Arduino Arcade Lego Games Box: 19 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hvis du har barn, står du sannsynligvis overfor de samme problemene som vi gjorde med Lego -settene du kjøpte til dem. De samler og leker med dem, men etter en stund forvandles settene til en enkelt haug med murstein. Ungene vokser opp, og du vet ikke hva du skal gjøre med denne haugen.

Vi bestemte oss for å resirkulere de uønskede legoklossene og laget et arkadespill.

Denne trinnvise guiden er et resultat av flere måneders arbeid med å gjøre spillet repeterbart og svært lavt. Nesten alle kan gjenta dette prosjektet! Koden er skrevet på en slik måte at den ikke har avhengigheter og vil kompilere på et hvilket som helst Arduino -kort. Og selvfølgelig har spillene blitt testet intensivt av barna våre:-)

Hvordan er dette spillet annerledes enn mange andre som har blitt publisert før?

Først og fremst er det 5 spill innebygd i det:

• Memory Game ("Simon-Says" -lignende, lik Touch Me-spillet)
• Reaksjonsspill (ligner Whack-a-Mole-spill)
• Konkurranse/konkurranse spill (for 2-4 spillere)
• Melodi spill (Push and Play gratis modus for småbarn og mindre)
• Krigsspill (for 2-4 voksne)

For det andre har den en flott design (fra vårt perspektiv) og kan enkelt gjentas.

Og for det tredje er det jordvennlig fordi det lar deg resirkulere plasten.

På slutten av denne guiden er det også en trinnvis video hvis du foretrekker videoformatet.

Trinn 1: Deleliste

Hvis du liker dette prosjektet, men ikke har en haug med uønskede Lego -klosser, ville det enkleste være å kjøpe Lego Classic 10704 -sett med 900 deler inni.

Her er en liste over elementer du trenger for å lage dette prosjektet:

• 1 kg uønskede legoklosser (eller lignende murstein fra et annet merke, for eksempel Mega Bloks)
• 25 x 25 cm bunnplate til Lego (eller lignende fra et annet merke). Lego base har 32 x 32 prikker. Hvis du ikke har det - basen koster rundt 3 $ inkl. porto hvis du kjøper på nettet (søkeord "32 25 blokker")
• 30 x 30 cm gjennomsiktig plexiglassstykke (5 eller 6 mm tykt)
• 4 x 60 mm trykknapper i stor arkade-stil (jeg anbefaler rød, grønn, blå, gul) (søkeord for nettbutikker: "60 mm arkadeknapp"). De er den dyreste komponenten i denne bygningen på rundt 2 $ hver.
• 2 x Øyeblikkelig trykknapp 16 mm radius (jeg anbefaler hvit og svart) (søkeord: "16 mm trykknapp")
• Power On/Off vippebryter 27x21mm monteringsstørrelse (jeg anbefaler gjennomsiktig rød med 4 pinner) (søkeuttrykk: "vippebryter 16a")
• Arduino Nano
• 1602 LCD -skjerm og I2C -tilkoblingsmodul
• 2 x 4ohm 5W høyttalere, størrelse 30 x 70 mm (du kan bruke andre små, men CAD -tegningen gjøres for 30x70mm)
• 8 x 6 cm prototypebrett eller et 830 -pins brødbrett
• 2x18650 oppladbare batterier (kan resirkuleres fra det døde laptopbatteriet)
• Dobbelt 18650 batteriholder (søkeord: "holder 2 x 18650")
• TP4056 ladekontroll og utladningsbeskytter
• 5V step-up converter (minste 500mA vil gjøre)
• Små ting: noen ledninger, Mini-USB-kabel eller DIY-plugg, Micro-USB-kontakt på PCB-utbrudd, M3-bolter/muttere/skiver, 4 x toppdekselskruer

• Motstander:

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

Trinn 2: Bygg boksen

Dette er den enkleste delen av prosjektet du kan delegere til barna dine.

Ta Lego 32x32 punkts grunnplate og legg veggene med de resirkulerte delene. Du bør ha rundt 9 lag totalt. Vi valgte lys grå farge for basen, slik at de tilfeldige fargen murvegger er hovedfokus.

Ingen boks vil være lik. Vær kreativ når du bygger lagene. Resirkuler selv små deler - de ser kule ut. Uregelmessige former ser også fine ut. Legg til vinduer, frontruter fra biler, dører og kasser.

Boksen må ha minst en Lego-dør i full størrelse. Dette er nødvendig for å installere vippebryteren i veggen.

