Arduino Arcade Lego Games Box: 19 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

As u kinders het, het u waarskynlik dieselfde probleme as ons met die Lego -stelle wat u vir hulle gekoop het. Hulle vergader en speel met hulle, maar na 'n rukkie verander die stelle in 'n enkele stapel stene. Die kinders word groot en jy weet nie wat om met hierdie stapel te doen nie.

Ons het besluit om die ongewenste Lego -stene te herwin en 'n arcade game gemaak.

Hierdie stap -vir -stap gids is die gevolg van etlike maande se werk om die spel herhaalbaar en baie goed te maak. Byna almal kan hierdie projek herhaal! Die kode is so geskryf dat dit nie afhanklik is nie en op enige Arduino -bord kan saamstel. En natuurlik is die speletjies intensief deur ons kinders getoets:-)

Hoe verskil hierdie speletjie van baie ander wat voorheen gepubliseer is?

In die eerste plek is daar 5 speletjies ingebou:

• Memory Game (soortgelyk aan "Simon-Says", soortgelyk aan Touch Me-spel)
• Reaksiespel (soortgelyk aan Whack-a-Mole-speletjie)
• Wedstryd/kompetisie spel (vir 2-4 spelers)
• Melodie spel (Push and Play gratis modus vir kleuters en kleiner kinders)
• Oorlogspeletjie (vir 2-4 volwassenes)

Tweedens, dit het 'n uitstekende ontwerp (vanuit ons perspektief) en kan maklik herhaal word.

En derdens is dit aardvriendelik omdat dit u toelaat om die plastiek te herwin.

Aan die einde van hierdie gids is daar ook 'n stap-vir-stap video as u die videoformaat verkies.

Stap 1: Onderdele lys

As u van hierdie projek hou, maar nie 'n hoop ongewenste Lego -stene het nie, is dit die maklikste om 'n Lego Classic 10704 -stel met 900 stukke binne te koop.

Hier is 'n lys van items wat u nodig het om hierdie projek te skep:

• 1 kg (2 lb) ongewenste Lego -stene (of soortgelyke stene van 'n ander handelsmerk, soos Mega Bloks)
• 25 x 25 cm basisplaat vir Lego (of soortgelyk van 'n ander merk). Lego basis het 32 x 32 kolletjies. As u dit nie het nie - die basis kos ongeveer $ 3, - incl. posgeld as u aanlyn koop (soekterm "32 25 blokke")
• 30 x 30 cm deursigtige stuk plexiglas (5 of 6 mm dik)
• 4 x 60 mm-drukknoppies in groot Arcade-styl (ek beveel rooi, groen, blou, geel aan) (soekterm vir aanlynwinkels: "60 mm arcade-knoppie"). Dit is die duurste komponent van hierdie gebou, teen ongeveer $ 2 elk.
• 2 x kort drukknop 16 mm radius (ek beveel wit en swart aan) (soekterm: "16 mm drukknop")
• Aan/af -tuimelschakelaar 27x21mm monteergrootte (ek beveel deursigtige rooi met 4 penne aan) (soekterm: "tuimelschakelaar 16a")
• Arduino Nano
• 1602 LCD -skerm en I2C -verbindingsmodule
• 2 x 4ohm 5W -luidsprekers, grootte 30 x 70 mm (u kan enige ander kleintjies gebruik, maar die CAD -tekening word vir 30x70mm gedoen)
• 8 x 6 cm prototipe bord of 'n 830 -pen broodbord
• 2x18650 herlaaibare batterye (kan herwin word uit die dooie skootrekenaarbattery)
• Dubbele 18650 batteryhouer (soekterm: "houer 2 x 18650")
• TP4056 laaibestuurder en afvoerbeskermer
• 5V stap-omskakelaar (die kleinste 500mA is genoeg)
• Klein dingetjies: 'n paar drade, 'n mini-USB-kabel of 'n self-aansluiting, 'n mikro-USB-aansluiting op 'n printplaat, M3-boute/moere/ringe, 4 x skroewe aan die voorkant

• Weerstande:

  • 6 x 100 ohm
  • 1 x 1k
  • 3 x 10k

Stap 2: Bou die boks

Dit is die maklikste deel van die projek wat u aan u kinders kan delegeer.

