Arduino Arcade Lego Games Box: 19 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Si teniu fills, és probable que tingueu els mateixos problemes que els que hem fet amb els jocs de Lego que heu comprat per a ells. Es munten i juguen amb ells, però al cap d’un temps els conjunts es transformen en una sola pila de maons. Els nens es fan grans i no saps què fer amb aquesta pila.

Vam decidir reciclar els maons Lego no desitjats i vam crear un joc arcade.

Aquesta guia pas a pas és el resultat de diversos mesos de treball perquè el joc es pugui repetir i tingui un cost molt baix. Gairebé tothom podria repetir aquest projecte. El codi s'ha escrit de manera que no tingui dependències i es compilarà a qualsevol placa Arduino. I, per descomptat, els jocs han estat provats intensament pels nostres fills:-)

En què es diferencia aquest joc de molts altres que s’han publicat abans?

En primer lloc, hi ha 5 jocs integrats:

• Joc de memòria (similar a "Simon-Says", similar al joc Touch Em)
• Joc de reacció (similar al joc Whack-a-Mole)
• Concurs / Joc de competició (per a 2-4 jugadors)
• Melody Game (mode Push and Play gratuït per a nens petits i petits)
• Joc de guerra (per a 2-4 adults)

En segon lloc, té un disseny fantàstic (des de la nostra perspectiva) i es pot repetir fàcilment.

I, en tercer lloc, és respectuós amb la terra perquè permet reciclar el plàstic.

Al final d'aquesta guia també hi ha un vídeo pas a pas per si preferiu el format de vídeo.

Pas 1: llista de peces

Si us agrada aquest projecte però no teniu una pila de maons Lego no desitjats, el més fàcil seria comprar el joc Lego Classic 10704 amb 900 peces al seu interior.

Aquí teniu una llista d’elements que necessitareu per crear aquest projecte:

• 1 kg (2 lliures) de maons Lego no desitjats (o maons similars d'una altra marca com Mega Bloks)
• Placa base de 25 x 25 cm per a Lego (o similar d’una altra marca). La base Lego té 32 x 32 punts. Si no el teniu, la base costarà uns 3 $ incl. franqueig si compreu en línia (terme de cerca "32 25 blocs")
• Peça de plexiglàs transparent de 30 x 30 cm (5 o 6 mm de gruix)
• 4 botons grans de 60 mm a l'estil Arcade (us recomano vermell, verd, blau, groc) (terme de cerca de botigues en línia: "botó arcade de 60 mm"). Són el component més car d’aquesta compilació que ronda els 2 $ cadascun.
• 2 x botó instantani de 16 mm de radi (recomano blanc i negre) (terme de cerca: "botó de 16 mm")
• Interruptor basculant encès / apagat mida de muntatge de 27x21 mm (recomano vermell transparent amb 4 pins) (terme de cerca: "interruptor basculant 16a")
• Arduino Nano
• Pantalla LCD 1602 i mòdul de connexió I2C
• 2 altaveus de 4 x 5 ohm de 5 W, mida 30 x 70 mm (podeu fer servir altres petits, però el dibuix CAD es fa per a 30x70 mm)
• Tauler prototip de 8 x 6 cm o una taula de pa de 830 pins
• 2x18650 bateries recarregables (es poden reciclar de la bateria morta de l'ordinador portàtil)
• Porta bateries doble 18650 (terme de cerca: "suport 2 x 18650")
• Controlador de càrrega i protector de descàrrega TP4056
• Convertidor incremental de 5V (farà 500mA més petit)
• Coses petites: alguns cables, cable Mini-USB o endoll de bricolatge, endoll micro-USB a la sortida de PCB, cargols / femelles / arandeles M3, 4 cargols de tapa superior

• Resistències:

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

Pas 2: Construir la caixa

Aquesta és la part més fàcil del projecte que podeu delegar als vostres fills.

Agafeu la placa base Lego 32x32 i poseu les parets amb les parts reciclades. Hauríeu de tenir al voltant de 9 capes en total. Vam triar el color gris clar per a la base de manera que les parets de maó de colors aleatoris fossin el focus principal.

Cap caixa serà similar. Sigues creatiu quan creïs les capes. Recicleu fins i tot les peces petites: tenen un aspecte genial. També les formes irregulars també tenen bon aspecte. Afegiu finestres, parabrises de cotxes, portes i caixes.

La caixa ha de tenir com a mínim una porta Lego de mida completa. Això és necessari per instal·lar l'interruptor basculant a la paret.

Pas 3: fer la tapa superior

La coberta superior està feta de plexiglàs de 5 o 6 mm (làmina acrílica transparent). Descarregueu el dibuix CAD, poseu-lo a la memòria USB i aneu a la botiga de CNC més propera: us la fresaran. El dibuix CAD també inclou la placa de muntatge del commutador basculant (vegeu la imatge).

