צג משחקי LED מעץ המופעל על ידי Raspberry Pi Zero: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

פרויקט זה מממש תצוגת LED מבוססת 20x10 פיקסל WS2812 בגודל 78x35 ס מ הניתנת להתקנה בקלות בסלון למשחקי רטרו. הגרסה הראשונה של מטריצה זו נבנתה בשנת 2016 ונבנתה מחדש על ידי אנשים רבים אחרים. ניסיון זה שימש לסיכום כל השיפורים לבניית גרסה חדשה של המטריצה והבאת זאת כעת ל- instructables.com. התכונות החדשות העיקריות הן העדכון ל- Raspberry Pi Zero במקום השימוש ו- Pi A פלוס Arduino והחלפת הבקר הגדול הקודם עם לוח משחקים Bluetooth. כמו כן התוכנה שופרה כולל הסימולטור, המאפשר לך לפתח את הקוד במחשב גם אם אין לך גישה לחומרת המטריצה.

תכונה מיוחדת של מטריצת LED זו היא ציפוי העץ המיוחד, המשמש לכיסוי הלדים ולהסתרתם כאשר נוריות LED מושבתות. זה מגדיל מאוד את גורם הקבלה של אנשים שאינם טכנולוגיים;-) כמובן, אם ציפוי מיוחד זה אינו זמין במדינה שלך, תוכל גם להשתמש בחומר מפוזר אחר כמו אקריליק כדי להסתיר את הלדים. כמו כן מתוכנן לספק חלקים מרכזיים בעתיד כדי להקל על בניית הפרויקט מחדש.

אספקה:

• Raspberry Pi Zero W (עם קצת הסתגלות, כל הדגמים האחרים יעבדו גם הם)
• 200 LED/s (פסי WS2812B LED עם 30 LED/m)
• תצוגת מטריצת LED SPI 4x עם MAX7219
• כבלים
• לוח משחקים Bluetooth (למשל זה מפימורוני)
• ספק כוח 5V עם לפחות 5A
• עץ MDF לחיתוך בלייזר
• פורניר עץ או צלחת אקרילית דיפוזיה
• קבלים, הנגד
• כמה ברגים

שלב 1: חיתוך בלייזר

מבנה הבסיס של המטריצה עשוי עץ MDF בעובי 3 מ"מ וחותך על ידי חותך לייזר. אם אין ברשותך חותך לייזר, תוכל להשתמש בשירות מקוון כמו ponoko.com או formulor.de או לפנות למרחב fablab/makerspace הבא בסביבתך. אפשר גם להשתמש בקרטון או בחומרים קלים יותר אך הקבצים המצורפים מיועדים לעובי 3 מ"מ, ולכן חומרים דקים או עבים יותר זקוקים לעיצוב מחדש של הקבצים. העיצוב נעשה ב- Fusion 360. רוב החלקים מתחברים זה לזה רק על ידי החלקתם למקומם, רק חלק מהחלקים כמו הגבולות החיצוניים צריכים להדביק יחד באמצעות דבק עץ. וודא שהמטריצה שלך עובדת במלואה לפני החלת דבק כלשהו! כמו כן יש להדביק את ציפוי העץ, אך זהו השלב האחרון לאחר ההבטחה שהכל עובד.

בצד הימני (התחתון) של המטוס האחורי, יש קטע חתוך כדי לאבטח את הרכיבים האלקטרוניים למטריצה ועדיין יש להם גישה לרכיבים אלה כשהציפוי מודבק.

שלב 2: התקן נוריות

פסי הלד הינם פסים סטנדרטיים של 30 LED/מ 'WS2812, הזמינים באמזון, eBay או חנויות מקוונות אחרות בכל רחבי העולם. בדרך כלל זהו גם פס ה- LED הזמין ביותר שניתן להתייחס אליו. אם אתה רוצה להשתמש בנורות LED אחרות, עליך להבטיח את מרחק 30 לד/מ 'כך שיתאים לדפוס המטריצה. למקטעים הלחוצים יש אזורים חתוכים קטנים כך שיתאימו לרוחב ה- LED של 10 ס מ. לפסי LED אלה יש סרט דו צדדי על הגב, כך שתוכל פשוט להדביק אותם ישירות ל- MDF לאחר מיקום מדויק. בדוק את הכיוון הנכון של כל פס לפני השימוש בקלטת (כיוון DIN-DOUT).

