Pumpktris - Tetrisova tekvica: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Kto by sa chcel usmiať na tvári a sviečkach, keď si tento Halloween môžete dať interaktívnu tekvicu? Zahrajte si svoju obľúbenú hru na stohovanie blokov na mriežke 8x16 vytesanej do tváre tekvice, osvetlenej diódami LED a používajúcej stonku ako ovládač. Jedná sa o stredne pokročilý projekt, ktorý si vyžaduje skúsenosti s spájkovaním a programovaním v prostredí Arduino. Budete pracovať s organickou hmotou a všetkými jej inherentnými zvláštnosťami, takže merania bude možno potrebné prispôsobiť tak, aby zodpovedali tekvici, ktorú používate.

Krok 1: Požadovaný materiál

Na stavbu vlastného Pumpktrisu budete potrebovať nasledujúce komponenty:

• 128 5 mm jantárových diód LED (použil som tieto od Mouser) Kúpte si ďalšie, aby ste pokryli chyby alebo testy. Dostal som 140. Amber sa najviac podobá plameňu, ktorý by bol v tradičnom lampáši typu jack-o, ale môžete slobodne použiť akúkoľvek farbu, ktorá sa vám páči.
• Mikrokontrolér Arduino
• 1/16 "teplom zmrštiteľné trubice (11 stôp alebo 256 1/2" dlhé kusy)
• Arkádový joystick s odnímateľnou rukoväťou (tento od SparkFun sa mi osvedčil)
• 4 #6 nylonové sadrokartónové kotvy Toto nie je druh prepínačov, ale druh, ktorý vyzerá ako skrutky s hlbokými závitmi
• 4 pol palcové dlhé skrutky rovnakej veľkosti a typu, ktoré boli dodané so sadrokartónovými kotvami. Tie, ktoré prichádzajú s kotvami, budú príliš dlhé.
• Skrutka 6 mm x 50 mm (alebo akákoľvek iná veľkosť zodpovedá držiaku na rukoväti joysticku)
• 6 mm spojovacia matica (alebo akákoľvek veľkosť je potrebná na zodpovedanie vyššie uvedenej skrutky) Spojovacia matica vyzerá ako bežná matica, je však asi palec dlhá a používa sa na spojenie dvoch skrutiek alebo kusov závitovej tyče.

A v neposlednom rade budete potrebovať 1 tekvicu. Potrebujete iba jeden, ale odporúčam dva, aby ste mali jeden, ktorý môžete použiť na precvičovanie vŕtania a rezania. Vaša matica LED pokryje plochu približne 4 palce širokú a 8 palcov vysokú, takže by ste chceli tekvicu s plochou, ktorá je čo najhladšia a najrovnejšia, aby sa matrica neobalila príliš ďaleko. Môžete použiť penovú tekvicu, ale kde je to kúzlo? Nemôžem hovoriť o rezbárskych technikách potrebných na penovej tekvici. Nástroje a spotrebný materiál

• Spájkovačka
• Spájka
• Strihač káblov
• Odizolovače drôtov
• Elektrická vŕtačka
• Pílka na drevo
• Nôž X-Acto
• Vrták 13/64"
• 1-1/8 "vrták (použil som Forstnerov bit, ale môže fungovať aj rýľ)
• 1/4 "penová jadrová doska

Krok 2: Vytvorenie matice LED

Každá matica je vyrobená zo 64 LED diód a 128 kusov drôtu. Najľahšie je vopred odstrihnúť a odizolovať všetky vodiče pre každú maticu. Rozrežte 112 na 2,5 palcové kusy a odizolujte 1/4 palca z každého konca. Rozrežte zostávajúcich 16 kusov na 12 kusy a odizolujte oba konce. Čím dôslednejšie môžete dosiahnuť dĺžku drôtu, tým jednoduchšie bude postaviť a nainštalovať.