Neem die Lego 32x32 punt basisplaat en lê die mure met die herwinde dele. U moet ongeveer 9 lae in totaal hê. Ons het 'n liggrys kleur vir die basis gekies, sodat die ewekansige kleur baksteenmure die belangrikste fokus is.

Geen boks sal soortgelyk wees nie. Wees kreatief as u die lae bou. Herwin selfs klein dele - dit lyk cool. Onreëlmatige vorms lyk ook mooi. Voeg vensters, voorruit van motors, deure en bokse by.

Die boks moet ten minste een volgrootte Lego-deur hê. Dit is nodig om die tuimelschakelaar in die muur te installeer.

Stap 3: Maak die boonste omslag

Die boonste omslag is gemaak van 5 of 6 mm plexiglas (deursigtige akrielblad). Laai die CAD -tekening af, sit dit op 'n USB -stick en gaan na die naaste CNC -winkel - hulle sal dit vir u maal. CAD -tekening bevat ook die wipskakelaar se monteerplaat (sien prent).

U moet die boonste plaat afwerk. Maak die rand skuins met die sandpapier en 'n houtblok. Boor ook die gate om die luidsprekers en die 1602 -skerm te monteer. Die 1602 -skerm benodig ook 'n klein driehoek wat aan die kant van die LCD -venster in die akrielblad gemaal is (sien foto). Ek het dit op 'n halfdiepte gedoen met behulp van die roterende gereedskap (dremel) en 'n klein frees.

Stap 4: Voeg alle komponente by die boonste omslag

Installeer die groot 4 arcade -knoppies, 2 knoppies vir verander/kies, 2 luidsprekers en 'n 1602 LCD + I2C -module. Alles word vasgemaak met M3 -skroewe + M3 -skroewe en moere agter.

Verwyder die LED -lighouers voordat u die arcade -knoppies installeer. U sal dit 'n bietjie moet aanpas - sien die volgende stap.

Stap 5: Verander die LED's in die Arcade -knoppies

Hierdie arcade -knoppies is ontwerp om op 12V te werk. Hulle werk met 5V, wat die standaard spanning vir hierdie projek is, maar dit is te swak. Dus het ek die LED -voetstukke van die arcade -knoppies verwyder, die LED -houers uitgegly en die LED's met weerstande verwyder. Die weerstande van 460ohm moet ontsout word en vervang word met 100ohm. Nadat ek klaar was, het ek alles weer bymekaargemaak en die LED's met houers in die knoppies geïnstalleer.

Stap 6: (opsioneel) Etikette met knoppies

U het moontlik die etikette op die 2 bedieningsknoppies opgemerk. Ons eerste weergawe van die build het dit nie, maar ek het besluit om dit by te voeg toe ek die build tweede keer herhaal.

Beide knoppies het verskeie funksies, afhangende van die toestand van die spel. Wit knoppie begin die geselekteerde spel of bevestig die keuse tydens sommige van die speletjies. Swart knoppie verander die geselekteerde spel of uitgange tydens die spel.

Om ronde etikette te maak, benodig u 'n dun aluminiumplaat (maksimum 1 mm dik), 'n gatsaagboor, getrapte boorpunt en letterpons (sien prentjie). Eers sny u die sirkel met 'n gatsaag. Dan vergroot u die binneste deursnee met die trappie en gebruik u letterpons om etikette te maak. Gebruik 'n permanente swart merker (skerpie) om letters meer sigbaar te maak.

Stap 7: Maak die uitbreekbord

U het twee opsies hier. Of om die broodbord te gebruik en die Arduino met kabels deur die broodbord te bedek, of om 'n klein breuk agter op die LCD -paneel te plaas.