דפוס החיווט הוא זיג-זג ולכן בסופו, יש רק סיכת כניסה אחת למטריצה ואורכי הכבלים קצרים ככל האפשר. כדי לחלק את הכוח בצורה נכונה ולהפחית את הכבלים בחלק העליון של המטריצה, כל פס LED מחובר ל- 5V ול- GND בתחתית המטריצה. אתה יכול להשתמש בחוטים בודדים או במרכזי אב -טיפוס להפצת קו 5V ו- GND.

שלב 3: הרכבה

מבט הפיצוץ עוזר לזהות את החלקים הנכונים להרכבה. פשוט עקוב אחר תמונות ההתקנה שלב אחר שלב. במטוס האחורי יש מבנים צולבים להחזיק את קירות הצד הארוכים וחלק מהקירות הקצרים. אם יש לך בעיות בהתקנת החלקים, השתמש בנייר חול כדי לתקן אותו.

שלב 4: הלחמה

ישנן דרכים שונות להלחם שם קווי מתח לפסים השונים יחד. או שאתה יכול להשתמש בחוטים בודדים או באיזה מסילה משותפת מתוך נחושת להלחמת החוטים השונים. במקרה זה, חלקים של אב -טיפוס PCB שימשו להנחיית מסילות הכוח אל הפסים. לפסים WS2812B יש כבר כבלי חשמל נפרדים שבהם תוכל לחבר את מסילת הכוח לכניסת הפס הראשונה (צד שמאל בתמונה).

שלב 5: התקן תצוגת SPI

כדי להציג ציוני משחק וטקסט, נעשה שימוש בתצוגת מטריקס LED המבוססת על מנהל התקן LED MAX7219. הוא מחובר באמצעות SPI (ממשק היקפי סידורי) ל- Raspberry Pi. ארבע תצוגות 8x8 משולבות לתצוגת מטריצת נקודות בגודל 32x8 פיקסלים. אתה יכול לקנות את זה 8x8 פיקסל מציג עבור למשל ב- eBay קיימות גם תצוגות משולבות של 32x8 פיקסלים. כמו כן יש לך אפשרויות צבע שונות; במקרה זה שימשו תצוגות אדומות. מכיוון ש- SPI פועל כמו רישום משמרות, התצוגות מחוברות יחד בסדרה על ידי חיבור נתונים מתוך המטריצה הראשונה לנתונים של השנייה וכן הלאה החל מהצד הימני של התצוגה.

תצוגה זו ניתנת לקריאה מבחוץ רק אם היא ממוקמת ישירות מאחורי שכבת הפורניר. אם לא, רק טשטוש אדום נראה. אז אתה צריך להרכיב אותו על גבי קטע החיתוך של המטוס האחורי עם מרחק של 30 מ"מ בין פני השטח של המטוס האחורי לבין פני המטריצה. השתמשתי בכמה חתיכות עץ וברגים כדי להתאים את 19 המ"מ החסרים בין המטוס האחורי ל- PCB, אבל אתה יכול גם כל סוג חיצוני של מרווחים.

חיווט הצג מוצג בשלב 7.

שלב 6: התקן את Pi

בהתקנה זו משתמשים ב- Raspberry Pi Zero. אתה יכול גם להשתמש בכל דגם אחר של Raspberry Pi, אך דגמים חדשים יותר עם WiFi משולב ו- Bluetooth מאפשרים לך להתחבר בקלות למשחקיות אלחוטיות ולפשט את התכנות. אתה יכול לאבטח את ה- Pi באמצעות שני ברגים לפחות ומרווחים קטנים כדי להבריג אותו למטוס האחורי.

