Arduino Arcade Lego Games Box: 19 krokov (s obrázkami)

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

Ak máte deti, pravdepodobne budete mať rovnaké problémy ako my so sadami Lego, ktoré ste im kúpili. Zostavujú sa a hrajú s nimi, ale po chvíli sa súpravy premenia na jednu hromadu tehál. Deti vyrastú a vy neviete, čo s touto hromadou.

Rozhodli sme sa recyklovať nechcené lego kocky a vytvorili sme arkádovú hru.

Tento podrobný sprievodca je výsledkom niekoľko mesiacov práce na tom, aby bola hra opakovateľná a za veľmi nízke náklady. Tento projekt by si mohol zopakovať takmer každý! Kód bol napísaný tak, že nie je závislý a dá sa skompilovať na akejkoľvek doske Arduino. A samozrejme, hry boli našimi deťmi intenzívne testované:-)

Čím sa táto hra líši od mnohých iných, ktoré už boli publikované?

V prvom rade je v ňom zabudovaných 5 hier:

• Pamäťová hra (podobná „Simon-Says“, podobná hre Touch Me)
• Reakčná hra (podobná hre Whack-a-Mole)
• Súťažná hra (pre 2-4 hráčov)
• Hra Melody (bezplatný režim Push and Play pre batoľatá a menšie deti)
• Vojnová hra (pre 2-4 dospelých)

Za druhé, má skvelý dizajn (z nášho pohľadu) a dá sa ľahko opakovať.

A po tretie, je šetrný k Zemi, pretože vám umožňuje recyklovať plast.

Na konci tejto príručky je aj video krok za krokom, ak dávate prednosť formátu videa.

Krok 1: Zoznam dielov

Ak sa vám tento projekt páči, ale nemáte hromadu nechcených lego kociek, najľahšie by bolo kúpiť si sadu Lego Classic 10704 s 900 kusmi vo vnútri.

Tu je zoznam položiek, ktoré budete potrebovať na vytvorenie tohto projektu:

• 1 kg (2 libier) nechcených kociek Lego (alebo podobných tehál inej značky, napríklad Mega Bloks)
• Základná doska 25 x 25 cm pre Lego (alebo podobnú od inej značky). Základňa Lego má 32 x 32 bodov. Ak ho nemáte - základňa stojí okolo 3 $ vr. poštovné pri nákupe online (hľadaný výraz „32 25 blokov“)
• Priehľadný kus plexiskla 30 x 30 cm (hrúbka 5 alebo 6 mm)
• 4 x 60 mm veľké tlačidlá v arkádovom štýle (odporúčam červené, zelené, modré, žlté) (hľadaný výraz pre internetové obchody: „60 mm arkádové tlačidlo“). Jedná sa o najdrahšiu súčasť tejto zostavy, približne 2 doláre za kus.
• 2 x Momentálne tlačidlo s polomerom 16 mm (odporúčam biele a čierne) (hľadaný výraz: „tlačidlo s priemerom 16 mm“)
• Kolískový vypínač zapnutia/vypnutia 27 x 21 mm, montážna veľkosť (odporúčam priehľadnú červenú so 4 kolíkmi) (hľadaný výraz: „kolískový spínač 16a“)
• Arduino Nano
• 1602 LCD displej a modul pripojenia I2C
• 2 x 4ohm 5W reproduktory, veľkosť 30 x 70 mm (môžete použiť aj iné malé, ale výkres CAD sa robí pre rozmery 30 x 70 mm)
• Prototypová doska 8 x 6 cm alebo 830 kolíková doska
• 2x18650 nabíjateľné batérie (dajú sa recyklovať z vybitej batérie notebooku)
• Dvojitý držiak batérie 18650 (hľadaný výraz: „držiak 2 x 18650“)
• Regulátor nabíjania a chránič vybitia TP4056
• Zosilňovač 5V (najmenší 500mA bude stačiť)
• Malé veci: niektoré káble, kábel Mini-USB alebo zástrčka pre domácich majstrov, zásuvka Micro-USB na rozpojení dosky plošných spojov, skrutky/matice/podložky M3, 4 skrutky horného krytu

• Rezistory:

  • 6 x 100 ohmov
  • 1 x 1k
  • 3 x 10 tis

Krok 2: Zostavenie krabice

Toto je najľahšia časť projektu, ktorú môžete delegovať na svoje deti.