Trinn 3: Lag toppdekselet

Toppdekselet er laget av 5 eller 6 mm plexiglas (gjennomsiktig akrylark). Last ned CAD -tegningen, legg den på USB -pinne og bare gå til nærmeste CNC -butikk - de freser den for deg. CAD -tegning inkluderer også vippebryterens monteringsplate (se bilde).

Du må gjøre litt ferdig med topplaten. Gjør kanten fasende med sandpapir og en trekloss. Bor også hullene for å montere høyttalerne og 1602 -skjermen. 1602 -skjermen krever også en liten trekant som er frest på siden av LCD -vinduet i akrylarket (se bildet). Jeg gjorde dette på halv dybde ved hjelp av roterende verktøy (dremel) og en liten ruter.

Trinn 4: Legg til alle komponentene på toppdekselet

Installer de store 4 arkadeknappene, 2 knappene for endring/valg av spill, 2 høyttalere og en 1602 LCD + I2C -modul. Alt er festet med M3 -skruer + M3 -skiver og muttere på baksiden.

Før du installerer arkadeknappene - fjern LED -lysholderne. Du må modifisere dem litt - se neste trinn.

Trinn 5: Modding av lysdiodene i Arcade -knappene

Disse arkadeknappene er designet for å fungere ved 12V. De vil jobbe med 5V som er standard spenning for dette prosjektet, men de vil være for svake. Så jeg fjernet LED -kontaktene fra arkadeknappene, gled ut LED -holderne og fjernet lysdiodene med motstander. Motstandene på 460ohm må avloddes og erstattes med 100ohm. Når jeg var ferdig, monterte jeg alt tilbake og installerte lysdiodene med holdere i knappene.

Trinn 6: (valgfritt) Kontrollknappetiketter

Du har kanskje lagt merke til etikettene på de to kontrollknappene. Vår første versjon av bygningen hadde dem ikke, men jeg bestemte meg for å legge dem til da jeg gjentok bygget andre gang.

Begge knappene har flere funksjoner avhengig av spillets tilstand. Den hvite knappen starter det valgte spillet eller bekrefter valget under noen av spillene. Svart knapp endrer det valgte spillet eller avsluttes under spillet.

For å lage runde etiketter trenger du et tynt aluminiumsplate (maks 1 mm tykt), en hullsagbor, en trinnvis borekron og bokstavslag (se bilde). Først kutter du sirkelen med hullsag. Deretter forstørrer du den indre diameteren med den trinnvise biten, og deretter bruker du bokstavslag for å lage etiketter. For å gjøre bokstavene mer synlige, bruk en permanent svart markør (sharpie).

Trinn 7: Lag Breakout Board

Du har to alternativer her. Enten for å bruke brødbrettet og wire Arduino med kabler gjennom brødbrettet eller for å installere et lite utbrudd på baksiden av LCD -panelet.

For den første bygningen brukte vi brødbrettet (se bilde). For den andre bygningen bestemte vi oss for å bruke mer tid på å lage breakout -bord. Funksjonaliteten endres ikke, men det er færre ledninger og utbruddet er skjult under LCD -panelet.

Hvis du velger å gå med breakout -brettet, tar du 8x6 prototypebrettet og klipper det som vist på bildet. Større del vil bli brukt for breakout og mindre for å lage strømforsyning.

Lodd Arduino Nano på dette proto -brettet.

Trinn 8: Koble til tilkoblingene

Forbered noen kabler og koble oppsett, brytere og tilkoblinger til Nano i henhold til diagrammet.

Helt siden jeg begynte å bruke Ethernet -snoede kabler - glemte jeg hodepine hvor jeg skulle koble ledningene til prosjektene mine. De har forskjellige farger og er flerkjerne, slik at de ikke går lett i stykker. Det eneste du trenger å ta vare på når du arbeider med dem er at lodding må være veldig rask, slik at du ikke brenner isolasjonen.

Legg merke til på det andre bildet hvordan 100ohm -motstandene er tilkoblet for tilkoblinger til høyttalere.

Noen notater om tilkoblinger:

• Svart/hvite kontrollknapper er koblet fra pinne D2/3 direkte til bakken fordi interne pull-up-motstander brukes i Nano.
• A4/5 er koblet til I2C SDA/SCL -pinnene. Dette er nødvendig for LCD I2C -modulen.
• Høyttalere må være koblet til D10/11 fordi disse pinnene er PWM -aktiverte.
• Det anbefales å legge til en liten kobberledning som en jordskinne for enklere tilkobling av alle jordledninger (det vil være rundt 5 av dem).

Trinn 9: Koble til knappene

Alle Arcade -knapper er koblet til en enkelt pinne A1 gjennom en serie motstander. A1 er konfigurert som intern analog pull-up. Dette er en av de lite kjente funksjonene til Arduino som hjalp oss med å spare på antall ledninger som gikk ut til knappene.

