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

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Om du har barn har du sannolikt samma problem som vi gjorde med Lego -seten du köpte till dem. De samlas och leker med dem men efter ett tag förvandlas uppsättningarna till en enda hög med tegel. Barnen växer upp och du vet inte vad du ska göra med denna hög.

Vi bestämde oss för att återvinna de oönskade Lego -klossarna och skapade ett arkadspel.

Denna steg -för -steg -guide är ett resultat av flera månaders arbete för att göra spelet repeterbart och till mycket låg kostnad. Nästan vem som helst kan upprepa detta projekt! Koden har skrivits på ett sådant sätt att den inte har beroenden och kommer att kompileras på alla Arduino -kort. Och naturligtvis har spelen testats intensivt av våra barn:-)

Hur skiljer sig detta spel från många andra som har publicerats tidigare?

Först och främst finns det fem spel inbyggda i det:

• Memory Game ("Simon-Says" -liknande, liknande Touch Me-spel)
• Reaktionsspel (liknande Whack-a-Mole game)
• Tävlings-/tävlingsspel (för 2-4 spelare)
• Melodispel (Push and Play gratis läge för småbarn och mindre)
• Krigsspel (för 2-4 vuxna)

För det andra har den en fantastisk design (ur vårt perspektiv) och kan enkelt upprepas.

Och för det tredje är det jordvänligt eftersom det gör att du kan återvinna plasten.

I slutet av den här guiden finns det också en steg-för-steg-video om du föredrar videoformatet.

Steg 1: Dellista

Om du gillar det här projektet men inte har en hög med oönskade Lego -klossar, skulle det enklaste vara att köpa Lego Classic 10704 -set med 900 bitar inuti.

Här är en lista med objekt du behöver för att skapa detta projekt:

• 1 kg (2 lb) oönskade Lego -klossar (eller liknande tegelstenar från ett annat märke som Mega Bloks)
• 25 x 25 cm bottenplatta för Lego (eller liknande från annat märke). Lego -basen har 32 x 32 punkter. Om du inte har det - basen kostar cirka 3 $ inkl. porto om du köper online (söktermen "32 25 block")
• 30 x 30 cm transparent plexiglasstycke (5 eller 6 mm tjockt)
• 4 x 60 mm tryckknappar i stor arkadstil (jag rekommenderar rött, grönt, blått, gult) (sökterm för onlinebutiker: "60 mm arkadknapp"). De är den dyraste komponenten i denna byggnad till cirka 2 $ vardera.
• 2 x momentan tryckknapp 16 mm radie (jag rekommenderar vit och svart) (sökterm: "16 mm tryckknapp")
• Power On/Off vippbrytare 27x21mm monteringsstorlek (jag rekommenderar transparent röd med 4 stift) (sökord: "vippbrytare 16a")
• Arduino Nano
• 1602 LCD -display och I2C -anslutningsmodul
• 2 x 4ohm 5W högtalare, storlek 30 x 70 mm (du kan använda alla andra små men CAD -ritningen görs för 30x70mm)
• 8 x 6 cm prototypbräda eller en 830 -stifts brödbräda
• 2x18650 uppladdningsbara batterier (kan återvinnas från det döda laptopbatteriet)
• Dubbel 18650 batterihållare (sökord: "hållare 2 x 18650")
• TP4056 laddningsregulator och urladdningsskydd
• 5V stegomvandlare (minsta 500mA klarar)
• Små saker: några ledningar, Mini-USB-kabel eller DIY-kontakt, Micro-USB-uttag på PCB-brytning, M3-bultar/muttrar/brickor, 4 x toppskruvar

• Motstånd:

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

Steg 2: Bygga lådan

Detta är den enklaste delen av projektet som du kan delegera till dina barn.

Ta Lego 32x32 -punktsplattan och lägg väggarna med hjälp av de återvunna delarna. Du bör ha runt 9 lager totalt. Vi valde ljusgrå färg till basen så att de slumpmässiga tegelväggarna är huvudfokus.

Ingen låda kommer att vara lik. Var kreativ när du bygger lagren. Återvinn även små delar - de ser coola ut. Oregelbundna former ser också bra ut. Lägg till fönster, vindrutor från bilar, dörrar och lådor.

Lådan måste ha minst en Lego-dörr i full storlek. Detta behövs för att installera vippomkopplaren i väggen.