Vezmite bodovú základovú dosku Lego 32x32 a položte steny pomocou recyklovaných dielov. Celkom by ste mali mať asi 9 vrstiev. Ako základ sme vybrali svetlo šedú farbu, aby sa zamerali hlavne na tehlové múry v náhodných farbách.

Žiadny box nebude podobný. Pri vytváraní vrstiev buďte kreatívni. Recyklujte aj malé časti - vyzerajú skvele. Pekne vyzerajú aj nepravidelné tvary. Pridajte okná, čelné sklá automobilov, dvere a boxy.

Krabica musí mať aspoň jedny dvere Lego plnej veľkosti. To je potrebné k inštalácii kolískového spínača do steny.

Krok 3: Vytvorenie horného krytu

Horný kryt je vyrobený z plexiskla 5 alebo 6 mm (priehľadný akrylový list). Stiahnite si výkres CAD, vložte ho na USB kľúč a choďte do najbližšieho obchodu CNC - frézujú vám ho. Výkres CAD obsahuje aj montážnu dosku kolískového spínača (pozri obrázok).

Budete musieť dokončiť hornú dosku. Skosenie okraja urobte brúsnym papierom a dreveným blokom. Vyvŕtajte tiež otvory pre montáž reproduktorov a displeja 1602. Displej 1602 tiež vyžaduje malý trojuholník vyfrézovaný na boku okna LCD v akrylovej doske (pozri fotografiu). Urobil som to v polovičnej hĺbke pomocou rotačného nástroja (dremel) a malého frézovacieho bitu.

Krok 4: Pridajte všetky komponenty do horného krytu

Nainštalujte veľké 4 arkádové tlačidlá, 2 tlačidlá na zmenu/výber hry, 2 reproduktory a modul 1602 LCD + I2C. Všetko je pripevnené skrutkami M3 + podložkami a maticami M3 vzadu.

Pred inštaláciou arkádových tlačidiel - odstráňte držiaky svetla LED. Budete ich musieť trochu upraviť - pozrite si ďalší krok.

Krok 5: Modifikácia diód LED v arkádových tlačidlách

Tieto arkádové tlačidlá sú navrhnuté tak, aby fungovali pri napätí 12V. Budú pracovať s 5V, čo je predvolené napätie pre tento projekt, ale budú príliš slabé. Odstránil som teda LED diódy z arkádových tlačidiel, vysunul držiaky LED a vybral LED diódy s odpormi. 460 ohmové odpory je potrebné odpájkovať a vymeniť za 100 ohmov. Po dokončení som všetko zostavil späť a nainštaloval LED diódy s držiakmi do tlačidiel.

Krok 6: (voliteľné) Štítky ovládacieho tlačidla

Možno ste si všimli štítky na 2 ovládacích tlačidlách. Naša prvá verzia zostavy ich nemala, ale rozhodol som sa ich pridať, keď som zostavu zopakoval druhýkrát.

Obe tlačidlá majú viacero funkcií v závislosti od stavu hry. Biele tlačidlo spustí vybranú hru alebo potvrdí výber počas niektorých hier. Čierne tlačidlo zmení vybranú hru alebo sa počas hry ukončí.

Na vytváranie okrúhlych štítkov potrebujete tenký hliníkový plech (hrúbka maximálne 1 mm), vŕtačku na dierovú pílu, stupňovitú vŕtačku a razníky (pozri obrázok). Najprv rozrežte kruh pomocou dierovej píly. Potom odstupňovaným nástavcom zväčšíte vnútorný priemer a potom pomocou dierkovačov vytvárate štítky. Aby boli písmená viditeľnejšie, použite permanentnú čiernu značku (Sharpie).

Krok 7: Vytvorenie odpočinkovej dosky

Tu máte dve možnosti. Buď použijete nepájivú dosku a zapojíte Arduino káblami cez nepájivú dosku, alebo nainštalujete malý otvor v zadnej časti LCD panelu.