Začnete tým, že zostrojíte šestnásť osemsegmentových reťazí káblov-každý so 7 krátkymi a 1 dlhým drôtom. Twist každý koniec spolu s ďalším kusom a spájkou. Na pripojenie vodičov k diódam LED budete potrebovať prípravok na uchytenie diód LED. Nakreslite mriežku 8 x 8 s rozstupom pol palca na kus hrubej penovej dosky s hrúbkou 1/4 palca a potom na každom priesečníku pomocou šidla prepichnite otvor s priemerom o niečo menším ako je priemer diódy LED. Budete mať 64 otvorov, keď ste hotoví. Do horného radu otvorov vložte 8 LED diód. Penové jadro sa natiahne tak, aby zodpovedalo LED diódam a bude ich pevne držať. Zarovnajte LED diódy tak, aby dlhšia noha-anódový kábel-smeroval k vám na každú z nich. Znovu skontrolujte, pretože ak sa zmýlite, matica nebude fungovať. Pripnite každý anódový kábel asi na 1/4 palca a pocínujte ho spájkou, aby ste uľahčili pripojenie vodičov. Odrežte 8 kusov teplom zmrštiteľných hadičiek na segmenty 1/2 . Kúsok hadičky nasuňte na prvé drôtové pripojenie, zatlačte ho dozadu, aby na neho nevplývalo teplo spájky, potom spájkujte drôtové pripojenie k LED anóde. Hneď ako sa ochladí, posuňte hadičku nadol cez pripojenie. Pokračujte na ďalšiu diódu LED, pričom sedemkrát zopakujte postup nasunutia na kus trubice, spájkovanie spoja a potom spustenie hadičky cez spoj. Keď máte sada ôsmich LED diód, ktoré sú navzájom prepojené, vyberte ich z prípravku a opakujte znova pre ďalších sedem riadkov. Uistite sa, že ste urobili všetky prepojenia s anódovým káblom každej diódy LED. Môžete použiť ktorýkoľvek rad prípravku, ku ktorému sa dostanete najľahšie, pretože pracujete iba s jedným naraz. Po spájkovaní všetkých ôsmich riadkov je čas spojiť stĺpce a vytvoriť maticu. Vložte všetky reťazce LED do vytvoreného prípravku. Dlhý drôt ponechajte na rovnakom mieste. Odrežte a pocínujte katódový kábel každej LED v prvom stĺpci hm, presne tak, ako ste to urobili pri stavaní reťazca. Vezmite ďalší drôtený reťazec a zopakujte proces jeho spájkovania s LED diódami, tentoraz ho však pripájate v uhle 90 stupňov k prvej sade káblov, ktorú ste urobili. Udržujte dlhý drôt na tej istej strane matice. Po dokončení každého stĺpca ho vyberte z prípravku s penovým jadrom a zložte ho tak, aby bol prístup k ďalšiemu stĺpcu. Keď budete hotoví, budete mať 64 LED diód spojených v 8 radoch a 8 stĺpcoch. Pri druhej matici bohužiaľ musíte postup zopakovať. Ak potrebujete prestávku, prejdite na kroky 3, 4 a 5, aby ste zapracovali na kóde, a potom sa k tomu vráťte.

Krok 3: Ovládanie LED diód

LED matice, ktoré ste vyrobili, budú ovládané dvoma mini maticovými batohmi Mini 8x8 od spoločnosti Adafruit. Každý ovládač vám umožňuje napájať 64 LED diód iba dvoma vodičmi z Arduina a na rovnakých dvoch kábloch môžete reťaziť viacero ovládačov dohromady. Pri spájkovaní 4-kolíkového napájacieho/dátového/hodinového záhlavia postupujte podľa pokynov dodaných s batohom LED Matrix. Potom namiesto spájkovania na matici LED, ktorá je súčasťou balenia, spájkujte dva rady ženských záhlaví s batohom. Zapojte pribalenú mini LED maticu do záhlaví. Pripojte maticu k doske a zapojte ju nasledovne:

• Pripojte pin CLK na batohu k analógovému pinu 5 na Arduine.
• Pripojte pin DAT k analógovému pinu 4 na Arduine.
• Pripojte GND k uzemňovaciemu kolíku na Arduine.
• Pripojte VCC+ k 5V napájaniu.

