

  • 6 x 100 ома
  • 1 x 1k
  • 3 x 10 хиляди

Стъпка 2: Изграждане на кутията

Това е най -лесната част от проекта, която можете да делегирате на децата си.

Вземете основната плоча Lego 32x32 и поставете стените, като използвате рециклираните части. Трябва да имате общо около 9 слоя. Избрахме светлосив цвят за основата, така че тухлените стени с произволен цвят са основният фокус.

Нито една кутия няма да бъде подобна. Бъдете креативни, когато изграждате слоевете. Рециклирайте дори малки части - изглеждат готини. Също така неправилните форми изглеждат добре. Добавете прозорци, предни стъкла от автомобили, врати и кутии.

Кутията трябва да има поне една врата Lego в пълен размер. Това е необходимо, за да монтирате люлеещия се ключ в стената.

Стъпка 3: Направете горния капак

Горният капак е изработен от 5 или 6 мм плексиглас (прозрачен акрилен лист). Изтеглете CAD чертежа, поставете го на USB флаш и просто отидете до най -близкия магазин с ЦПУ - те ще го фрезоват вместо вас. CAD чертежът включва и монтажната плоча на превключвателя (виж снимката).

Ще трябва да довършите горната плоча. Направете скосяването на ръба с шкурка и дървен блок. Пробийте също дупките за монтиране на високоговорителите и дисплея 1602. Дисплеят 1602 също изисква малък триъгълник, фрезован отстрани на LCD прозореца в акрилния лист (вижте снимката). Направих това на половин дълбочина с помощта на въртящ се инструмент (dremel) и малка фреза.

Стъпка 4: Добавете всички компоненти към горния капак

Инсталирайте големите 4 аркадни бутона, 2 бутона за смяна/избор на игра, 2 високоговорителя и 1602 LCD + I2C модул. Всичко е фиксирано с винтове M3 + шайби M3 и гайки отзад.

Преди да инсталирате аркадните бутони - отстранете държачите за LED светлини. Ще трябва да ги промените малко - вижте следващата стъпка.

Стъпка 5: Модифициране на светодиодите в аркадните бутони

Тези аркадни бутони са проектирани да работят при 12V. Те ще работят с 5V, което е напрежението по подразбиране за този проект, но те ще бъдат твърде слаби. Затова премахнах LED гнездата от аркадни бутони, извадих държачите за светодиоди и премахнах светодиодите с резистори. Резисторите 460ohm трябва да бъдат разпаени и заменени със 100ohm. След като свърших, събрах всичко обратно и инсталирах светодиодите с държачи в бутоните.

Стъпка 6: (по избор) Етикети на контролните бутони

Може би сте забелязали етикетите на 2 -те бутона за управление. Първата ни версия на компилацията ги нямаше, но реших да ги добавя, когато повторих изграждането за втори път.

И двата бутона имат множество функции в зависимост от състоянието на играта. Бял бутон стартира избраната игра или потвърждава избора по време на някои от игрите. Черният бутон променя избраната игра или излиза по време на играта.

За да създадете кръгли етикети, се нуждаете от тънък алуминиев лист (с дебелина не повече от 1 мм), свредло с трион, стъпаловидно свредло и перфоратори (вижте снимката). Първо изрязвате кръга с помощта на трион. След това увеличавате вътрешния диаметър със стъпаловидния бит и след това използвате перфоратори за създаване на етикети. За да направите буквите по -видими, използвайте постоянен черен маркер (рязане).

Стъпка 7: Създаване на Breakout Board

Тук имате две възможности. Или да използвате макетната платка и да свържете Arduino с кабели през макетната платка, или да инсталирате малък пробив в задната част на LCD панела.

За първото изграждане използвахме макета (вижте снимката). За второто изграждане решихме да отделим повече време за създаване на пробивна дъска. Функционалността не се променя, но има по -малко проводници и пробивът е скрит под LCD панела.

Ако решите да отидете с пробивната дъска, вземете прототипната платка 8x6 и я изрежете, както е показано на снимката. По -голяма част ще се използва за пробив, а по -малка за създаване на захранване.

Запояйте Arduino Nano към тази прото платка.

Стъпка 8: Окабеляване на връзките

Подгответе някои кабели и свържете вашите настройки, превключватели и връзки към Nano според схемата.

Откакто започнах да използвам кабели с усукана двойка Ethernet - забравих за главоболието откъде да получа източниците за моите проекти. Те са с различен цвят и са многожилни, така че не се чупят лесно. Единственото нещо, за което трябва да се погрижите, когато работите с тях, е, че запояването трябва да бъде много бързо, за да не изгорите изолацията.

Забележете на втората снимка как 100ohm резисторите са свързани за свързване към високоговорители.