Så oppsettet går som følger: fra A1 til første knapp gjennom 1k motstand. Fra knapp1 til knapp2 til 10k. Fra knapp2 til knapp3 til 10k og fra knapp3 til knapp4 til 10k. Hver knapp på "close" state shorts til bakken. Siden det allerede er jord på hver knapp for LED -lampene, er den andre pinnen på hver bryter koblet til bakken fra LED -en. Se på diagrammet for å forstå ledningene.

På det tidspunktet bør du koble en Mini-USB-kabel til Arduino Nano for å spille spillet etter at du har lastet opp skissen. Alt du trenger er en strømforsyning for å gjøre spillet bærbart.

Trinn 10: Installere batteriene

Jeg brukte to resirkulerte 18650 celler fra de døde bærbare batteriene. Dette er de med lavere kapasitet (rundt 600mAh) som jeg ikke ønsket å bruke til applikasjoner med høyere belastning. Enheten bruker egentlig ikke så mye strøm, så dette burde være tilstrekkelig til å kjøre spillet i flere dager.

Batteriene er installert i en dobbel 18650 batteriholder og det er en kontakt for enkel tilkobling til strømforsyningen.

Trinn 11: Installere USB Socket Extender

Spillet skal kunne lade opp og oppgradere fastvare uten demontering. Så jeg boret en av blokkene for å skjule Micro-USB-kontakten.

For å utvide USB fra murveggen til Arduino Nano, tok jeg en Mini-USB-kabel og kuttet bort USB-A-enden (den store USB-kontakten) og fjernet ledningene. I mitt tilfelle var rød/svart strøm og hvit/grønn var D +/- tilkoblinger.

D +/- må loddes på mikro-USB-utbruddet. 5V og jord (rød/svart) må gå gjennom strømforsyning.

Hvorfor ble Micro-USB-breakout valgt hvis Nano bruker Mini-USB? Bare fordi Micro-USB er overalt i husstandene våre-den brukes til å lade telefoner og andre enheter. Så du vil kunne lade spillet og oppgradere fastvaren med telefonkabelen:-)

Trinn 12: Lag strømforsyning

Jeg tok det mindre prototypekortet og loddet rett på det TP4056 batterilader og beskyttelsesmodul og også 5V booster.

Inngangen til TP4056 går fra Micro-USB-kontakten. Batterikabelen er festet til TP4056-pinner merket som B +/-. Pinner merket med OUT +/- går inn i vippebryteren. Fra vippebryteren går +/- tilkoblingene til 5V booster-modulen, og fra booster-utgangen kobles de rød/svarte ledningene fra den fjernede USB-kabelen.

Ta en titt på diagrammet for å forstå ledningene.

Trinn 13: Epoxy Micro USB Breakout

Jeg brukte litt epoxy til å fikse Micro-USB-utbruddet i Lego-klossen. Etter at den har herdet, vil kontakten være sterkere enn de som finnes i mobiltelefoner, slik at barna kan lade spillet igjen, og det går ikke i stykker.

Jeg anbefaler å bruke hurtigherdende epoxy for denne delen. Hvis du ikke har det, legg til litt mer av herderen i harpiksen og la det sitte en stund.

Trinn 14: Installer vippebryteren, koble til strømnettet

Denne bryteren er massiv. Den er designet for 250V nettspenning. Men jeg brukte fortsatt denne modellen fordi den ser bra ut og passer perfekt inn i en standard Lego City -dør. Så jeg satte bryteren inn i monteringsplaten og festet deretter platen på murveggen ved hjelp av de 2 skruene (veggene var forhåndsboret).

Seletøyet kan nå endelig installeres, så vel som mikro-USB-utbruddet som ble epoksyet i Lego-klosset. Legg merke til hvordan noen ekstra klosser ble brukt til å feste komponentene til basen.

Trinn 15: Lukk lokket

Sett inn mini-USB-kabelen i Arduino Nano som er festet til toppdekselet, og lukk lokket.

Jeg forboret 4 hull i veggene og brukte 4 skruer for å feste toppen til esken.

Trinn 16: Koden

Første versjon av spillet har blitt skrevet av meg etterfulgt av nye 4 versjoner fra min venn Alex som la til ytterligere 4 spill og ryddet opp i koden til perfeksjon. Vi brukte også arbeidet til Reyboz for lydene - lydnivået som produseres ved hjelp av denne koden er fantastisk å sammenligne med det som kommer som standard ved hjelp av Tone -biblioteket i Arduino.