Stiahnite si knižnicu Adafruit LED Backpack Library a Adafruit GFX a nainštalujte ich do počítača tak, že ich skopírujete do priečinka „libraries“v priečinku skici Arduino vo svojom počítači. Nahrajte súbor „matrix8x8“do svojho Arduina a overte, či batoh LED funguje. Kolíky matice LED nemusia správne nadväzovať kontakty v zásuvkách, takže je možné, že ich budete musieť zvrtnúť alebo čiastočne odstrániť, aby ste dosiahli kontakt a umožnili rozsvietenie všetkých riadkov a stĺpcov. Zopakujte postup s druhým batohom LED, ale tentoraz mu budete musieť nastaviť novú adresu spájkovaním prepojky cez podložky A0 na batohu. Znova spustite kód „matrix8x8“, ale zmeňte riadok „matrix.begin (0x70)“na „matrix.begin (0x71)“, aby kód adresoval nový batoh LED.

Krok 4: Pripojenie joysticku

Joystick by mal mať štyri prepínače, z ktorých každý má dva terminály. Keď posuniete joystick doprava, spustí sa spínač vľavo, keď ho posuniete nadol, prepne sa zhora a podobne. Na jeden terminál každého prepínača spájkujte 3 "drôt. Otočte druhý koniec všetkých štyroch týchto vodičov k sebe a spájkujte ich na 12" drôt. Toto je spoločná zem pre všetky štyri prepínače. Spájkujte 12 -palcový vodič na zostávajúcu svorku každého prepínača a potom ich zapojte nasledovne:

• Pripojte spodný spínač (aktivovaný zatlačením nahor) k analógovému kolíku 0 na Arduine.
• Pripojte ľavý prepínač (aktivovaný stlačením vpravo) k analógovému kolíku 1 na Arduine.
• Pripojte horný spínač (aktivovaný stlačením nadol) k analógovému kolíku 2 na Arduine.
• Pripojte pravý prepínač (aktivovaný zatlačením doľava) k analógovému kolíku 3 na Arduine.
• Pripojte spoločný uzemňovací vodič k uzemňovaciemu kolíku na Arduine.

Krok 5: Programovanie hry

Stiahnite si priložený súbor Pumpktris.ino.zip, rozbaľte ho a otvorte súbor vo vývojovom prostredí Arduino. Zostavte a nahrajte do svojho Arduina. Teraz by ste mali mať možnosť hrať na mini LED matici, ktorú ste nastavili v predchádzajúcom kroku. Pokúsil som sa kód čo najviac okomentovať, ale tu je všeobecný prehľad hlavných procesov: Popis tvarov Existuje sedem tetromín, každé so 4 pixelmi a každé so štyrmi možnými rotáciami. To všetko ukladáme do viacrozmerného poľa: prvá dimenzia pozostávajúca zo siedmich tvarov, druhá dimenzia obsahuje štyri rotácie pre každý tvar, tretia obsahuje štyri pixelové popisy, z ktorých každý pozostáva zo súradnice X a Y. Toto napríklad popisuje tvar „T“:/ * T */ {/ * uhol 0 */ {{0, 1}, {1, 1}, {2, 1}, {1, 2}},/ * uhol 90 */ {{1, 0}, {1, 1}, {2, 1}, {1, 2}},/ * uhol 180 */ {{1, 0}, {0, 1}, {1, 1}, {2, 1}}, / * uhol 270 * / {{1, 0}, {0, 1}, {1, 1}, {1, 2}}}