עבור Raspberry Pi Zero W, נעשה שימוש בסיכות הבאות:

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

כמה אנשים דיווחו על בעיות בשימוש ב- GPIO18 עבור הנורות. אנא השתמש ב- GPIO21 במקרה זה. אם כן, עליך לשנות את הקוד בשורה 21 ל- pixel_pin = board. D21.

רצועת WS2812B משמשת כאן מחוץ למפרט שלה. בדרך כלל זה דורש רמה לוגית של 5V ב- DIN, אבל ה- Pi מספק רק 3, 3V. גם אם זה עובד ברוב המקרים, עליך לבדוק זאת בעזרת הרצועה שלך. אם זה לא עובד, אתה יכול להוסיף ממיר רמות כמו 74HCT245 או כל ממיר 3V3 ל- 5V אחר בין ה- Pi לרצועה.

שלב 7: חיווט ואספקת חשמל

החיווט מתבצע על פי תוכנית החיווט. ספק הכוח הוא אספקת 5V DC.

לצורך הפעלה/כיבוי קלה של המטריצה, מתווסף מתג בין תקע החשמל למעגלי המטריצה. עם זאת, מכיוון ש- Raspberry Pi לא אוהב כיבוי קשה, קיימת בתוכנת אפשרות כיבוי לביטול בטוח של ה- Pi באמצעות Gamepad לפני החלפת המטריצה.

סיכת DIN רצועת LED מחוברת באמצעות הנגד ל- Pi, וגם קבלים גדולים (4700uF) מתווספים כדי לחסום את ספק הכוח. אנא עיין ב- Adafruit Überguide עבור Neopixels לפרטים נוספים.

נוריות צורכות זרם מקסימלי של 60mA לכל LED, כך שזרם מרבי של 200x60mA = 12A אפשרי !!! על ידי הפחתת הבהירות ואי שימוש בכל הלדים בלבן מלא, זהו יותר ערך תיאורטי, אך הוא תלוי בקוד אליו מגיעים הזרם המרבי. לכן בחירת ספק כוח מספיק גדול היא חשובה מאוד. עבור רוב היישומים ספק כוח עם 5V/5A (25W) אמור להספיק.

כדי לתקן את המטוס האחורי עם תצוגת ה- Pi והמטריקס, ניתן להשתמש בכמה חתיכות עץ קטנות כדי לגרם אותן בקצוות וגם להשתמש בברגים כדי להחזיק את המטוס במקומו.

שלב 8: הגדרת Pi

1. הורד את תמונת Raspbian lite האחרונה מ- raspberrypi.org

2. העתק אותו לכרטיס SD, 8GB מספיק. אתה יכול להשתמש למשל. חרט כדי לעשות זאת.

3. לפני אתחול ה- Pi עם כרטיס ה- SD, הכינו גישה ל- WIFI ו- ssh

4. הכנס את כרטיס ה- SD לכל מחשב, תיקיית אתחול צריכה להיות נגישה

5. העתק את השורות הבאות לקובץ wpa_supplicant.conf (צור אותו אם אינו קיים) ושנה את הפרמטרים בהתאם ל- Wifi ולאזור שלך

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

country = ארה"ב update_config = רשת אחת = {ssid = "WiFi הבית" psk = "mypassword" key_mgmt = WPA-PSK}

6. הוסף קובץ ריק בשם ssh (ללא כל סיומת) לאתחול כדי לאפשר גישה ל- ssh

7. כעת הכנס את כרטיס ה- SD ל- Raspberry Pi והפעל אותו. בדוק את נתב ה- wifi שלך כדי לקבל את כתובת ה- IP של ה- Pi

8. התחל חיבור SSH ל- Pi באמצעות מסוף (Linux, Mac) או למשל. מרק חלונות. הכנס את ה- IP של ה- Pi במקום 192.168.x.y

ssh [email protected]

9. עדכן את ה- Pi (לוקח קצת זמן!)