Steg 3: Gör överkåpan

Övre locket är tillverkat av 5 eller 6 mm plexiglas (transparent akrylark). Ladda ner CAD -ritningen, lägg den på ett USB -minne och gå till närmaste CNC -butik - de kommer att fräsa den åt dig. CAD -ritning inkluderar också vippbrytarens monteringsplatta (se bild).

Du måste göra lite efterbehandling av topplattan. Gör kanten avfasning med sandpapper och ett träblock. Borra också hålen för att montera högtalarna och 1602 -skärmen. 1602 -skärmen kräver också en liten triangel fräst på sidan av LCD -fönstret i akrylarket (se foto). Jag gjorde detta på halvdjup med hjälp av det roterande verktyget (dremel) och en liten fräs.

Steg 4: Lägg till alla komponenter på topplocket

Installera de stora 4 arkadknapparna, 2 spelbytes-/väljknappar, 2 högtalare och en 1602 LCD + I2C -modul. Allt är fixerat med M3 -skruvar + M3 brickor och muttrar på baksidan.

Innan du installerar arkadknapparna - ta bort LED -ljushållarna. Du måste modifiera dem lite - se nästa steg.

Steg 5: Modifiera lysdioderna i Arcade -knapparna

Dessa arkadknappar är utformade för att fungera vid 12V. De kommer att arbeta med 5V som är standardspänningen för detta projekt men de kommer att vara för svaga. Så jag tog bort LED -uttagen från arkadknapparna, gled ut LED -hållarna och tog bort lysdioderna med motstånd. Motstånden på 460ohm måste avlödas och ersättas med 100ohm. När det var klart monterade jag tillbaka allt och installerade lysdioderna med hållare i knapparna.

Steg 6: (valfritt) Kontrollknappsetiketter

Du kanske har lagt märke till etiketterna på de två kontrollknapparna. Vår första version av byggnaden hade dem inte, men jag bestämde mig för att lägga till dem när jag upprepade bygget andra gången.

Båda knapparna har flera funktioner beroende på spelets tillstånd. Vit knapp startar det valda spelet eller bekräftar valet under några av spelen. Svart knapp ändrar det valda spelet eller avslutas under spelet.

För att skapa runda etiketter behöver du ett tunt aluminiumplåt (max 1 mm tjockt), en hålsågsborr, stegborr och bokstavstans (se bild). Först skär du cirkeln med hålsåg. Sedan förstorar du den inre diametern med den stegade biten och sedan använder du bokstäver för att skapa etiketter. För att göra bokstäver mer synliga, använd en permanent svart markör (skärpa).

Steg 7: Gör Breakout Board

Du har två alternativ här. Antingen för att använda brödbrädan och leda Arduino med kablar genom brödbrädan eller för att installera ett litet utbrott på baksidan av LCD -panelen.

För den första konstruktionen använde vi panelen (se bild). För det andra bygget bestämde vi oss för att lägga mer tid på att skapa breakout -bräda. Funktionaliteten ändras inte, men det finns färre ledningar och genombrottet är dolt under LCD -panelen.

Om du väljer att gå med breakout -kortet, ta 8x6 prototypkortet och klipp det som på bilden. Större del kommer att användas för breakout och mindre för att skapa strömförsörjning.

Löd Arduino Nano på denna prototavla.

Steg 8: Anslut anslutningarna

Förbered några kablar och anslut din installation, switchar och anslutningar till Nano enligt diagrammet.

Ända sedan jag började använda Ethernet -tvinnade parkablar - glömde jag huvudvärken var jag skulle hitta ledningarna för mina projekt. De har olika färg och är flerkärniga så att de inte går sönder lätt. Det enda du behöver ta hand om när du arbetar med dem är att lödningen måste vara väldigt snabb så att du inte bränner isoleringen.

Lägg märke till på den andra bilden hur 100ohm -motstånden är anslutna för anslutningar till högtalare.

Några anteckningar om anslutningar:

• Svart/vit kontrollknappar är anslutna från stift D2/3 direkt till marken eftersom interna uppdragningsmotstånd används i Nano.
• A4/5 är anslutna till I2C SDA/SCL -stiften. Detta behövs för LCD I2C -modulen.
• Högtalarna måste vara anslutna till D10/11 eftersom dessa stift är PWM -aktiverade.
• Det rekommenderas att lägga till en liten kopparlinje som en jordskena för enklare anslutning av alla jordledningar (det kommer att finnas cirka 5 av dem).

Steg 9: Anslutning av knapparna

Alla Arcade -knappar är anslutna till en enda stift A1 genom en serie motstånd. A1 är konfigurerad som intern analog pull-up. Detta är en av de lite kända funktionerna i Arduino som hjälpte oss att spara på antalet ledningar som gick ut till knapparna.