Sledovanie aktívnej figúrky Aby program sledoval skladbu, ktorá je práve v hre, udržiava premennú activePiece. Toto je index aktívneho tvaru na najvyššej úrovni poľa. Tiež uchováva premennú otáčania obsahujúcu index aktuálnej rotácie. Premenná xOffset sleduje, ako ďaleko je každý kus vľavo alebo vpravo (0-7), a yOffset sleduje, ako ďaleko (0-15) je doska spadnutá. Na nakreslenie aktívnej figúrky program pridá hodnoty odsadenia X a Y k súradniciam X a Y každého pixelu vytiahnutého z aktuálnej rotácie vybraného kusu. Sledovanie fixných dielov Program používa 16 -bajtové pole na sledovanie pevných kusov, pričom každý bajt predstavuje riadok. Nasledujúce pole by napríklad predstavovalo tvar L sediaci v strede dolných dvoch riadkov (ako to naznačujú 1 s v posledných dvoch bajtoch): byte sampleGrid [16] = {B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00100000, B00111000}; Detekcia kolízie Keď sa pokúsite presunúť aktívny kus, program najskôr skontroluje novú polohu oproti množine pevných dielov. Ak nedôjde k žiadnym kolíziám, pohyb je povolený a matica sa prekreslí. Ak je pri pokuse o pohyb doľava, doprava alebo otáčanie zistená kolízia, je činnosť zakázaná. Ak sa pri pokuse o zhodenie figúrky zistí kolízia, figúrka sa zafixuje na svojom mieste a pridá sa do radu pevných pixelov. Automatické zhadzovanie dielov Tempo hry sa riadi premennými gravityTrigger a stepCounter. Každá slučka programu zvyšuje stepCounter a zakaždým, keď stepCounter dosiahne počet uložený v gravityTrigger, klesne aktívny kus o jednu úroveň. Ako hra pokračuje, gravityTrigger sa znižuje, takže aktívny kúsok klesá čoraz častejšie, až nakoniec klesá v každej slučke programu. Zakaždým, keď je aktívny kus pripevnený k mriežke, program skontroluje, či neobsahuje úplné bajty/riadky (B11111111). Ak nejaké nájde, trikrát ich blikne a potom ich odstráni a zhodí vyššie uvedené riadky, aby sa vyplnila medzera. Riešenie problémov Ak kusy nespadajú zhora nadol, ale namiesto toho prechádzajú zo strany na stranu, zmeňte hodnota odovzdaná v riadkoch „matrixTop.setRotation (1);“a/alebo „matrixBottom.setRotation (1);“v slučke „setup ()“. Ak kusy začínajú v nesprávnej matici, zmeňte fyzické umiestnenie každej matice alebo obráťte adresy uvedené v „matrixTop.begin (0x70);“a "matrixBottom.begin (0x71);" riadky slučky „setup ()“. Ak sa niektoré riadky alebo stĺpce nerozsvietia, kmitajte mini LED maticou v ženských hlavičkách. Je možné, že nebudú mať dobrý kontakt.

Krok 6: Pripojenie matice LED

Akonáhle sú všetky kódy a ovládače overené, že fungujú s mini LED maticami, je načase zapojiť veľké LED matice, ktoré ste sami spájkovali.

Každý kábel by ste mohli zapojiť do záhlaví na maticovom batohu jednotlivo, ale pravdepodobne budete veľa pripájať a odpájať, aby to mohlo byť poriadne trápenie. Namiesto toho chcete spájkovať každý drôt na pásku hlavičky a zapojiť ho do matricového batohu. Pásy záhlavia som namontoval na kus prototypovej dosky, aby som mohol zapojiť a odpojiť všetkých 16 pinov dohromady. Riadky 1-4 sa pripájajú k pinom 1-4 na maticovom batohu (číslovanie pinov začína vľavo hore, keď sa pozeráte dole na batoh so 4-kolíkovými kolíkmi napájania/zeme/dát/hodín na vrchu). Stĺpce 1-4 sa pripájajú k pinom 5-8. Číslovanie pinov sa obtáča tak, že pin 9 je vpravo dole. Riadky 5-8 sa pripájajú na piny 12-9 a stĺpce 5-8 na piny 16-13. Pre väčšiu prehľadnosť si pozrite diagram. Pripojte každú maticu do batohu a spustite rovnaký program „matrix8x8“, ktorý ste urobili pre mini LED matice v kroku 4. Ak každá funguje, môžete načítať herný program. Ak to nefunguje, skontrolujte, či sú riadky a stĺpce veľkej matice LED zapojené do správnych kolíkov batohu. Montáž LED matice do penového jadrového prípravku, ktorý ste vyrobili pre montáž, môže uľahčiť testovanie celého systému.