Haureu de fer alguns acabats de la placa superior. Feu el cantell bisellat amb el paper de sorra i un bloc de fusta. Feu també els forats per muntar els altaveus i la pantalla 1602. La pantalla 1602 també requereix un petit triangle fresat al costat de la finestra LCD de la làmina acrílica (vegeu la foto). Ho vaig fer a mitja profunditat amb l'eina rotativa (dremel) i un petit bit de router.

Pas 4: afegiu tots els components a la coberta superior

Instal·leu els grans 4 botons arcade, 2 botons de canvi / selecció de jocs, 2 altaveus i un mòdul 1602 LCD + I2C. Tot es fixa amb cargols M3 + arandeles M3 i femelles a la part posterior.

Abans d’instal·lar els botons arcade, traieu els suports de llum LED. Haureu de modificar-los una mica; consulteu el següent pas.

Pas 5: Modificar els LED dels botons Arcade

Aquests botons arcade estan dissenyats per funcionar a 12V. Funcionaran amb 5V, que és el voltatge per defecte per a aquest projecte, però seran massa foscos. Així que vaig treure els endolls LED dels botons arcade, vaig lliscar els suports de LED i vaig eliminar els LED amb resistències. Cal desoldar les resistències de 460ohm i substituir-les per 100ohm. Un cop fet, vaig tornar a muntar-ho tot i vaig instal·lar els LED amb els suports als botons.

Pas 6: (opcional) Etiquetes de botons de control

És possible que hagueu notat les etiquetes dels 2 botons de control. La nostra primera versió de la compilació no les tenia, però vaig decidir afegir-les quan vaig repetir la versió per segona vegada.

Tots dos botons tenen diverses funcions en funció de l'estat del joc. El botó blanc inicia el joc seleccionat o confirma la selecció durant alguns dels jocs. El botó negre canvia el joc seleccionat o surt durant el joc.

Per crear etiquetes rodones, necessiteu una làmina fina d’alumini (màxim 1 mm de gruix), una broca de serra, una broca esglaonada i punxons de lletra (vegeu la imatge). Primer es talla el cercle amb una serra. A continuació, amplieu el diàmetre interior amb la punta escalonada i, a continuació, utilitzeu punxons de lletra per crear etiquetes. Per fer més visibles les lletres, utilitzeu un marcador negre permanent (sharpie).

Pas 7: elaboració del tauler informatiu

Aquí teniu dues opcions. Ja sigui per fer servir la placa de fil i connectar Arduino amb cables a través de la placa de taula o per instal·lar un petit trencament a la part posterior del panell LCD.

Per a la primera versió hem utilitzat el tauler de suport (veure foto). Per a la segona versió, vam decidir dedicar més temps a crear un tauler de ruptura. La funcionalitat no canvia, però hi ha menys cables i el trencament s’amaga sota el panell LCD.

Si decidiu anar amb el tauler de ruptura, agafeu el tauler prototip de 8x6 i talleu-lo com es mostra a la imatge. Una part més gran s’utilitzarà per al trencament i més petita per crear font d’alimentació.

Soldeu Arduino Nano en aquesta placa proto.

Pas 8: Cablatge de les connexions

Prepareu alguns cables i connecteu la configuració, els commutadors i les connexions a Nano segons el diagrama.

Des que vaig començar a utilitzar els cables de parell trenat d’Ethernet, em vaig oblidar del mal de cap d’on provenir els cables per als meus projectes. Tenen un color diferent i són múltiples, de manera que no es trenquen fàcilment. L’únic que cal tenir en compte quan es treballa amb ells és que la soldadura ha de ser molt ràpida perquè no es cremi l’aïllament.

Fixeu-vos a la segona imatge de com es connecten les resistències de 100ohm per a les connexions als altaveus.

Poques notes sobre les connexions:

• Els botons de control negre / blanc es connecten des dels pins D2 / 3 directament a terra perquè a Nano s’utilitzen resistències de tracció internes.
• A4 / 5 es connecten als pins I2C SDA / SCL. Això és necessari per al mòdul LCD I2C.
• Els altaveus s'han de connectar a D10 / 11 perquè aquests pins estan habilitats per a PWM.
• Es recomana afegir una petita línia de coure com a rail de terra per facilitar la connexió de tots els cables de terra (n’hi haurà uns 5).

Pas 9: connectar els botons

Tots els botons Arcade estan connectats a un sol pin A1 mitjançant una sèrie de resistències. A1 es configura com a desplegament analògic intern. Aquesta és una d'aquestes funcions poc conegudes d'Arduino que ens va ajudar a estalviar en el nombre de cables que sortien als botons.