Vir die eerste konstruksie het ons die broodbord gebruik (sien foto). Vir die tweede konstruksie het ons besluit om meer tyd te spandeer om 'n uitbreekbord te skep. Die funksionaliteit verander nie, maar daar is minder drade en die onderbreking is onder die LCD -paneel versteek.

As u verkies om saam met die uitbreekbord te gaan, neem die 8x6 prototipe bord en sny dit soos op die foto. Groter deel sal gebruik word vir die uitbreek en kleiner vir die skep van kragtoevoer.

Soldeer Arduino Nano op hierdie protobord.

Stap 8: Verbind die verbindings

Berei 'n paar kabels voor en verbind u opstelling, skakelaars en verbindings volgens die diagram met Nano.

Sedert ek die Ethernet -gedraaide paarkabels begin gebruik het, het ek vergeet van die hoofpyn waar ek die drade vir my projekte moet kry. Hulle is van verskillende kleure en het 'n veelvoudige kern, sodat hulle nie maklik breek nie. Die enigste ding waarvoor u moet sorg as u daarmee werk, is dat soldeer baie vinnig moet wees, sodat u nie die isolasie verbrand nie.

Let op die tweede foto op hoe die 100ohm -weerstande bedraad is vir die aansluiting van luidsprekers.

Paar aantekeninge oor verbindings:

• Swart/wit beheerknoppies word van penne D2/3 direk met die grond verbind, omdat interne trekkragweerstands in Nano gebruik word.
• A4/5 is gekoppel aan die I2C SDA/SCL -penne. Dit is nodig vir die LCD I2C -module.
• Luidsprekers moet aan D10/11 gekoppel wees, want hierdie penne is PWM -aangeskakel.
• Dit word aanbeveel om 'n klein koperlyn as 'n grondrail by te voeg om alle gronddrade makliker te verbind (daar sal ongeveer 5 daarvan wees).

Stap 9: Bedrading van die knoppies

Alle Arcade -knoppies is deur 'n reeks weerstande aan 'n enkele pen A1 gekoppel. A1 word opgestel as interne analoog optrek. Dit is een van die min bekende kenmerke van Arduino wat ons gehelp het om te bespaar op die aantal drade wat na die knoppies gaan.

Die opstelling verloop dus soos volg: van A1 tot die eerste knoppie deur die 1k -weerstand. Van knoppie1 tot knoppie2 tot 10k. Van knoppie2 tot knoppie3 tot en met 10k en van knoppie3 tot knoppie4 tot en met 10k. Elke knoppie op 'sluit' staat kortbroek na die grond. Aangesien daar reeds grond op elke knoppie vir die LED's is, word die tweede pen van elke skakelaar vanaf die LED aan die grond gekoppel. Kyk na die diagram om die bedrading te verstaan.

As u 'n Mini-USB-kabel in die Arduino Nano aansluit, moet u die spel kan speel nadat u die skets opgelaai het. Al wat u nodig het, is 'n kragtoevoer om die spel draagbaar te maak.

Stap 10: Installeer die batterye

Ek het twee herwinde 18650 selle uit die dooie skootrekenaarbatterye gebruik. Dit is motors met 'n laer kapasiteit (ongeveer 600mAh) wat ek nie vir toepassings met 'n hoër vrag wou gebruik nie. Die toestel gebruik nie regtig soveel krag nie, so dit behoort voldoende te wees om die spel vir dae te laat loop.

Die batterye word in 'n dubbele 18650 batteryhouer geïnstalleer en daar is 'n aansluiting vir maklike bevestiging aan die kragtoevoer.

Stap 11: Installeer die USB Socket Extender

Die spel moet die firmware kan herlaai en opgradeer sonder om dit te demonteer. Dus het ek een van die blokke geboor om die mikro-USB-aansluiting te verberg.

Om die USB van die baksteenmuur na die Arduino Nano uit te brei, het ek 'n Mini-USB-kabel geneem en die USB-A-uiteinde (die groot USB-aansluiting) weggesny en die drade gestroop. In my geval was die rooi/swart krag en wit/groen D +/- verbindings.