Krok 7: Vyrezávanie tekvice

Nerobte žiadne vyrezávania na tekvici, kým nepracuje všetka vaša elektronika. Vyrezávaná tekvica má obmedzenú trvanlivosť, a ak ju najskôr vydlabete a potom strávite 2 dni v elektronike, sú to dva dni zábavy pri hraní hier, o ktorú ste prišli.

Na tekvici nájdite najrovnejšiu stranu, aby sa panel LED príliš neobalil, a potom na opačnej strane vyrežte otvor. Buďte veľkorysí; na prácu budeš potrebovať priestor, aby si tam mal ruky. Nechystáte sa odrezať vrch ako na tradičnej tekvici, pretože ten musí byť pre joystick nedotknutý. Tekvica a elektronika nie sú najlepší priatelia, preto vnútro dobre vyčistite. Pre najlepšie vyzerajúci Pumpktris chcete, aby bola vaša mriežka LED diód rovná a dobre zarovnaná s tekvicou. PDF je pripojený s rozstupom 8 x 16, vzdialený pol palca. Vytlačte si to (alebo si vytvorte vlastný s vlastným rozstupom), odstrihnite okraje a prilepte ho na prednú stranu tekvice. Uistite sa, že je to priamo hore a dole. Klinec, špáradlo alebo iný podobný nástroj vyrazte pilotný otvor do stredu každej diódy LED vyznačenej na papieri. Vŕtanie priamo do papiera sa neodporúča, pretože sa pravdepodobne posunie alebo roztrhne. Akonáhle sú všetky pilotné otvory vystrčené, odstráňte papierovú šablónu a pomocou vrtáka 13/64 vo vŕtačke vyvŕtajte každú dieru. Vŕtačku nevyrovnávajte kolmo na tvár tekvice! Ak to urobíte, zakrivenie tekvice môže spôsobiť, že sa otvory, ktoré sú od seba vzdialené pol palca, na vnútornej strane stretnú a diódy LED bude ťažké vložiť. Namiesto toho sa snažte udržať všetky otvory rovnobežné. Keď sú všetky otvory vyvŕtané, nožom X-Acto odrežte štvorcový „pixel“okolo každého otvoru. Nakloňte nôž smerom k stredu každého otvoru a ponechajte asi 1/8 palca medzi pixelmi. Navrhujem kúpiť cvičnú tekvicu a použiť ju na zdokonalenie techniky vŕtania a vyrezávania pixelov. Osvojte si to tam, než riskujete zničenie perfektnej tekvice, ktorú ste našli pre hotový výrobok.

Krok 8: Montáž predstavca na joystick

Teraz prispôsobíte driek tak, aby slúžil ako joystick na ovládanie hry.