Няколко бележки относно връзките:

• Черно/белите бутони за управление са свързани от щифтове D2/3 директно към земята, тъй като в Nano се използват вътрешни издърпващи се резистори.
• A4/5 са свързани към I2C SDA/SCL щифтовете. Това е необходимо за LCD I2C модула.
• Високоговорителите трябва да бъдат свързани към D10/11, защото тези щифтове са активирани с ШИМ.
• Препоръчва се да се добави малка медна линия като заземителна релса за по -лесно свързване на всички заземяващи проводници (ще има около 5 от тях).

Стъпка 9: Окабеляване на бутоните

Всички аркадни бутони са свързани към един щифт A1 чрез серия от резистори. A1 е настроен като вътрешно аналогово издърпване. Това е една от онези малко известни функции на Arduino, които ни помогнаха да спестим на броя на проводниците, излизащи към бутоните.

Така че настройката върви по следния начин: от A1 до първия бутон през 1k резистор. От бутон1 до бутон2 до 10k. От бутон2 до бутон3 до 10k и от бутон3 до бутон4 до 10k. Всеки бутон на "затваряне" състоянието къси към земята. Тъй като на всеки бутон за светодиодите вече има заземяване, вторият щифт на всеки превключвател е свързан към земята от светодиода. Погледнете диаграмата, за да разберете окабеляването.

В този момент включването на Mini-USB кабел в Arduino Nano трябва да ви позволи да играете играта след качване на скицата. Всичко, от което се нуждаете, е захранване, за да направите играта преносима.

Стъпка 10: Поставяне на батериите

Използвах две рециклирани 18650 клетки от изтощените батерии на лаптопа. Това са такива с по -нисък капацитет (около 600mAh), които не исках да използвам за приложения с по -голямо натоварване. Устройството всъщност не използва толкова много енергия, така че това би трябвало да е достатъчно, за да стартира играта с дни.

Батериите са монтирани в двоен държач за батерии 18650 и има конектор за лесно свързване към захранването.

Стъпка 11: Инсталиране на USB Socket Extender

Играта трябва да може да презарежда и надгражда фърмуера без разглобяването. Затова пробих един от блоковете, за да скрия Micro-USB конектора.

За да разширя USB от тухлената стена до Arduino Nano, взех Mini-USB кабел и отрязах USB-A края (големия USB конектор) и оголих кабелите. В моя случай червеното/черното бяха захранващи, а бялото/зеленото бяха D +/- връзки.

D +/- трябва да бъдат запоени към Micro-USB пробив. 5V и земята (червено/черно) трябва да преминат през захранване.

Защо Micro-USB пробивът е избран, ако Nano използва Mini-USB? Просто защото Micro-USB е навсякъде в нашите домакинства-използва се за зареждане на телефони и други устройства. Така че ще можете да зареждате играта и да надстройвате фърмуера с телефонния си кабел:-)

Стъпка 12: Осъществяване на захранването

Взех по -малката прототипна платка и запоех право върху нея зарядното устройство за защита на батерията TP4056 и защитния модул, а също и 5V усилвателя.

Входът в TP4056 идва от Micro-USB гнездото. Кабелът на батерията е прикрепен към щифтове TP4056, маркирани като B +/-. Игли, маркирани като OUT +/-, влизат в превключвателя. От превключвателя за превключване +/- връзките влизат в 5V усилвателния модул и от усилвателния изход червените/черните проводници от оголения USB кабел са свързани.

Разгледайте схемата, за да разберете окабеляването.

Стъпка 13: Епоксидно разкъсване на Micro USB

Използвах малко епоксидна смола, за да поправя пробив на Micro-USB в тухла Lego. След като се втвърди, гнездото ще бъде по -здраво от тези, открити в мобилните телефони, така че децата ще могат да зареждат играта и тя няма да се счупи.

Препоръчвам да използвате бързо втвърдяващ се епоксид за тази част. Ако нямате, добавете още малко от втвърдителя към смолата и оставете да престои известно време.

Стъпка 14: Инсталирайте копчето за превключване, свържете захранващия кабел

Този превключвател е масивен. Той е проектиран за мрежово напрежение 250V. Но все пак използвах този модел, защото изглежда страхотно и се вписва идеално в стандартна врата Lego City. Затова вмъкнах превключвателя в монтажната плоча и след това фиксирах плочата върху тухлената стена с помощта на 2-те винта (стените бяха предварително пробити).

Също така сноповете вече могат да бъдат инсталирани окончателно, както и Micro-USB пробивът, който епоксиден в Lego тухла. Забележете как са използвани някои допълнителни тухли за закрепване на компонентите към основата.

Стъпка 15: Затваряне на капака

поставете Mini-USB кабела в Arduino Nano, който е фиксиран към горния капак и затворете капака.

Предварително пробих 4 дупки в стените и използвах 4 винта, за да фиксирам горната част на кутията.