Per tant, la configuració segueix el següent: des del A1 fins al primer botó passant per la resistència 1k. Del botó1 al botó2 fins a 10k. Del botó 2 al botó 3 a 10k i del botó3 al botó4 a 10k. Cada botó de "tancar" els pantalons curts a terra. Com que ja hi ha terra a cada botó per als LEDs, el segon pin de cada commutador està connectat a terra des del LED. Mireu el diagrama per entendre el cablejat.

En aquest moment, connectar un cable Mini-USB a l’Arduino Nano us permetrà jugar al joc després de penjar l’esbós. Tot el que necessiteu és una font d’alimentació perquè el joc sigui portàtil.

Pas 10: Instal·lació de les bateries

Vaig utilitzar dues cèl·lules reciclades de 18650 de les bateries de portàtils mortes. Són uns de menor capacitat (al voltant de 600 mAh) que no volia utilitzar per a aplicacions de càrrega més alta. El dispositiu no utilitza tanta potència, de manera que hauria de ser suficient per executar el joc durant dies.

Les bateries s’instal·len en un porta-bateries doble 18650 i hi ha un connector per facilitar la connexió a la font d’alimentació.

Pas 11: Instal·lació de l'extensor de sòcol USB

El joc hauria de poder recarregar i actualitzar el firmware sense desmuntar-lo. Així que he perforat un dels blocs per amagar el connector Micro-USB.

Per estendre l’USB des de la paret de maó fins a l’Arduino Nano, vaig agafar un cable Mini-USB i vaig tallar l’extrem USB-A (el gran connector USB) i vaig treure els cables. En el meu cas, el vermell / negre eren elèctrics i el blanc / verd eren connexions D +/-.

Cal soldar D +/- a la sortida micro-USB. El 5V i el sòl (vermell / negre) necessiten passar per una font d’alimentació.

Per què es va triar el micro-USB si el Nano utilitza Mini-USB? Simplement perquè el micro-USB es troba a tot arreu de les nostres llars: s’utilitza per carregar telèfons i altres dispositius. Així podreu carregar el joc i actualitzar el firmware amb el cable del telèfon:-)

Pas 12: fabricació de la font d'alimentació

Vaig agafar el tauler prototip més petit i vaig soldar-hi el carregador de bateria TP4056 i el mòdul de protecció i també el reforç de 5V.

L’entrada al TP4056 va des del sòcol micro-USB. El cable de la bateria està connectat als pins TP4056 marcats com a B +/-. Els pins marcats com a OUT +/- entren al commutador basculant. Des del commutador basculant, les connexions +/- passen al mòdul de reforç de 5V i des de la sortida de reforç es connecten els cables vermell / negre del cable USB pelat.

Mireu el diagrama per entendre el cablejat.

Pas 13: Epoxy the Micro USB Breakout

Vaig utilitzar una mica d’epoxi per solucionar el trencament Micro-USB al maó de Lego. Després de curar-se, el sòcol serà més resistent que els que es troben als telèfons mòbils, de manera que els nens podran recarregar el joc i no es trencarà.

Recomano utilitzar epoxi de curació ràpida per a aquesta part. Si no el teniu, afegiu una mica més de l’enduridor a la resina i deixeu-lo reposar una estona.

Pas 14: instal·leu el commutador basculant, connecteu l’arnès d’alimentació

Aquest commutador és massiu. Està dissenyat per a una tensió de xarxa de 250V. Però encara he utilitzat aquest model perquè té un aspecte fantàstic i s’adapta perfectament a una porta estàndard de Lego City. Així que vaig introduir l’interruptor a la placa de muntatge i després vaig fixar la placa a la paret de maó amb els dos cargols (les parets estaven prèviament perforades).

També es podia instal·lar finalment l’arnès, així com l’escapament Micro-USB que es va epoxiar al maó de Lego. Observeu com s’utilitzaven alguns maons addicionals per fixar els components a la base.

Pas 15: Tancament de la tapa

introduïu el cable Mini-USB a l’Arduino Nano que es fixa a la tapa superior i tanqueu la tapa.

He forat prèviament 4 forats a les parets i he utilitzat 4 cargols per fixar la part superior a la caixa.

Pas 16: el codi

La primera versió del joc l’he escrit jo, seguida de 4 versions noves del meu amic Alex, que va afegir 4 jocs més i va netejar el codi a la perfecció. També hem utilitzat el treball de Reyboz per als sons: el nivell de so produït amb aquest codi és increïble en comparació amb el que es fa per defecte mitjançant la biblioteca de tons d’Arduino.