D +/- moet aan die mikro-USB-uitbraak gesoldeer word. Die 5V en die grond (rooi/swart) moet deur die kragtoevoer gaan.

Waarom is die mikro-USB-uitbraak gekies as die Nano Mini-USB gebruik? Bloot omdat mikro-USB oral in ons huishoudings is-dit word gebruik om telefone en ander toestelle op te laai. U kan dus die speletjie laai en die firmware opgradeer met u telefoonkabel:-)

Stap 12: Maak die kragtoevoer

Ek het die kleiner prototipe bord geneem en die TP4056 batterylaaier en beskermingsmodule en ook die 5V booster regs gesoldeer.

Invoer in TP4056 gaan van die mikro-USB-aansluiting. Die batterykabel is vasgemaak aan TP4056-penne gemerk as B +/-. Pennetjies gemerk as OUT +/- gaan in die tuimelschakelaar. Vanuit die tuimelschakelaar gaan die +/- verbindings na die 5V-booster-module en vanaf die booster-uitgang word die rooi/swart drade van die gestroopte USB-kabel verbind.

Kyk na die diagram om die bedrading te verstaan.

Stap 13: Epoksieer die mikro -USB -uitbraak

Ek het 'n bietjie epoksie gebruik om die mikro-USB-uitbraak in die Lego-baksteen op te los. Nadat dit genees is, sal die aansluiting stewiger wees as die wat in selfone voorkom, sodat die kinders die speletjie kan herlaai en dit nie breek nie.

Ek beveel aan dat u hierdie epoxy vinnig genees. As jy dit nie het nie, voeg nog 'n bietjie verharder by die hars en laat dit 'n rukkie sit.

Stap 14: Installeer die tuimelschakelaar, koppel die kragboom aan

Hierdie skakelaar is massief. Dit is ontwerp vir netspanning van 250V. Maar ek het nog steeds hierdie model gebruik, want dit lyk goed en pas perfek in 'n standaard Lego City -deur. Ek het die skakelaar dus in die monteerplaat geplaas en die plaat met die 2 skroewe op die baksteenmuur vasgemaak (die mure is vooraf geboor).

Die harnas kan nou uiteindelik geïnstalleer word, sowel as die mikro-USB-uitbraak wat in die Lego-baksteen ge-epoksied is, en let op hoe 'n paar ekstra stene gebruik is om die komponente aan die voetstuk te heg.

Stap 15: Maak die deksel toe

steek die Mini-USB-kabel in die Arduino Nano wat aan die boonste deksel vasgemaak is en maak die deksel toe.

Ek het 4 gate in die mure geboor en 4 skroewe gebruik om die bokant aan die boks vas te maak.

Stap 16: Die kode

Die eerste weergawe van die spel is deur my geskryf, gevolg deur nuwe 4 weergawes van my vriend Alex wat nog 4 speletjies bygevoeg het en die kode tot in die regte plek skoongemaak het. Ons het ook die werk van Reyboz gebruik vir die klanke - die klankvlak wat met hierdie kode geproduseer word, is ongelooflik in vergelyking met wat standaard kom met die Tone -biblioteek van Arduino.

Soos genoem, is die kode maande lank geoptimaliseer na uitgebreide QA -toetse deur die kinders en tans het ons weergawe 4 na GitHub opgelaai.

Laaste weergawe van bronkode:

Al wat u hoef te doen is om 1602 I2C LCD -biblioteek te installeer (beskikbaar in die Arduino IDE -biblioteekbestuurder) en dan ons kode op te laai.

Laai eers die button-calibration.ino op en maak 'n rekord op 'n stuk papier van die waardes wat elke Arcade Button produseer. Hierdie script sal ook EEPROM uitvee sodat die hoogste tellings herstel word.

Daarna verander u die waardes van die knoppies wat u gekalibreer het in Game-Settings.h, laai u die belangrikste Lego-Games-Box.ino-lêer op en kan u begin speel (mits u alles verbind het volgens die skema wat hierbo gegee is).