Стъпка 16: Кодът

Първата версия на играта е написана от мен, последвана от нови 4 версии от моя приятел Алекс, който добави още 4 игри и изчисти кода до съвършенство. Използвахме и работата на Reyboz за звуците - нивото на звук, произведено с помощта на този код, е невероятно в сравнение с това, което идва по подразбиране с помощта на библиотеката Tone на Arduino.

Както бе споменато, кодът е оптимизиран в продължение на месеци след обширно QA тестване от децата и в момента сме качили версия 4 в GitHub.

Най-новата версия на изходния код:

Всичко, което трябва да направите, е да инсталирате 1602 I2C LCD библиотека (налична в мениджъра на библиотеката на Arduino IDE) и след това да качите нашия код.

Първо качвате бутона-calibration.ino и правите запис на лист хартия за стойностите, които всеки Arcade Button произвежда. Този скрипт също ще изтрие EEPROM, така че най -добрите резултати да бъдат нулирани.

След това променяте в Game-Settings.h стойностите на бутоните, които сте калибрирали, и качвате основния файл Lego-Games-Box.ino и можете да започнете да играете (при условие, че сте свързали всичко според схемата, дадена по-горе).

Забележка: ако правите тази игра за деца, моля, премахнете в Game-settings.h последния запис от String GameTitle = {"Игра на паметта", "Реакционна игра", "Турнирна игра", "Мелодия игра", " Игра на ядрена война "}; Този последен запис има правила, при които всеки играч избира врагове и може да е твърде враждебен за децата.

Стъпка 17: Подробно видео с инструкции

В случай, че ви е по -лесно да гледате видеоклипа, вместо да четете инструкции, ето видео версията на тази компилация.

Стъпка 18: Правила на играта

В момента са реализирани 5 игри. Ако имате още идеи за игри, които биха могли да бъдат създадени с помощта на това поле - моля, уведомете ни в коментарите. Ще разгледам накратко всяка игра, обяснявайки правилата и как да играя.

Завъртете превключвателя на клавиатурата отстрани, за да включите Lego Arcade Games Box. Всички игри са придружени със звуците от носталгичната игра на Mario. При стартиране трябва да чуете стартовата мелодия на играта Mario.

След като започнете, ще видите на LCD дисплея играта, която е избрана сега. За да промените играта, натиснете черния бутон.

Когато решите коя игра искате да играете, просто натиснете бял бутон, за да започнете.

Ако искате да излезете от играта, която вече се изпълнява - трябва да натиснете черния бутон.

При стартиране можете да изключите звуците (нощен режим), като натиснете червения бутон.

Игра на паметта (подобна на „Саймън казва“, подобна на играта Touch Me)

Правилата са добре известни и прости. Играта ви показва последователност от бележки/светлини и трябва да я повторите. Всеки път, когато в последователността се добави още един тон/светлина. Колкото по-дълго оцелявате, толкова по-добра е паметта ви. Той е отличен за трениране на краткосрочната памет на деца и възрастни.

Реакционна игра (подобна на играта Whack-a-Mole)

Трябва да сте достатъчно бързи, за да натиснете всеки бутон, който свети. Колкото по -дълго играете, толкова по -бързо бутоните светват. Това е чудесно за тренировъчна реакция на деца и възрастни.

Конкурс/състезателна игра (за 2-4 играчи)

Имате 5 кръга. Всеки трябва да натисне бутона много бързо след подаване на сигнала (мелодия от Марио). Който първо натисне бутона, печели рунда. Броят на победите се изчислява в края на 5 кръга и се обявява победителят.

Melody Game (Push and Play безплатен режим за малки деца и по -малки)

Този е отличен за малки деца - той свири редуващи се мелодии, когато натиснете и задържите бутон. След първоначалното тестване с деца разбрахме, че нашият по -малък, който беше на 1 година, наистина иска да играе, но не разбира КАК. Правилата на тези игри са - НЯМА ПРАВИЛА. Можете да натиснете всеки бутон и той ще произвежда звуци.

Военна игра (за 2-4 възрастни)

Моят приятел Алекс, който програмира последващи версии на тази кутия за игри, идва с идеята за тази игра по време на кризата между Тръмп и Ким за това кой има по -големия ядрен бутон. Правилата се нуждаят от отделен видеоклип за обяснение (можете да го намерите тук и тук), но накратко, вие избирате броя на играчите в началото и по време на всеки рунд всеки човек избира своя враг. След като всеки избере своя враг, ракетите започват да летят. Този, който е избран за враг, има няколко минути, за да натисне бутона, за да изпрати пресечната ракета и да спаси страната си. Кръговете продължават, докато не остане само една държава.

Стъпка 19: Краен резултат

Ние сме 3 приятели, които прекараха времето, за да създадат играта за нашите деца. Искрено се надяваме, че играта ще ви хареса толкова много, че ще създадете своя собствена версия, като използвате тези инструкции. Ако имате въпроси или предложения - моля, публикувайте ги в коментарите.

Втора награда в конкурса Game Life