Com es va esmentar, el codi s'ha optimitzat durant mesos després de realitzar proves de control de qualitat per part dels nens i actualment hem penjat la versió 4 a GitHub.

Última versió del codi font:

Tot el que heu de fer és instal·lar la biblioteca LCD I2C 1602 (disponible al gestor de biblioteques Arduino IDE) i després penjar el nostre codi.

Primer pengeu el botó calibration.ino i feu un registre en un tros de paper dels valors que produeix cada botó Arcade. Aquest script també esborrarà EEPROM de manera que es restableixin les millors puntuacions.

Després canvieu a Game-Settings.h els valors dels botons que heu calibrat i pengeu el fitxer principal Lego-Games-Box.ino i podeu començar a jugar (sempre que ho connecteu tot segons l’esquema que es va donar més amunt).

Nota: si feu aquest joc per a nens, suprimiu a Game-settings.h l'última entrada de String GameTitle = {"Joc de memòria", "Joc de reacció", "Joc de torneig", "Joc de melodia", " Joc de guerra nuclear "}; Aquesta última entrada té regles on cada jugador selecciona enemics i pot ser massa hostil per als nens.

Pas 17: vídeo detallat sobre instruccions

En cas que sigui més fàcil veure el vídeo en lloc de llegir les instruccions, aquí teniu la versió del vídeo d'aquesta versió.

Pas 18: regles del joc

Actualment hi ha 5 jocs implementats. Si teniu més idees sobre jocs que es podrien crear mitjançant aquest quadre, feu-nos-ho saber als comentaris. Repassaré breument cada joc explicant les regles i com es juga.

Gireu l'interruptor basculant del lateral per activar el Lego Arcade Games Box. Tots els jocs s'acompanyen amb els sons del joc nostàlgic de Mario. A l’inici hauríeu d’escoltar la melodia d’inici del joc Mario.

Un cop començat, veureu a la pantalla LCD el joc seleccionat ara. Per canviar el joc, premeu el botó negre.

Quan es decideixi quin joc voleu jugar, només cal que premeu el botó Blanc per començar.

Si voleu sortir del joc que ja s'està executant, heu de prémer el botó negre.

En iniciar, podeu desactivar els sons (mode nocturn) prement el botó vermell.

Joc de memòria (similar a "Simon-Says", similar al joc Touch Em)

Les regles són ben conegudes i senzilles. El joc us mostra una seqüència de notes / llums i cal repetir-la. Cada vegada que s’afegeix un to / llum més a la seqüència. Com més temps sobrevisquis, millor serà la teva memòria. És excel·lent per entrenar la memòria a curt termini de nens i adults.

Joc de reacció (similar al joc Whack-a-Mole)

Heu de ser prou ràpid com per prémer cada botó que s’il·lumini. Com més temps jugueu, els botons s’encenen més ràpidament. Aquest és ideal per a la reacció de formació de nens i adults.

Concurs / Joc de competició (per a 2-4 jugadors)

Se us donen 5 rondes. Tothom ha de prémer el botó molt ràpid després de donar el senyal (sintonia de la moneda de Mario). Qui prem el botó primer guanya la ronda. El nombre de victòries es calcula al final de 5 rondes i s’anuncia el guanyador.

Melody Game (mode Push and Play gratuït per a nens petits i petits)

Aquest és excel·lent per a nens petits: toca cançons alternades quan es prem un botó i es manté premut. Després de fer les proves inicials amb nens, ens vam adonar que el nostre petit que tenia 1 any realment vol jugar, però no entén COM. Les regles d’aquests jocs són: SENSE REGLES. Podeu prémer qualsevol botó i produirà sons.

Joc de guerra (per a 2-4 adults)

Al meu amic Alex, que va programar les versions conseqüents d’aquesta caixa de jocs, se li va acudir la idea d’aquest joc durant la crisi de Trump / Kim sobre qui té el botó nuclear més gran. Les regles necessiten un vídeo separat per explicar-ho (el podeu trobar aquí i aquí), però en poques paraules, seleccioneu el nombre de jugadors al principi i durant cada ronda cada persona selecciona el seu enemic. Una vegada que tothom ha seleccionat el seu enemic, els míssils comencen a volar. Aquell que ha estat seleccionat com a enemic té uns instants per prémer el botó per enviar el míssil d’intersecció i salvar el seu país. Les rondes continuen fins que només queda un país.

Pas 19: Resultat final

Som 3 amics que vam passar el temps per construir el joc per als nostres fills. Realment esperem que us agradi tant el joc que creeu la vostra pròpia versió seguint aquestes instruccions. Si teniu alguna pregunta o suggeriment, envieu-los als comentaris.

Accèssit al concurs Game Life