Så inställningen går så här: från A1 till första knappen genom 1k -motstånd. Från knapp1 till knapp2 till 10k. Från knapp2 till knapp3 till 10k och från knapp3 till knapp4 till 10k. Varje knapp på "close" state shorts till marken. Eftersom det redan finns jord på varje knapp för lysdioderna, är det andra stiftet på varje strömbrytare anslutet till marken från lysdioden. Ta en titt på diagrammet för att förstå ledningarna.

När du ansluter en Mini-USB-kabel till Arduino Nano borde du kunna spela spelet efter att du har laddat upp skissen. Allt du behöver är en strömförsörjning för att göra spelet bärbart.

Steg 10: Installera batterierna

Jag använde två återvunna 18650 celler från de döda bärbara batterierna. Dessa är sådana med lägre kapacitet (cirka 600mAh) som jag inte ville använda för applikationer med högre belastning. Enheten använder inte så mycket ström så det borde vara tillräckligt för att köra spelet i flera dagar.

Batterierna installeras i en dubbel 18650 batterihållare och det finns en kontakt för enkel anslutning till strömförsörjningen.

Steg 11: Installera USB Socket Extender

Spelet ska kunna ladda och uppgradera fast programvara utan demontering. Så jag borrade ett av blocken för att dölja Micro-USB-kontakten.

För att förlänga USB från tegelväggen till Arduino Nano tog jag en Mini-USB-kabel och klippte bort USB-A-änden (den stora USB-kontakten) och tog av ledningarna. I mitt fall var det röda/svarta power och vita/gröna var D +/- anslutningar.

D +/- måste lödas på Micro-USB-breakout. 5V och jord (röd/svart) måste gå igenom strömförsörjning.

Varför valdes Micro-USB-breakout om Nano använder Mini-USB? Helt enkelt för att Micro-USB finns överallt i våra hushåll-det används för att ladda telefoner och andra enheter. Så du kommer att kunna ladda spelet och uppgradera firmware med din telefonkabel:-)

Steg 12: Strömförsörjning

Jag tog det mindre prototypkortet och lödde rätt på det TP4056 batteriladdare och skyddsmodul och även 5V booster.

Ingången till TP4056 går från Micro-USB-uttaget. Batterikabeln är ansluten till TP4056-stift märkta som B +/-. Pinnar markerade som OUT +/- går in i vippomkopplaren. Från vippomkopplaren går +/- anslutningarna till 5V booster-modulen och från boosterutgången ansluts de röda/svarta ledningarna från den avskalade USB-kabeln.

Ta en titt på diagrammet för att förstå kabeldragningen.

Steg 13: Epoxi Micro USB Breakout

Jag använde lite epoxi för att fixa Micro-USB-utbrottet i Lego-teglet. Efter att det härdat kommer uttaget att vara kraftigare än de som finns i mobiltelefoner så att barnen kommer att kunna ladda om spelet och det går inte sönder.

Jag rekommenderar att du använder snabbhärdande epoxi för denna del. Om du inte har det, lägg till lite mer av härdaren i hartset och låt det sitta ett tag.

Steg 14: Installera vippomkopplaren, anslut strömkabeln

Denna omkopplare är massiv. Den är konstruerad för 250V nätspänning. Men jag använde fortfarande den här modellen eftersom den ser bra ut och passar perfekt in i en vanlig Lego City -dörr. Så jag satte in omkopplaren i monteringsplattan och fixerade sedan plattan på tegelväggen med de 2 skruvarna (väggarna var förborrade).

Även selen kunde nu slutligen installeras såväl som mikro-USB-utbrottet som epoxades i Lego-klossen. Lägg märke till hur några ytterligare tegelstenar användes för att fästa komponenterna på basen.

Steg 15: Stäng locket

sätt i Mini-USB-kabeln i Arduino Nano som är fäst på topplocket och stäng locket.

Jag förborrade 4 hål i väggarna och använde 4 skruvar för att fästa toppen på lådan.

Steg 16: Koden

Första versionen av spelet har skrivits av mig följt av nya 4 versioner från min vän Alex som lade till ytterligare 4 spel och städade koden till perfektion. Vi använde också Reyboz arbete för ljuden - ljudnivån som produceras med denna kod är fantastisk jämfört med vad som kommer som standard med hjälp av Tone -biblioteket i Arduino.

