Fából készült LED játékkijelző a Raspberry Pi Zero segítségével: 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ez a projekt megvalósít egy 20x10 képpontos WS2812 alapú, 78x35 cm méretű LED -kijelzőt, amely könnyen felszerelhető a nappaliba retro játékokhoz. Ennek a mátrixnak az első verzióját 2016 -ban építették, és sok ember újjáépítette. Ezt a tapasztalatot arra használták fel, hogy összefoglalják az összes fejlesztést a mátrix új verziójának felépítéséhez, és ezt most az instructables.com webhelyre vigyék. A fő újdonságok közé tartozik a Raspberry Pi Zero frissítése és a Pi A plusz egy Arduino használata, valamint a korábbi nagy vezérlő kicserélése Bluetooth gamepad -re. Továbbá fejlesztették a szoftvert, beleértve a szimulátort is, amely lehetővé teszi a kód számítógépen történő fejlesztését akkor is, ha nincs hozzáférése a mátrix hardverhez.

Ennek a LED -mátrixnak egyik különlegessége a speciális fa furnér, amelyet a LED -ek lefedésére és elrejtésére használnak, amikor a LED -ek le vannak tiltva. Ez nagymértékben növeli a nem technológiai személyek elfogadási tényezőjét;-) Természetesen, ha ez a speciális furnér nem érhető el az Ön országában, akkor más diffúz anyagokat is használhat, például akrilt a LED-ek elrejtéséhez. A jövőben néhány kulcsfontosságú alkatrészt is terveznek biztosítani, hogy megkönnyítsék a projekt újjáépítését.

Kellékek:

• Raspberry Pi Zero W (némi adaptációval az összes többi modell is működik)
• 200 LED/s (WS2812B LED csíkok 30 LED/m -rel)
• 4x SPI LED mátrix kijelző MAX7219 -el
• Kábelek
• Bluetooth gamepad (pl. Ez a Pimoroni -tól)
• Tápegység 5V, legalább 5A
• MDF fa lézervágáshoz
• Fa furnér vagy diffúziós akril lemez
• Kondenzátor, ellenállás
• Néhány csavar

Lépés: Lézervágás

A mátrix alapszerkezete 3 mm vastagságú MDF fából készült, és lézervágóval van vágva. Ha nem rendelkezik lézervágóval, használhat online szolgáltatást, például a ponoko.com -ot vagy a formulor.de -t, vagy vegye fel a kapcsolatot a környezetében lévő következő fablab/makerspace szolgáltatással. Lehetőség van karton vagy más könnyebb anyagok használatára is, de a csatolt fájlok 3 mm vastagságúak, ezért a vékonyabb vagy vastagabb anyagok újratervezése szükséges. A tervezést a Fusion 360 -ban végezték. A legtöbb alkatrész csak a helyére csúsztatva tart össze, csak néhány alkatrészt, például a külső szegélyeket kell ragasztani faragasztóval. A ragasztó alkalmazása előtt győződjön meg arról, hogy a mátrix teljesen működik! A fa furnért is fel kell ragasztani, de ez az utolsó lépés annak biztosítása után, hogy minden működjön.

A hátlap jobb (alsó) oldalán van egy kivágott szegmens, amely rögzíti az elektronikus alkatrészeket a mátrixhoz, és továbbra is hozzáférhet ezekhez az alkatrészekhez a furnér ragasztásakor.

2. lépés: Telepítse a LED -eket

A LED csíkok szabványos 30 LED/m WS2812 csíkok, amelyek az Amazon, az eBay vagy más online áruházakban kaphatók a világ minden tájáról. Ez általában a legolcsóbb címezhető LED -csík is. Ha más LED -eket szeretne használni, akkor gondoskodnia kell a 30 LED/m távolságról, hogy illeszkedjen a mátrixmintához. A lézerrel kivágott szegmensek kis kivágott részekkel rendelkeznek, amelyek illeszkednek a 10 cm -es LED szélességhez. Ennek a LED-csíknak a hátoldalán kétoldalas szalag van, így a pontos pozicionálás után egyszerűen ragaszthatja őket az MDF-hez. A szalag használata előtt ellenőrizze minden csík helyes tájolását (DIN-DOUT irány).