Pri prvom zostavení sme použili dosku (pozri obrázok). Pri druhom builde sme sa rozhodli stráviť viac času vytvorením odpočinkovej dosky. Funkčnosť sa nemení, káblov je však menej a prerušenie je skryté pod panelom LCD.

Ak sa rozhodnete ísť s oddeľovacou doskou, vezmite prototypovú dosku 8x6 a rozrežte ju, ako je znázornené na obrázku. Väčšia časť bude použitá na odpočinok a menšia na vytvorenie napájania.

Spájkujte Arduino Nano na túto dosku proto.

Krok 8: Zapojenie prepojení

Pripravte si káble a zapojte svoje nastavenie, prepínače a pripojenia k Nano podľa schémy.

Odkedy som začal používať ethernetové krútené dvojlinky - zabudol som na bolesť hlavy, odkiaľ napájať vodiče pre svoje projekty. Majú rôznu farbu a sú viacjadrové, takže sa ľahko nerozbijú. Jediná vec, o ktorú sa musíte pri práci s nimi starať, je, že spájkovanie musí byť veľmi rýchle, aby ste nespálili izoláciu.

Všimnite si na druhom obrázku, ako sú rezistory 100 ohmov zapojené pre pripojenie k reproduktorom.

Niekoľko poznámok k spojeniam:

• Čiernobiele ovládacie tlačidlá sú pripojené z pinov D2/3 priamo k zemi, pretože v Nano sa používajú vnútorné výsuvné odpory.
• A4/5 sú pripojené k pinom I2C SDA/SCL. Toto je potrebné pre modul LCD I2C.
• Reproduktory musia byť pripojené k D10/11, pretože tieto piny majú povolené PWM.
• Odporúča sa pridať malú medenú linku ako uzemňovaciu koľajnicu pre jednoduchšie pripojenie všetkých uzemňovacích vodičov (bude ich asi 5).

Krok 9: Zapojenie tlačidiel

Všetky arkádové tlačidlá sú pripojené k jednému kolíku A1 pomocou série odporov. A1 je nastavený ako interné analógové zdvíhanie. Toto je jedna z málo známych funkcií Arduina, ktorá nám pomohla ušetriť na počte káblov, ktoré vedú k tlačidlám.

Nastavenie teda prebieha nasledovne: od A1 po prvé tlačidlo cez 1k odpor. Od tlačidla 1 po tlačidlo 2 až 10 000. Od tlačidla 2 po tlačidlo 3 až 10k a od tlačidla 3 po tlačidlo 4 až 10k. Každé tlačidlo v stave „zatvoriť“skratuje k zemi. Pretože na každom tlačidle LED je uzemnenie, druhý kolík každého prepínača je pripojený k zemi z diódy LED. Pozrite sa na schému, aby ste pochopili zapojenie.

V okamihu by vám zapojenie kábla Mini-USB do Arduino Nano malo umožniť hrať hru po nahraní náčrtu. Všetko, čo potrebujete, je napájací zdroj, aby bola hra prenosná.

Krok 10: Inštalácia batérií

Použil som dva recyklované články 18650 z vybitých batérií prenosného počítača. Jedná sa o nižšie kapacity (okolo 600 mAh), ktoré som nechcel použiť pre aplikácie s vyšším zaťažením. Zariadenie v skutočnosti nevyužíva toľko energie, takže by to malo stačiť na niekoľko dní na spustenie hry.

Batérie sú inštalované v dvojitom držiaku batérií 18650 a je tu konektor pre jednoduché pripevnenie k zdroju napájania.

Krok 11: Inštalácia predlžovača zásuvky USB

Hra by mala byť schopná dobíjať a aktualizovať firmvér bez demontáže. Vyvŕtal som teda jeden z blokov, aby som schoval konektor Micro-USB.

Aby som predĺžil USB z tehlovej steny na Arduino Nano, vzal som kábel Mini-USB a odrezal koniec USB-A (veľký konektor USB) a odizoloval káble. V mojom prípade červená/čierna boli napájanie a biela/zelená boli pripojenia D +/-.

D +/- je potrebné spájkovať s konektorom Micro-USB. 5V a uzemnenie (červená/čierna) musia prejsť napájaním.