Som nämnts har koden optimerats i flera månader efter omfattande QA -test av barnen och för närvarande har vi laddat upp version 4 till GitHub.

Senaste versionen av källkoden:

Allt du behöver göra är att installera 1602 I2C LCD -bibliotek (tillgängligt i Arduino IDE -bibliotekshanteraren) och sedan ladda upp vår kod.

Först laddar du upp knappkalibrering.ino och gör en registrering på ett papper av de värden som varje arkadknapp producerar. Detta skript kommer också att radera EEPROM så att topppoängen återställs.

Därefter ändrar du i Game-Settings.h värdena på knapparna som du kalibrerade och laddar upp huvudfilen Lego-Games-Box.ino och du kan börja spela (förutsatt att du har anslutit allt enligt schemat som gavs ovan).

Obs: om du gör det här spelet för barn, ta bort i Game-settings.h den sista posten från String GameTitle = {"Memory Game", "Reaction Game", "Tournament Game", "Melody Game", " Nuclear War Game "}; Denna sista post har regler där varje spelare väljer fiender och kan vara för fientliga för barnen.

Steg 17: Detaljerad instruktionsvideo

Om du tycker att det är lättare att titta på videon istället för att läsa instruktioner, här är videoversionen av denna version.

Steg 18: Spelregler

För närvarande är det 5 spel implementerade. Om du har fler idéer om spel som kan skapas med den här rutan - meddela oss det i kommentarerna. Jag kommer kort att gå igenom varje spel som förklarar reglerna och hur man spelar.

Vrid vippknappen på sidan för att slå på Lego Arcade Games Box. Alla spel åtföljs av ljuden från Mario nostalgiska spelet. Vid start bör du höra startmelodin av Mario -spelet.

När du väl har börjat ser du spelet på LCD -displayen som är valt nu. För att ändra spelet, tryck på den svarta knappen.

När du bestämmer vilket spel du vill spela, tryck bara på den vita knappen för att starta.

Om du vill avsluta spelet som redan körs måste du trycka på den svarta knappen.

Vid start kan du stänga av ljudet (nattläge) genom att trycka på den röda knappen.

Memory Game ("Simon-Says" -liknande, liknande Touch Me-spel)

Reglerna är välkända och enkla. Spelet visar en sekvens av anteckningar/lampor och du måste upprepa det. Varje gång läggs ytterligare en ton/ljus till sekvensen. Ju längre du överlever, desto bättre är ditt minne. Det är utmärkt för att träna korttidsminnet för barn och vuxna.

Reaktionsspel (liknande Whack-a-Mole game)

Du måste vara tillräckligt snabb för att slå varje knapp som lyser. Ju längre du spelar desto snabbare lyser knapparna. Den här är bra för träningsreaktion av barn och vuxna.

Tävlings-/tävlingsspel (för 2-4 spelare)

Du får 5 omgångar. Alla måste slå hans knapp riktigt snabbt efter att signalen ges (myntlåt från Mario). Den som träffar knappen först vinner omgången. Antalet vinster beräknas i slutet av 5 omgångar och vinnaren meddelas.

Melodispel (Push and Play gratis läge för småbarn och mindre)

Den här är utmärkt för småbarn - den spelar växlande låtar när du trycker och håller en knapp. Efter första test med barn insåg vi att vår mindre som var 1 år gammal verkligen vill spela men inte förstår HUR. Reglerna för dessa spel är - INGA REGLER. Du kan trycka på vilken knapp som helst och det kommer att producera ljud.

Krigsspel (för 2-4 vuxna)

Min vän Alex, som programmerade efterföljande versioner av den här spelboxen, kom på idén till det här spelet under Trump/Kim -krisen om vem som har den större atomknappen. Reglerna behöver en separat video för förklaring (du kan hitta den här och här) men i ett nötskal väljer du antalet spelare i början och under varje omgång väljer varje person sin fiende. När alla väljat sin fiende börjar missilerna flyga. Den som har valts ut som fiende har några ögonblick att trycka på knappen för att skicka korsningsmissilen och rädda sitt land. Omgångarna fortsätter tills det bara finns ett land kvar.

Steg 19: Slutresultat

Vi är 3 vänner som ägnade tiden åt att bygga spelet för våra barn. Vi hoppas verkligen att du kommer att gilla spelet så mycket att du kommer att bygga din egen version med hjälp av dessa instruktioner. Om du har några frågor eller förslag - lägg dem i kommentarerna.

Andra pris i Game Life Contest