A bekötési minta cikcakk, így a végén csak egy bemeneti tüske van a mátrixban, és a kábelek hossza a lehető legrövidebb. Az áram megfelelő elosztása és a mátrix tetején lévő kábelezés csökkentése érdekében minden LED -csík 5V -ra és GND -re van kötve a mátrix alján. Az 5V és a GND vezeték elosztásához egyetlen vezetéket vagy prototípus -nyomtatott áramköröket használhat.

3. lépés: Összeszerelés

A robbantási nézet segít azonosítani a szerelvény megfelelő darabjait. Csak kövesse a telepítési lépésről lépésre képeket. A hátlap keresztirányú szerkezetekkel rendelkezik a hosszú oldalfalak és néhány rövid fal megtartására. Ha problémái vannak a darabok telepítésével, akkor csiszolópapírral javítsa ki.

4. lépés: Forrasztás

Különböző módon lehet forrasztani az elektromos vezetékeket a különböző csíkokhoz. Vagy használhat egyetlen vezetéket vagy valamilyen közös rézből készült közös vezetéket a különböző vezetékek forrasztásához. Ebben az esetben a nyomtatott áramköri lapok prototípus -darabjait használták az elektromos sínek csíkokhoz vezetésére. A WS2812B csíkoknak már külön tápkábelei vannak, amelyekkel csatlakoztathatja a tápkábelt az első csíkbemenethez (bal oldalon a képen).

5. lépés: Telepítse az SPI kijelzőt

A játékeredmények és a szöveg megjelenítéséhez a MAX7219 LED -illesztőprogramon alapuló LED mátrix kijelzőt használnak. SPI -n (soros perifériás interfész) keresztül csatlakozik a Raspberry Pi -hez. Négy 8x8 kijelző kombinálódik egy 32x8 pixeles pontmátrix kijelzővel. Ezt a 8x8 pixeles kijelzőt megvásárolhatja pl. Az eBay -en kombinált 32x8 pixeles kijelző is rendelkezésre áll. Ezenkívül különböző színválasztékokkal rendelkezik; ebben az esetben piros kijelzőket használtak. Mivel az SPI műszakregiszterként működik, a kijelzőket sorba kötik össze úgy, hogy az első mátrixból származó adatokat a második adataihoz kapcsolják, és így tovább, a kijelző jobb oldalától kezdve.

Ez a kijelző csak kívülről olvasható, ha közvetlenül a furnérréteg mögött helyezkedik el. Ha nem, akkor csak egy piros elmosódás látható. Tehát a hátlap kivágási szegmensének tetejére kell felszerelni, 30 mm távolságra a hátlap felülete és a mátrix felülete között. Néhány fából készült darabot és csavart használtam a hátlap és a NYÁK közötti hiányzó 19 mm -es illesztéshez, de bármilyen külső típusú távtartót is használhat.

A kijelző bekötése a 7. lépésben látható.

6. lépés: Telepítse a Pi -t

Ebben a telepítésben Raspberry Pi Zero -t használnak. Bármely más Raspberry Pi modellt is használhat, de az újabbak beépített WiFi -vel és Bluetooth -szal lehetővé teszik a vezeték nélküli játékvezérlők egyszerű csatlakoztatását és a programozás egyszerűsítését. A Pi -t legalább két csavar és kis távtartó segítségével rögzítheti a hátlaphoz.

A Raspberry Pi Zero W esetében a következő csapokat használják:

• PIN 2: 5V
• PIN 6: GND
• GPIO18 -> LED csíkok
• GPIO11: SPI CLK -> MAX7219 mátrix CLK
• GPIO10: SPI MOSI -> MAX7219 mátrix DIN
• GPIO8: SPI CS -> MAX7219 mátrix CS

Vannak, akik problémákat jelentettek a GPIO18 LED -ekhez való használatával. Ebben az esetben használja a GPIO21 -et. Ha igen, akkor a 21. sorban lévő kódot pixel_pin = board. D21 -re kell cserélni.

