Arduino Arcade Lego Games Box: 19 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pokud máte děti, pravděpodobně se potýkáte se stejnými problémy jako my se sadami Lego, které jste jim koupili. Shromažďují se a hrají si s nimi, ale po chvíli se sady promění v jedinou hromadu cihel. Děti rostou a vy nevíte, co s touto hromadou dělat.

Rozhodli jsme se recyklovat nechtěné kostky Lego a vytvořili jsme arkádovou hru.

Tento průvodce krok za krokem je výsledkem několikaměsíční práce na tom, aby byla hra opakovatelná a za velmi nízké náklady. Tento projekt by mohl zopakovat téměř každý! Kód byl napsán takovým způsobem, že nemá závislosti a bude kompilován na jakékoli desce Arduino. A samozřejmě hry byly našimi dětmi intenzivně testovány:-)

Čím se tato hra liší od mnoha jiných, které byly publikovány dříve?

Předně je v něm integrováno 5 her:

• Memory Game („Simon-Says“-podobný hře Touch Me)
• Reakční hra (podobná hře Whack-a-Mole)
• Soutěžní hra (pro 2–4 hráče)
• Hra Melody (bezplatný režim Push and Play pro batolata a menší děti)
• Válečná hra (pro 2–4 dospělé)

Za druhé, má skvělý design (z našeho pohledu) a dá se snadno opakovat.

A za třetí, je šetrný k Zemi, protože vám umožňuje recyklovat plast.

Na konci této příručky je také video krok za krokem pro případ, že upřednostňujete formát videa.

Krok 1: Seznam dílů

Pokud se vám tento projekt líbí, ale nemáte hromadu nechtěných Lego kostek, nejjednodušší by bylo koupit sadu Lego Classic 10704 s 900 kusy uvnitř.

Zde je seznam položek, které budete potřebovat k vytvoření tohoto projektu:

• 1 kg (2 lb) nechtěných Lego kostek (nebo podobných cihel jiné značky, jako je Mega Bloks)
• Základní deska 25 x 25 cm pro Lego (nebo podobnou od jiné značky). Lego základna má 32 x 32 bodů. Pokud ho nemáte - základ stojí kolem 3 $ vč. poštovné při nákupu online (hledaný výraz „32 25 bloků“)
• Průhledný kus plexiskla 30 x 30 cm (tloušťka 5 nebo 6 mm)
• 4 x 60 mm velká tlačítka ve stylu Arcade (doporučuji červené, zelené, modré, žluté) (vyhledávací termín pro internetové obchody: „60 mm arkádové tlačítko“). Jsou nejdražší součástí této sestavy, každá kolem 2 $.
• 2 x Okamžité tlačítko o poloměru 16 mm (doporučuji bílé a černé) (hledaný výraz: „tlačítko 16 mm“)
• Kolébkový spínač zapnutí/vypnutí 27x21 mm (doporučuji průhlednou červenou se 4 piny) (hledaný výraz: „kolébkový spínač 16a“)
• Arduino Nano
• 1602 LCD displej a připojovací modul I2C
• 2 x 4ohm 5W reproduktory, velikost 30 x 70 mm (můžete použít jakékoli jiné malé, ale kresba CAD je provedena pro 30x70 mm)
• Prototypová deska 8 x 6 cm nebo 830 pinové prkénko
• 2x18650 dobíjecí baterie (lze recyklovat z vybité baterie notebooku)
• Dvojitý držák baterie 18650 (hledaný výraz: „držák 2 x 18650“)
• Regulátor nabíjení TP4056 a ochrana proti vybití
• Zesilovač 5V (nejmenší 500mA bude stačit)
• Malé věci: některé dráty, kabel Mini-USB nebo zástrčka pro domácí kutily, zásuvka Micro-USB na vylomení desky plošných spojů, šrouby/matice/podložky M3, 4 šrouby horního krytu

• Rezistory:

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

Krok 2: Sestavení krabice

Toto je nejjednodušší část projektu, kterou můžete delegovat svým dětem.

Vezměte základnu Lego 32x32 a položte stěny pomocí recyklovaných dílů. Celkem byste měli mít přibližně 9 vrstev. Pro základnu jsme vybrali světle šedou barvu, takže hlavním zaměřením jsou cihlové zdi s náhodnými barvami.

Žádný box nebude podobný. Při vytváření vrstev buďte kreativní. Recyklujte i malé části - vypadají skvěle. Rovněž nepravidelné tvary vypadají hezky. Přidejte okna, čelní skla automobilů, dveře a boxy.

Krabice musí mít alespoň jedny dveře Lego plné velikosti. To je nutné k instalaci kolébkového spínače do zdi.