Odrežte stonku čo najbližšie k základni. Ak rez nie je hladký a čistý, vyrovnajte ho brúsnym blokom. Vyvŕtajte otvor 1-1/8 priamo cez základňu stonky a do tekvice. Odskrutkujte guličku joysticku a zarovnajte hriadeľ so stredom otvoru z vnútornej strany tekvice. Uistite sa, že predná časť joystick je hranatý s prednou stranou tekvice-pri hre chcete tlačiť doľava a doprava, aby ste mohli posúvať figúrky, nie pod uhlom. Keď je zarovnaný na stred a hranatý, pomocou klinca alebo špáradla vpichnite otvory do vnútornej časti tekvica nad montážnymi otvormi v základni joysticku. Odstráňte joystick. Rezačmi drôtov odrežte rozpínacie hroty zo sadrokartónových kotiev tak, aby boli kratšie ako hrúbka pokožky tekvice. Zaskrutkujte tieto skrátené, snubnose sadrokartónové kotvy. do pilotných otvorov, ktoré ste urobili. Podrobnosti o ďalšej časti budú závisieť od joysticku, ktorý ste si kúpili. Ten, ktorý som použil zo SparkFun, mal 6 mm nástavec na držadlo gule, ktorý bude nahradený predstavcom. Ak je váš joystick iný, použite matice a skrutky akejkoľvek veľkosti. Nájdite do stredu stonky a vyvŕtajte 13/64 palcový otvor (zhodný rozmer, ktorý ste zhodou okolností použili pre otvory pre diódy LED) asi o palec priamo do predstavca. To by bol dobrý krok na otestovanie vašej cvičnej tekvice, aby ste sa presvedčili, že skrutky skrutky pevne zapadajú do otvoru. Pílovou pílou odrežte hlavu skrutke 6 mm x 50 mm. Na závity v blízkosti narezaného konca skrutky naneste epoxidové alebo drevené lepidlo a zaskrutkujte ich do stopky. Chcete, aby to nejaký centimeter v stonke a palec vonku. 6 mm spojovaciu maticu naskrutkujte na hriadeľ joysticku, ale joystick do tekvice zatiaľ nemontujte.

Krok 9: Umiestnenie LED a joysticku

Z vnútornej strany tekvice zasuňte LED diódy po riadkoch do ich otvorov, kým ich základne nebudú v jednej rovine s vnútorným povrchom tekvice. Keď sú všetky na svojom mieste, pomocou bambusovej špajle ich zatlačte hlbšie dopredu. Nechal som ich predný okraj sedieť asi 1/4 "až 3/8" pod vonkajším povrchom. Ak sú príliš hlboko pod povrchom, svetlo sa rozleje do tekvicového mäsa a každý pixel bude menej zreteľný.

Na vrch joysticku naneste vrstvu igelitu, pričom samotný hriadeľ prechádza. Zabráni sa tým vniknutiu aspoň nejakej vlhkosti do nej. Pripojte joystick pomocou skrutiek 1/2 do sadrokartónových kotiev. Skrutky, ktoré boli dodané s kotvami, budú príliš dlhé a budú pichať cez tekvicu.

Krok 10: Hranie hry

Do spodnej časti tekvice vložte misku alebo plastovú nádobu na potraviny, aby sa žiadna visiaca elektronika nedotýkala dna. Pripojte joystick k svojmu Arduinu, batohy LED k Arduinu a matice LED k batohom. Pripojte zdroj napájania k svojmu Arduinu. Teraz si zahrajte Pumpktris! Nápady na ďalšie skúmanie Namiesto namontovania joysticku na hornú časť tekvice pomocou diód LED by ste mohli použiť vzdialenú tekvicu, a to buď bezdrôtovo, alebo s káblom zdobeným tak, aby vyzeral ako vinič. Namiesto hry by ste si na svietidle jack-o mohli zobrazovať posúvajúce sa správy. Možno budete chcieť namontovať matrice bokom (16 na šírku a 8 na výšku) alebo dokonca použiť iba jednu matricu. Nevyhnutný rozpad Vaša tekvica nakoniec začne hniť a klíčiť plesne a huby. To môže byť nebezpečné pre vaše zdravie a môže viesť k poruchám v elektronike. Najlepšie je vytiahnuť všetku elektroniku, akonáhle uvidíte na tekvici alebo v nej nejaký rast, aby ste ich mohli neskôr znova použiť bez toho, aby ste museli čistiť Haz-Mat.

Druhá cena v súťaži o Halloweenske dekorácie