A WS2812B szalagot itt a specifikáción kívül használják. Általában 5 V -os logikai szintet igényel a DIN -en, de a Pi csak 3, 3 V -ot biztosít. Még ha ez a legtöbb esetben működik is, ezt tesztelje a csíkjával. Ha nem működik, hozzáadhat egy szintváltót, például egy 74HCT245 -t vagy bármely más 3V3–5V átalakítót a Pi és a szalag közé.

7. lépés: Kábelezés és tápegység

A bekötés a bekötési séma szerint történik. A tápegység 5V egyenáramú tápegység.

A mátrix egyszerű be- és kikapcsolásához egy kapcsoló van a hálózati csatlakozó és a mátrix áramkörök között. Mindazonáltal, mivel a Raspberry Pi nem szereti a kemény kikapcsolást, a szoftverben van egy leállítási lehetőség, amely biztonságosan leállítja a Pi -t a Gamepaden keresztül a mátrix váltása előtt.

A DIN LED szalag ellenálláson keresztül csatlakozik a Pi -hez, és egy nagy kondenzátor (4700uF) is hozzáadásra kerül a tápegység puffereléséhez. További részletekért nézze meg az Adafruit Überguide for Neopixels című filmet.

A LED -ek LED -enként legfeljebb 60mA áramot fogyasztanak, tehát 200x60mA = 12A maximális áram lehetséges !!! Azáltal, hogy csökkenti a fényerőt, és nem használja az összes LED -et teljesen fehérben, ez inkább elméleti érték, de a kódtól függ, hogy melyik maximális áramot éri el. Ezért nagyon fontos a megfelelő méretű tápegység kiválasztása. A legtöbb alkalmazáshoz elegendő az 5V/5A (25W) tápegység.

A hátlapnak a Pi és a Matrix kijelzővel történő rögzítéséhez néhány apró fadarab használható a széleikben való horzsolásra, és csavarokkal is rögzítheti a hátlapot.

8. lépés: A Pi beállítása

1. Töltse le a legújabb Raspbian lite képet a raspberrypi.org webhelyről

2. Másolja át SD kártyára, 8 GB elég. Használhatja pl. etcher erre.

3. Mielőtt elindítaná a Pi -t SD -kártyával, készítse elő a WIFI- és az ssh -hozzáférést

4. Helyezze be az SD -kártyát bármely számítógépbe, a rendszerindító mappának elérhetőnek kell lennie

5. Másolja a következő sorokat a wpa_supplicant.conf fájlba (generálja, ha nem létezik), és módosítsa a paramétereket a Wifi és a régió függvényében

ctrl_interface = DIR =/var/run/wpa_supplicant GROUP = netdev

country = US update_config = 1 network = {ssid = "Home Wifi" psk = "mypassword" key_mgmt = WPA-PSK}

6. Az ssh hozzáférés engedélyezéséhez adjon hozzá egy üres ssh nevű fájlt (kiterjesztés nélkül) a rendszerindításhoz

7. Most helyezze be az SD -kártyát a Raspberry Pi -be, és indítsa el. Ellenőrizze wifi útválasztóját, hogy megkapja a Pi IP -címét

8. indítson SSH kapcsolatot a Pi -vel terminál (Linux, Mac) vagy pl. Putty egy Windows. Illessze be a Pi IP -jét a 192.168.x.y helyett

ssh [email protected]

9. Frissítse a Pi -t (időbe telik!)

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

10. Telepítse a pip és a beállító eszközt

sudo apt-get install python3-pip

sudo pip3 install --upgrade setuptools

11. Telepítse a Neopixel illesztőprogramot, ws281x lib, pygame és libsdl

sudo pip3 install rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixel

sudo pip3 install pygame sudo apt-get install libsdl1.2-dev sudo pip3 install --upgrade luma.led_matrix