Krok 3: Vytvoření horního krytu

Horní kryt je vyroben z plexiskla 5 nebo 6 mm (průhledný akrylový list). Stáhněte si výkres CAD, vložte jej na USB flash disk a jděte do nejbližšího CNC obchodu - oni vám jej vyfrézují. Výkres CAD také obsahuje montážní desku kolébkového spínače (viz obrázek).

Budete muset udělat nějaké dokončení horní desky. Proveďte zkosení hran brusným papírem a dřevěným blokem. Vyvrtejte také otvory pro montáž reproduktorů a displeje 1602. Displej 1602 také vyžaduje malý trojúhelník vyfrézovaný na boku okna LCD v akrylové fólii (viz foto). Udělal jsem to v polovině hloubky pomocí rotačního nástroje (dremel) a malého routerového bitu.

Krok 4: Přidejte všechny součásti do horního krytu

Nainstalujte velká 4 arkádová tlačítka, 2 tlačítka pro změnu/výběr hry, 2 reproduktory a modul 1602 LCD + I2C. Vše je upevněno šrouby M3 + podložkami a maticemi M3 vzadu.

Před instalací arkádových tlačítek - vyjměte držáky LED diod. Budete je muset trochu upravit - viz další krok.

Krok 5: Modifikace LED diod v arkádových tlačítkách

Tato arkádová tlačítka jsou navržena tak, aby fungovala na 12V. Budou pracovat s 5V, což je výchozí napětí pro tento projekt, ale budou příliš slabé. Vyndal jsem tedy LED patice z arkádových tlačítek, vysunul držáky LED a odstranil LED diody s odpory. Rezistory 460 ohmů je třeba odpájet a vyměnit za 100 ohmů. Jakmile jsem to udělal, všechno jsem sestavil zpět a nainstaloval LED diody s držáky do tlačítek.

Krok 6: (volitelně) Štítky ovládacích tlačítek

Možná jste si všimli štítků na 2 ovládacích tlačítkách. Naše první verze buildu je neměla, ale rozhodl jsem se je přidat, když jsem build opakoval podruhé.

Obě tlačítka mají více funkcí v závislosti na stavu hry. Bílé tlačítko spustí vybranou hru nebo potvrdí výběr během některých her. Černé tlačítko změní vybranou hru nebo se během hry ukončí.

K vytváření kulatých štítků potřebujete tenký hliníkový plech (tloušťka max. 1 mm), vrták na děrovky, stupňovitý vrták a děrovače (viz obrázek). Nejprve vyřízněte kruh pomocí děrovky. Poté se zvětšeným vnitřním průměrem zvětšíte vnitřní průměr a poté pomocí děrovaček vytvoříte štítky. Aby byla písmena viditelnější, použijte trvalou černou značku (Sharpie).

Krok 7: Výroba desky Breakout Board

Máte zde dvě možnosti. Buď použijete prkénko a zapojíte Arduino s kabely přes prkénko, nebo nainstalujete malý průlom v zadní části LCD panelu.

Pro první sestavení jsme použili prkénko (viz obrázek). U druhého buildu jsme se rozhodli strávit více času vytvořením odpočinkové desky. Funkčnost se nemění, ale vodičů je méně a průlom je skrytý pod LCD panelem.

Pokud se rozhodnete jít s odlamovací deskou, vezměte prototypovou desku 8x6 a rozřízněte ji, jak je znázorněno na obrázku. Větší část bude použita pro odlomení a menší pro vytvoření napájecího zdroje.

Na tuto proto desku připájejte Arduino Nano.

Krok 8: Zapojení připojení

Připravte si kabely a zapojte své nastavení, přepínače a připojení k Nano podle schématu.

Od té doby, co jsem začal používat ethernetové kroucené dvojlinky, jsem zapomněl na bolest hlavy, odkud pocházet kabely pro mé projekty. Mají různou barvu a jsou vícejádrové, takže se snadno nerozbijí. Jediné, o co se při práci s nimi musíte starat, je, že pájení musí být velmi rychlé, abyste nespálili izolaci.

Všimněte si na druhém obrázku, jak jsou 100ohmové odpory zapojeny pro připojení k reproduktorům.

Několik poznámek k připojení:

• Černo/bílá ovládací tlačítka jsou připojena z pinů D2/3 přímo k zemi, protože v Nano jsou použity interní výsuvné odpory.
• A4/5 jsou připojeny k pinům I2C SDA/SCL. To je nutné pro modul LCD I2C.
• Reproduktory musí být připojeny k D10/11, protože tyto piny mají PWM povoleno.
• Doporučuje se přidat malou měděnou linku jako zemnicí lištu pro snadnější připojení všech vodičů uzemnění (bude jich asi 5).

Krok 9: Zapojení tlačítek

Všechna arkádová tlačítka jsou připojena k jedinému kolíku A1 prostřednictvím řady odporů. A1 je nastaven jako interní analogové vytažení. Toto je jedna z těch málo známých funkcí Arduina, která nám pomohla ušetřit na počtu vodičů vedoucích k tlačítkům.