Som nevnt har koden blitt optimalisert i flere måneder etter omfattende QA -test av barna, og for øyeblikket har vi lastet opp versjon 4 til GitHub.

Siste versjon av kildekoden:

Alt du trenger å gjøre er å installere 1602 I2C LCD -bibliotek (tilgjengelig i Arduino IDE biblioteksjef) og deretter laste opp koden vår.

Først laster du opp knappen-calibration.ino og lager en registrering på et stykke papir av verdiene hver Arcade Button produserer. Dette skriptet vil også slette EEPROM slik at toppscorer blir tilbakestilt.

Etter det endrer du i Game-Settings.h verdiene til knappene du kalibrerte og laster opp hovedlegoen til Lego-Games-Box.ino, og du kan begynne å spille (forutsatt at du koblet til alt i henhold til skjemaet som ble gitt ovenfor).

Merk: Hvis du lager dette spillet for barn, må du fjerne det i Game-settings.h den siste oppføringen fra String GameTitle = {"Memory Game", "Reaction Game", "Tournament Game", "Melody Game", " Nuclear War Game "}; Denne siste oppføringen har regler der hver spiller velger fiender og kan være for fiendtlig for barna.

Trinn 17: Detaljert veiledningsvideo

Hvis du synes det er lettere å se videoen i stedet for å lese instruksjoner, her er videoversjonen av denne bygningen.

Trinn 18: Spilleregler

For øyeblikket er det 5 spill implementert. Hvis du har flere ideer om spill som kan opprettes ved hjelp av denne boksen - vennligst gi oss beskjed i kommentarene. Jeg vil kort gå over hvert spill som forklarer reglene og hvordan du spiller.

Snu vippebryteren på siden for å slå på Lego Arcade Games Box. Alle spill er ledsaget av lydene fra Mario nostalgiske spillet. Ved oppstart bør du høre oppstartsmelodien til Mario -spillet.

Når den er startet, vil du se på LCD -displayet spillet som er valgt nå. For å endre spillet, trykk på den svarte knappen.

Når du har bestemt deg for hvilket spill du vil spille, klikker du bare på den hvite knappen for å starte.

Hvis du ønsker å avslutte spillet som allerede kjører - må du trykke på den svarte knappen.

Ved oppstart kan du slå av lydene (nattmodus) ved å trykke på den røde knappen.

Memory Game ("Simon-Says" -lignende, lik Touch Me-spillet)

Reglene er velkjente og enkle. Spillet viser deg en sekvens med notater/lys, og du må gjenta det. Hver gang en tone/lys tilføres sekvensen. Jo lenger du overlever, desto bedre er hukommelsen din. Det er utmerket for å trene kortsiktig hukommelse for barn og voksne.

Reaksjonsspill (ligner Whack-a-Mole-spill)

Du må være rask nok til å trykke på hver knapp som lyser. Jo lenger du spiller jo raskere lyser knappene. Denne er flott for trening av barn og voksne.

Konkurranse/konkurranse spill (for 2-4 spillere)

Du får 5 runder. Alle må trykke på knappen hans veldig fort etter at signalet er gitt (myntmelodi fra Mario). Den som treffer knappen først vinner runden. Antall gevinster beregnes ved slutten av 5 runder og vinneren blir annonsert.

Melodi spill (Push and Play gratis modus for småbarn og mindre)

Denne er ypperlig for småbarn - den spiller vekslende låter når du trykker på og holder inne en knapp. Etter første test med barn innså vi at vår lille som var 1 år gammel virkelig vil spille, men ikke forstår HVORDAN. Reglene for disse spillene er - INGEN REGLER. Du kan trykke på hvilken som helst knapp, og det vil produsere lyder.

Krigsspill (for 2-4 voksne)

Vennen min Alex, som programmerte påfølgende versjoner av denne spillboksen, kom på ideen til dette spillet under Trump/Kim -krisen om hvem som har den største atomknappen. Reglene trenger en egen video for forklaring (du finner den her og her), men i et nøtteskall velger du antall spillere i begynnelsen, og under hver runde velger hver person sin fiende. Når alle valgte sin fiende, begynner missilene å fly. Den som har blitt valgt som en fiende har et øyeblikk til å trykke på knappen for å sende kryssingsraketten og redde landet hans. Rundene fortsetter til det bare er ett land igjen.

Trinn 19: Sluttresultat

Vi er 3 venner som brukte tiden på å bygge spillet for barna våre. Vi håper virkelig at du vil like spillet så mye at du vil bygge din egen versjon ved å bruke disse instruksjonene. Hvis du har spørsmål eller forslag - vennligst legg dem i kommentarene.

Andre pris i Game Life Contest