12. Engedélyezze az SPI-t a raps-config hívásával, navigáljon az 5 Interfacing Options / P4 SPI / Enable lehetőséghez

sudo raspi-config

13. Adja hozzá a Bluetooth Gamepad -et

sudo bluetoothctl

[bluetooth]# ügynök a [bluetooth]# párosítható a [bluetooth]# szkennelés [bluetooth]# pár aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# trust aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# connect aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# kilépés

ahol aa: bb: cc: dd: ee: ff a bluetooth gamepad MAC ruhája. Ezt a címet a „bekapcsolás” parancs hívása után kell megjeleníteni. Győződjön meg arról, hogy a Bluetooth -vezérlő készen áll a párosításra. Kérjük, olvassa el a vezérlő kézikönyvét, hogyan kell ezt megtenni.

14. Most már csatlakozhat a Pi -hez, az alapértelmezett jelszó a málna (a Windows -felhasználók használhatják a Putty -t):

ssh [email protected]

9. lépés: Python -kód, teszt és szimulátor

A kód elérhető a Githubon. games_pi_only.py és minden bmp fájlra szükség van.

git clone href = https://github.com/makeTVee/ledmatrix/tree/master/python/pi_only

A kódnak lehetősége van a Pi -n kívül szimulációs módban futtatni a pigame segítségével a mátrix szimulálásához. Ez nagyon hasznos új funkciók kifejlesztéséhez anélkül, hogy közvetlenül hozzáférne a mátrix hardverhez. A hibakeresés is sokkal egyszerűbb. A szimulációs mód aktiválásához be kell állítania a PI állandó értékét (15. sor):

PI = hamis

Ebben a szimulációs módban a billentyűzetet használják a Bluetooth gamepad helyett. Az 1, 2, 3, 4 gombok a játéktábla A, B, X, Y, a nyílbillentyűk az irányokhoz, az „s” a kezdéshez és az „x” a kiválasztáshoz vannak leképezve. Használhatja a szabványos szerkesztőt és a konzolt, vagy néhány integrált IDE -t, például a Micosoft Visual Studio Code -ot vagy a Jetbrain PyCharm -ot a fejlesztéshez a számítógépen.

Ha a mátrixot és a Raspberry Pi -t használja, meg kell határoznia:

PI = Igaz

A kód Raspberry Pi -re történő másolásához használja az scp parancsot (Windows WinSCP). Nyisson meg egy konzol ablakot, váltson a Github fájlokat tartalmazó mappára, és hívjon

scp games_pi_only [email protected]:/home/pi

scp *.bmp [email protected]:/home/pi

majd csatlakozzon a Pi -hez ssh -n keresztül (a Windows -felhasználók használhatják a Putty -t):

ssh [email protected]

sikeres bejelentkezés után elindíthatja a python kódot a következő hívással:

sudo python3 games_pi_only.py

Ha a kód helyesen fut, engedélyezheti az automatikus indítást a következő telefonszámon:

sudo nano /etc/rc.local

és adja hozzá a következő sort a 0 kilépés előtt:

/usr/bin/nice -n -20 python3 /home/pi/games_pi_only.py &

Mentés (Ctrl+O) és Kilépés (Ctrl+X)

10. lépés: Végső teszt és furnér

Mielőtt a furnér ragasztó lenne az előlap tetejére, ellenőrizni kell a mátrixot annak biztosítása érdekében, hogy minden LED működjön. Sokkal könnyebb valamit rögzíteni a furnér ragasztása előtt.

A használt fa furnér egy speciális juhar furnérpapír, amelyet Microwoodnak neveznek, és amelynek egyik oldala papírral van bevonva, és vastagsága 0, 1 mm. A papíroldal közvetlenül az MDF -re ragasztható szabványos vízmentes papírragasztóval.

11. lépés: Az eredmény

Jó szórakozást és élvezze a játékot!

Fődíj a Raspberry Pi versenyen 2020