Prečo bol vybraný Micro-USB Breakout, ak Nano používa Mini-USB? Jednoducho preto, že Micro-USB je všade v našich domácnostiach-používa sa na nabíjanie telefónov a ďalších zariadení. Budete si teda môcť hru nabiť a aktualizovať firmvér pomocou telefónneho kábla:-)

Krok 12: Vytvorenie napájacieho zdroja

Vzal som menšiu prototypovú dosku a priamo na ňu spájkoval nabíjačku a ochranný modul batérie TP4056 a tiež 5V zosilňovač.

Vstup do TP4056 ide zo zásuvky Micro-USB. Kábel batérie je pripevnený k pinom TP4056 označeným ako B +/-. Kolíky označené ako OUT +/- prechádzajú do kolískového spínača. Z kolískového prepínača idú pripojenia +/- do zosilňovača 5V a z výstupu zosilňovača sú pripojené červené/čierne vodiče odizolovaného kábla USB.

Pozrite sa na schému, aby ste pochopili zapojenie.

Krok 13: Epoxidový mikro USB Breakout

Použil som nejaký epoxid, aby som opravil zlom Micro-USB v kocke Lego. Keď zaschne, zásuvka bude odolnejšia ako tie, ktoré sa nachádzajú v mobilných telefónoch, takže deti si budú môcť hru dobiť a nerozbije sa.

Na túto časť odporúčam použiť rýchlotvrditeľný epoxid. Ak ho nemáte, pridajte trocha tužidla do živice a nechajte chvíľu odstáť.

Krok 14: Nainštalujte kolískový spínač, pripojte napájací zväzok

Tento prepínač je masívny. Je určený pre sieťové napätie 250 V. Tento model som však stále používal, pretože vyzerá skvele a perfektne sa hodí do štandardných dverí Lego City. Vložil som teda vypínač do montážnej dosky a potom dosku pripevnil na tehlovú stenu pomocou 2 skrutiek (steny boli predvŕtané).

Teraz mohol byť konečne nainštalovaný aj postroj, ako aj rozchod Micro-USB, ktorý bol epoxidovaný do tehly Lego. Všimnite si, ako boli na pripevnenie komponentov k základni použité niektoré ďalšie tehly.

Krok 15: Zatvorenie veka

vložte kábel Mini-USB do Arduino Nano, ktorý je pripevnený k hornému krytu, a zatvorte veko.

Predvŕtal som do stien 4 otvory a pomocou 4 skrutiek pripevnil hornú časť k krabici.

Krok 16: Kód

Prvú verziu hry som napísal ja a potom ďalšie 4 verzie od môjho priateľa Alexa, ktorý pridal ďalšie 4 hry a vyčistil kód k dokonalosti. Na zvuky sme použili aj prácu Reyboza - úroveň zvuku vytvoreného pomocou tohto kódu je úžasná v porovnaní s tým, čo je predvolene k dispozícii pomocou knižnice Tone Arduino.

Ako už bolo spomenuté, kód bol niekoľko mesiacov optimalizovaný po rozsiahlom testovaní kvality deťmi a v súčasnosti sme nahrali verziu 4 na GitHub.

Najnovšia verzia zdrojového kódu:

Všetko, čo musíte urobiť, je nainštalovať knižnicu LCD 1602 I2C (k dispozícii v správcovi knižníc Arduino IDE) a potom nahrať náš kód.

Najprv nahráte tlačidlo-calibration.ino a urobíte záznam na papier o hodnotách, ktoré každé tlačidlo Arcade vyrobí. Tento skript tiež vymaže EEPROM, aby sa vynulovali najvyššie skóre.

Potom v Game-Settingss.h zmeníte hodnoty tlačidiel, ktoré ste nakalibrovali, a nahrajte hlavný súbor Lego-Games-Box.ino a môžete začať hrať (za predpokladu, že ste všetko prepojili podľa schémy, ktorá bola uvedená vyššie).

Poznámka: Ak túto hru robíte pre deti, odstráňte v Game-settings.h posledný záznam zo String GameTitle = {"Memory Game", "Reaction Game", "Tournament Game", "Melody Game", " Nukleárna vojnová hra “}; Tento posledný záznam má pravidlá, kde si každý hráč vyberá nepriateľov a môže byť pre deti príliš nepriateľský.