עדכון sudo apt-get

sudo apt-get upgrade

10. התקן פיפ וכלי ההתקנה

sudo apt-get להתקין python3-pip

sudo pip3 להתקין -שדרג setuptools

11. התקן את מנהל ההתקן של Neopixel, ws281x lib, pygame ו- libsdl

sudo pip3 התקן rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixel

sudo pip3 להתקין pygame sudo apt-get להתקין libsdl1.2-dev sudo pip3 להתקין-שדרג luma.led_matrix

12. אפשר SPI על ידי התקשרות raps-config, נווט אל 5 אפשרויות ממשק / P4 SPI / אפשר

sudo raspi-config

13. הוסף לוח משחק Bluetooth

sudo bluetoothctl

[bluetooth]# סוכן ב- [bluetooth]# זיווג ב- [bluetooth]# סריקה ב- [bluetooth]# זוג aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# trust aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# connect aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# צא

איפה aa: bb: cc: dd: ee: ff היא שמלת ה- MAC של לוח המשחקים הבלוטות 'שלך. יש להציג כתובת זו לאחר קריאת הפקודה "סרוק על". וודא שבקר ה- Bluetooth שלך מוכן להתאמה, עיין במדריך הבקר כיצד לעשות זאת.

14. כעת תוכל להתחבר אליך דרך Pi, סיסמת ברירת המחדל היא פטל (משתמשי Windows עשויים להשתמש במרק):

ssh [email protected]

שלב 9: קוד פייתון, בדיקה וסימולטור

הקוד זמין ב- Github. יש צורך ב- games_pi_only.py וכל קבצי bmp.

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

לקוד יש אפשרות לפעול במצב סימולציה מחוץ לפי באמצעות משחק משחק כדי לדמות את המטריצה. זה מאוד עוזר לפתח תכונות חדשות מבלי שתהיה לך גישה ישירה לחומרת המטריצה. כמו כן ניפוי באגים הרבה יותר קל. עליך להגדיר את קבוע ה- PI כדי להפעיל את מצב הסימולציה (שורה 15):

PI = שקר

במצב סימולציה זה, אחרת השימוש במקלדת במקום לוח המשחקים של בלוטות '. לחצנים 1, 2, 3, 4 ממופים ל- A, B, X, Y של לוח המשחקים, מקשי חצים לכיוון, "s" להתחלה ו- "x" לבחירה. אתה יכול להשתמש בעורך רגיל בתוספת הקונסולה או כמה מזהים משולבים כמו קוד Micosoft Visual Studio או Jetbrain PyCharm לביצוע הפיתוח במחשב האישי שלך.

אם אתה משתמש במטריצה וב- Raspberry Pi, עליך להגדיר:

PI = נכון

כדי להעתיק את הקוד ל- Raspberry Pi, תוכל להשתמש בפקודה scp (Windows WinSCP). פתח חלון קונסולה, עבור לתיקיה המכילה את קבצי Github והתקשר

scp games_pi_only [email protected]:/home/pi

scp *.bmp [email protected]:/home/pi

לאחר מכן התחבר ל- Pi באמצעות ssh (משתמשי Windows עשויים להשתמש במרק):

ssh [email protected]

לאחר כניסה מוצלחת, תוכל להפעיל את קוד הפיתון על ידי התקשרות:

sudo python3 games_pi_only.py

אם הקוד פועל כהלכה, תוכל להפעיל את ההפעלה האוטומטית על ידי התקשרות:

sudo nano /etc/rc.local

והוסף את השורה הבאה לפני יציאה 0:

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

שמור (Ctrl+O) ויציאה (Ctrl+X)

שלב 10: בדיקה אחרונה ופורניר

לפני שהפורניר דבק על החלק הקדמי, יש לבדוק את המטריצה כדי לוודא שכל הלדים פועלים. הרבה יותר קל לתקן משהו לפני שהציפוי מודבק.

ציפוי העץ המשומש הוא נייר פורניר מייפל מיוחד בשם Microwood, שהוא מכוסה בצד אחד בנייר ובעובי של 0, 1 מ מ. ניתן להדביק את צד הנייר ישירות על ה- mdf באמצעות דבק נייר סטנדרטי ללא מים.

שלב 11: התוצאה

תהנה ותהנה מהמשחק!

פרס גדול בתחרות פטל פאי 2020