Nastavení tedy probíhá následovně: od A1 po první tlačítko přes 1k odpor. Od tlačítka1 do tlačítka2 až 10k. Z tlačítka2 na tlačítko3 až 10k a od tlačítka3 na tlačítko4 až 10k. Každé tlačítko ve stavu „zavřít“zkratuje k zemi. Protože na každém tlačítku LED je již uzemnění, druhý kolík každého spínače je připojen k zemi z LED. Podívejte se do schématu, abyste porozuměli zapojení.

V tuto chvíli by vám připojení kabelu Mini-USB k Arduino Nano mělo umožnit hrát hru po nahrání náčrtu. Vše, co potřebujete, je napájecí zdroj, aby byla hra přenosná.

Krok 10: Instalace baterií

Použil jsem dva recyklované články 18650 z vybitých baterií notebooku. Jedná se o ty s nižší kapacitou (kolem 600 mAh), které jsem nechtěl používat pro aplikace s vyšším zatížením. Zařízení ve skutečnosti nepoužívá tolik energie, takže by to mělo stačit na běh hry několik dní.

Baterie jsou instalovány ve dvojitém držáku baterií 18650 a je zde konektor pro snadné připevnění k napájecímu zdroji.

Krok 11: Instalace USB Socket Extender

Hra by měla být schopna dobíjet a upgradovat firmware bez demontáže. Vyvrtal jsem tedy jeden z bloků, abych schoval konektor Micro-USB.

Chcete-li rozšířit USB z cihlové zdi na Arduino Nano, vzal jsem kabel Mini-USB a odřízl konec USB-A (velký konektor USB) a odizoloval dráty. V mém případě byla červená/černá napájení a bílá/zelená připojení D +/-.

D +/- je třeba připájet na Micro-USB breakout. 5V a uzemnění (červená/černá) musí procházet napájecím zdrojem.

Proč byl vybrán Micro-USB Breakout, když Nano používá Mini-USB? Jednoduše proto, že Micro-USB je všude v našich domácnostech-používá se k nabíjení telefonů a dalších zařízení. Takže budete moci hru nabíjet a aktualizovat firmware pomocí telefonního kabelu:-)

Krok 12: Výroba napájecího zdroje

Vzal jsem menší prototypovou desku a připájel přímo na ni nabíječku a ochranný modul baterie TP4056 a také posilovač 5V.

Vstup do TP4056 jde ze zásuvky Micro-USB. Kabel baterie je připojen k pinům TP4056 označeným jako B +/-. Kolíky označené jako OUT +/- jdou do kolébkového spínače. Z kolébkového přepínače jdou +/- přípojky do 5V zesilovacího modulu a z posilovacího výstupu jsou připojeny červeno/černé vodiče odizolovaného kabelu USB.

Podívejte se na schéma, abyste porozuměli zapojení.

Krok 13: Epoxidujte Micro USB Breakout

Použil jsem nějaký epoxid, abych opravil zlom Micro-USB v kostce Lego. Poté, co se uzdraví, bude zásuvka robustnější než ty, které se nacházejí v mobilních telefonech, takže děti budou moci dobít hru a nerozbije se.

Pro tuto část doporučuji použít rychleschnoucí epoxid. Pokud ho nemáte, přidejte trochu více tužidla do pryskyřice a nechte chvíli odležet.

Krok 14: Nainstalujte kolébkový spínač, připojte kabelový svazek

Tento přepínač je masivní. Je určen pro síťové napětí 250 V. Tento model jsem ale stále používal, protože vypadá skvěle a perfektně se hodí do standardních dveří Lego City. Vložil jsem tedy vypínač do montážní desky a poté pomocí 2 šroubů (stěny byly předvrtány) připevnil desku na cihlovou zeď.

Nyní mohl být konečně nainstalován také postroj a také Micro-USB breakout, který byl epoxidován do Lego kostky. Všimněte si, jak byly použity další cihly k připevnění komponentů k základně.

Krok 15: Zavření víka

vložte kabel Mini-USB do Arduino Nano, který je připevněn k hornímu krytu, a zavřete víko.

Předvrtal jsem 4 otvory ve stěnách a pomocí 4 šroubů připevnil vršek ke krabici.

Krok 16: Kód

První verzi hry jsem napsal já, následovaly nové 4 verze od mého přítele Alexe, který přidal další 4 hry a vyčistil kód k dokonalosti. Také jsme použili zvuky Reyboz pro zvuky - úroveň zvuku produkovaného pomocí tohoto kódu je úžasná ve srovnání s tím, co přichází ve výchozím nastavení pomocí knihovny Tone Arduino.

Jak již bylo zmíněno, kód byl optimalizován několik měsíců po rozsáhlém testování QA dětmi a v současné době jsme nahráli verzi 4 na GitHub.