Krok 17: Podrobné video s návodom

V prípade, že sa vám namiesto čítania pokynov zdá jednoduchšie sledovať video, tu je video verzia tejto zostavy.

Krok 18: Pravidlá hry

V súčasnosti je implementovaných 5 hier. Ak máte ďalšie nápady na hry, ktoré by bolo možné vytvoriť pomocou tohto poľa - dajte nám vedieť v komentároch. Stručne si prejdem každú hru a vysvetlím jej pravidlá a spôsob hrania.

Otočením kolískového prepínača na boku zapnete Lego Arcade Games Box. Všetky hry sú sprevádzané zvukmi z nostalgickej hry Mario. Pri spustení by ste mali počuť úvodnú melódiu hry Mario.

Hneď po spustení sa na LCD displeji zobrazí hra, ktorá je práve vybraná. Ak chcete zmeniť hru, stlačte čierne tlačidlo.

Keď sa rozhodnete, ktorú hru chcete hrať, spustite ju stlačením bieleho tlačidla.

Ak chcete ukončiť už spustenú hru - musíte kliknúť na čierne tlačidlo.

Pri spustení môžete zvuky vypnúť (nočný režim) stlačením červeného tlačidla.

Pamäťová hra (podobná „Simon-Says“, podobná hre Touch Me)

Pravidlá sú dobre známe a jednoduché. Hra vám ukazuje postupnosť tónov/svetiel a musíte si to zopakovať. Zakaždým sa do sekvencie pridá ešte jeden tón/svetlo. Čím dlhšie prežijete, tým lepšie budete mať pamäť. Je vynikajúci na trénovanie krátkodobej pamäte detí a dospelých.

Reakčná hra (podobná hre Whack-a-Mole)

Musíte byť dostatočne rýchly na to, aby ste stlačili každé tlačidlo, ktoré sa rozsvieti. Čím dlhšie hráte, tým rýchlejšie sa tlačidlá rozsvietia. Toto je skvelé na školenie reakcií detí a dospelých.

Súťažná hra (pre 2-4 hráčov)

Dostanete 5 kôl. Každý musí po vydaní signálu stlačiť svoje tlačidlo skutočne rýchlo (melódia na mince od Maria). Kolo vyhráva ten, kto ako prvý stlačí tlačidlo. Počet výhier sa vypočíta na konci 5 kôl a vyhlási sa víťaz.

Hra Melody (bezplatný režim Push and Play pre batoľatá a menšie deti)

Tento je vynikajúci pre batoľatá - hrá striedavé melódie, keď stlačíte a podržíte tlačidlo. Po počiatočnom testovaní s deťmi sme zistili, že náš menší, ktorý mal 1 rok, naozaj chce hrať, ale nechápe AKO. Pravidlá týchto hier sú - ŽIADNE PRAVIDLÁ. Môžete stlačiť ľubovoľné tlačidlo a bude vydávať zvuky.

Vojnová hra (pre 2-4 dospelých)

Môj priateľ Alex, ktorý naprogramoval následné verzie tohto herného boxu, prišiel s touto hrou počas krízy Trump/Kim o tom, kto má väčšie jadrové tlačidlo. Na vysvetlenie pravidiel je potrebné samostatné video (nájdete ho tu a tu), ale v skratke si na začiatku vyberiete počet hráčov a počas každého kola si každý človek vyberie svojho nepriateľa. Akonáhle si každý vyberie svojho nepriateľa, rakety začnú lietať. Ten, kto bol vybraný ako nepriateľ, má niekoľko okamihov a klikne na tlačidlo, aby poslal križovatku a zachránil svoju krajinu. Kolá pokračujú, kým nezostane iba jedna krajina.

Krok 19: Konečný výsledok

Sme 3 priatelia, ktorí strávili čas vytvorením hry pre naše deti. Dúfame, že sa vám hra bude páčiť natoľko, že si podľa týchto pokynov vytvoríte vlastnú verziu. Ak máte akékoľvek otázky alebo návrhy - napíšte ich do komentárov.

Druhá cena v súťaži Life Life