Let wel: as u hierdie speletjie vir kinders maak, verwyder dan die laaste inskrywing in Game-settings.h [String GameTitle = {"Memory Game", "Reaction Game", "Tournament Game", "Melody Game", " Kernoorlogspeletjie "}; Hierdie laaste inskrywing het reëls waar elke speler vyande kies en te vyandig vir die kinders kan wees.

Stap 17: Gedetailleerde instruksiesvideo

As u dit makliker vind om na die video te kyk in plaas van om instruksies te lees, hier is die video -weergawe van hierdie weergawe.

Stap 18: Spelreëls

Tans is daar 5 speletjies geïmplementeer. As u meer idees het oor speletjies wat met hierdie boks geskep kan word - laat weet ons dit in die kommentaar. Ek gaan kortliks oor elke wedstryd en verduidelik die reëls en hoe om te speel.

Draai die tuimelschakelaar aan die kant om die Lego Arcade Games Box aan te skakel. Alle speletjies word vergesel van die geluide van die Mario nostalgiese spel. By die aanvang moet u die opstartmelodie van die Mario -spel hoor.

Sodra dit begin is, sien u die spel wat nou gekies is op die LCD -skerm. Druk die swart knoppie om die spel te verander.

As u besluit watter spel u wil speel, klik dan op die wit knoppie om te begin.

As u die spel wat reeds aan die gang is, wil verlaat, moet u op die swart knoppie druk.

By die aanvang kan u die geluide uitskakel (nagmodus) deur op die rooi knoppie te druk.

Memory Game (soortgelyk aan "Simon-Says", soortgelyk aan Touch Me-spel)

Die reëls is bekend en eenvoudig. Die spel wys u 'n reeks notas/ligte en u moet dit herhaal. Elke keer word nog 'n toon/lig by die ry gevoeg. Hoe langer jy oorleef, hoe beter is jou geheue. Dit is uitstekend vir die opleiding van die korttermyngeheue van kinders en volwassenes.

Reaksiespel (soortgelyk aan Whack-a-Mole-speletjie)

U moet vinnig genoeg wees om op elke knoppie wat brand, te druk. Hoe langer jy speel, hoe vinniger word die knoppies. Hierdie een is ideaal vir die opleidingsreaksie van kinders en volwassenes.

Wedstryd/kompetisie spel (vir 2-4 spelers)

U kry 5 rondes. Almal moet vinnig op sy knoppie druk nadat die sein gegee is (muntstuk van Mario). Wie eerste op die knoppie druk, wen die ronde. Die aantal oorwinnings word aan die einde van 5 rondes bereken en die wenner word aangekondig.

Melodie spel (Push and Play gratis modus vir kleuters en kleiner kinders)

Hierdie een is uitstekend vir kleuters - dit speel afwisselende liedjies as u 'n knoppie ingedruk hou. Die reëls van hierdie speletjies is - GEEN REËLS nie. U kan op enige knoppie druk en dit sal klanke produseer.

Oorlogspeletjie (vir 2-4 volwassenes)

My vriend Alex, wat die daaropvolgende weergawes van hierdie speletjiesboks geprogrammeer het, het tydens die Trump/Kim -krisis op die idee gekom vir hierdie speletjie oor wie die grootste kernknoppie het. Die reëls benodig 'n aparte video vir verduideliking (u kan dit hier en hier vind), maar in 'n neutedop kies u die aantal spelers aan die begin en tydens elke ronde kies elke persoon sy vyand. Sodra almal sy/haar vyand gekies het, begin die missiele vlieg. Die een wat as 'n vyand gekies is, het 'n paar oomblikke om op die knoppie te druk om die kruisingsraket te stuur en sy/haar land te red. Die rondtes duur voort totdat daar net een land oor is.

Stap 19: Finale resultaat

Ons is 3 vriende wat die tyd bestee het om die speletjie vir ons kinders te bou. Ons hoop regtig dat u die speletjie so sal geniet dat u u eie weergawe sal bou volgens hierdie instruksies. As u vrae of voorstelle het, plaas dit dan in die kommentaar.

Tweede prys in die spellewe -wedstryd