Poslední verze zdrojového kódu:

Vše, co musíte udělat, je nainstalovat 1602 I2C LCD knihovnu (k dispozici ve správci knihoven Arduino IDE) a poté nahrát náš kód.

Nejprve nahrajete button-calibration.ino a na papír vytvoříte záznam hodnot, které každé Arcade Button produkuje. Tento skript také vymaže EEPROM, takže budou resetována nejvyšší skóre.

Poté v Game-Settingss.h změníte hodnoty tlačítek, která jste zkalibrovali, nahrajete hlavní soubor Lego-Games-Box.ino a můžete začít hrát (za předpokladu, že jste vše připojili podle schématu, které bylo uvedeno výše).

Poznámka: pokud děláte tuto hru pro děti, odeberte prosím v Game-settings.h poslední položku ze String GameTitle = {"Memory Game", "Reaction Game", "Tournament Game", "Melody Game", " Nukleární válečná hra “}; Tento poslední záznam má pravidla, kde si každý hráč vybírá nepřátele a může být pro děti příliš nepřátelský.

Krok 17: Podrobné video s pokyny

V případě, že vám místo čtení pokynů bude snazší sledovat video, zde je video verze tohoto sestavení.

Krok 18: Pravidla hry

V současné době je implementováno 5 her. Pokud máte další nápady na hry, které by mohly být vytvořeny pomocí tohoto pole - dejte nám prosím vědět v komentářích. Stručně si projdu každou hru a vysvětlím pravidla a jak hrát.

Přepnutím kolébkového přepínače na boku zapnete Lego Arcade Games Box. Všechny hry jsou doprovázeny zvuky z nostalgické hry Mario. Při spuštění byste měli slyšet spouštěcí melodii hry Mario.

Po spuštění uvidíte na LCD displeji právě vybranou hru. Chcete -li hru změnit, stiskněte černé tlačítko.

Když jste se rozhodli, kterou hru chcete hrát, stačí spustit bílé tlačítko.

Pokud chcete ukončit již spuštěnou hru - musíte stisknout černé tlačítko.

Při spuštění můžete zvuky vypnout (noční režim) stisknutím červeného tlačítka.

Memory Game („Simon-Says“-podobný hře Touch Me)

Pravidla jsou dobře známá a jednoduchá. Hra vám ukazuje posloupnost not/světel a musíte ji zopakovat. Pokaždé, když je do sekvence přidán ještě jeden tón/světlo. Čím déle přežijete, tím lepší bude vaše paměť. Je vynikající pro trénování krátkodobé paměti dětí i dospělých.

Reakční hra (podobná hře Whack-a-Mole)

Musíte být dostatečně rychlí, abyste stiskli každé tlačítko, které se rozsvítí. Čím déle hrajete, tím rychleji se tlačítka rozsvítí. Tenhle je skvělý pro trénink reakcí dětí i dospělých.

Soutěžní hra (pro 2–4 hráče)

Dostanete 5 kol. Po zadání signálu musí každý stisknout své tlačítko opravdu rychle (melodie mincí od Maria). Kdo jako první stiskne tlačítko, vyhrává kolo. Počet výher se počítá na konci 5 kol a je vyhlášen vítěz.

Hra Melody (bezplatný režim Push and Play pro batolata a menší děti)

Tenhle je vynikající pro batolata - hraje střídavé melodie, když stisknete a podržíte tlačítko. Po počátečním testování s dětmi jsme si uvědomili, že náš menší, kterému byl 1 rok, opravdu chce hrát, ale nerozumí JAK. Pravidla těchto her jsou - ŽÁDNÁ PRAVIDLA. Můžete stisknout libovolné tlačítko a vydávat zvuky.

Válečná hra (pro 2–4 dospělé)

Můj přítel Alex, který programoval následné verze tohoto herního boxu, přišel s touto hrou během krize Trump/Kim o tom, kdo má větší jaderné tlačítko. Pravidla vyžadují pro vysvětlení samostatné video (najdete ho zde a zde), ale v kostce si na začátku vyberete počet hráčů a během každého kola si každý člověk vybere svého nepřítele. Jakmile si každý vybere svého nepřítele, rakety začnou létat. Ten, kdo byl vybrán jako nepřítel, má několik okamžiků na stisknutí tlačítka, aby poslal křižovatkovou raketu a zachránil svou zemi. Kola pokračují, dokud nezůstane pouze jedna země.

Krok 19: Konečný výsledek

Jsme 3 přátelé, kteří strávili čas stavěním hry pro naše děti. Opravdu doufáme, že se vám hra bude líbit natolik, že si pomocí těchto pokynů vytvoříte vlastní verzi. Pokud máte nějaké dotazy nebo návrhy - napište je do komentářů.

Druhá cena v soutěži Game Life