Hộp trò chơi Lego Arcade Arduino: 19 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Nếu bạn có con, bạn có thể gặp phải những vấn đề tương tự như chúng tôi đã làm với bộ Lego mà bạn mua cho chúng. Họ lắp ráp và chơi với chúng nhưng sau một thời gian, các bộ biến thành một đống gạch duy nhất. Những đứa trẻ lớn lên và bạn không biết phải làm gì với đống này.

Chúng tôi quyết định tái chế những viên gạch Lego không mong muốn và tạo ra một trò chơi arcade.

Hướng dẫn từng bước này là kết quả của nhiều tháng làm việc để làm cho trò chơi có thể lặp lại và chi phí rất thấp. Khá nhiều người có thể lặp lại dự án này! Mã đã được viết theo cách mà nó không có phụ thuộc và sẽ được biên dịch trên bất kỳ bảng Arduino nào. Và tất nhiên các trò chơi đã được thử nghiệm kỹ lưỡng bởi lũ trẻ của chúng tôi:-)

Trò chơi này khác với nhiều trò chơi khác đã được xuất bản trước đây như thế nào?

Trước hết, có 5 trò chơi được tích hợp trong đó:

• Trò chơi trí nhớ (giống như "Simon-Says", tương tự như trò chơi Touch Me)
• Trò chơi phản ứng (tương tự như trò chơi Whack-a-Mole)
• Cuộc thi / Trò chơi cạnh tranh (dành cho 2-4 người chơi)
• Trò chơi Giai điệu (Chế độ Đẩy và Chơi miễn phí cho trẻ mới biết đi và trẻ nhỏ hơn)
• Trò chơi chiến tranh (dành cho 2-4 người lớn)

Thứ hai, nó có một thiết kế tuyệt vời (theo quan điểm của chúng tôi) và có thể dễ dàng lặp lại.

Và thứ ba, nó thân thiện với trái đất vì nó cho phép bạn tái chế nhựa.

Ở cuối hướng dẫn này cũng có video hướng dẫn từng bước trong trường hợp bạn thích định dạng video hơn.

Bước 1: Danh sách bộ phận

Nếu bạn thích dự án này nhưng không có một đống gạch Lego không mong muốn, đơn giản nhất là mua bộ Lego Classic 10704 với 900 miếng bên trong.

Đây là danh sách các mục bạn sẽ cần để tạo dự án này:

• 1kg (2lb) gạch Lego không mong muốn (hoặc các viên gạch tương tự của một thương hiệu khác như Mega Bloks)
• Tấm đế 25 x 25 cm cho Lego (hoặc tương tự của thương hiệu khác). Cơ sở Lego có 32 x 32 chấm. Nếu bạn không có nó - chi phí cơ bản khoảng 3 đô la bao gồm. bưu phí nếu bạn mua trực tuyến (cụm từ tìm kiếm "32 25 khối")
• Miếng thủy tinh trong suốt 30 x 30 cm (dày 5 hoặc 6mm)
• 4 x nút nhấn 60mm kiểu Big Arcade (tôi khuyên dùng Đỏ, Xanh lá cây, Xanh lam, Vàng) (cụm từ tìm kiếm cho các cửa hàng trực tuyến: "Nút arcade 60mm"). Chúng là thành phần đắt nhất của bản dựng này với giá khoảng 2 đô la mỗi chiếc.
• 2 x Nút nhấn tạm thời bán kính 16mm (Tôi khuyên dùng Trắng và Đen) (cụm từ tìm kiếm: "Nút nhấn 16mm")
• Kích thước lắp đặt công tắc rocker Bật / Tắt nguồn 27x21mm (Tôi khuyên dùng màu đỏ trong suốt với 4 chân) (cụm từ tìm kiếm: "công tắc rocker 16a")
• Arduino Nano
• Màn hình LCD 1602 và mô-đun kết nối I2C
• Loa 2 x 4ohm 5W, kích thước 30 x 70 mm (bạn có thể sử dụng bất kỳ loa nhỏ nào khác nhưng bản vẽ CAD được thực hiện cho 30x70mm)
• Bảng nguyên mẫu 8 x 6 cm hoặc bảng mạch bánh mì 830 pin
• Pin sạc 2x18650 (có thể được tái chế từ pin máy tính xách tay đã chết)
• Giá đỡ pin 18650 đôi (cụm từ tìm kiếm: "ngăn chứa 2 x 18650")
• Bộ điều khiển sạc TP4056 và bộ bảo vệ xả
• Bộ chuyển đổi bước lên 5V (nhỏ nhất 500mA sẽ làm được)
• Những thứ nhỏ: một số dây, cáp Mini-USB hoặc phích cắm tự làm, ổ cắm Micro-USB trên ổ cắm PCB, bu lông / đai ốc / vòng đệm M3, 4 x vít nắp trên

• Điện trở:

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

Bước 2: Xây dựng Hộp

Đây là phần dễ nhất của dự án mà bạn có thể ủy thác cho con mình.

Lấy tấm đế Lego 32x32 điểm và đặt các bức tường bằng cách sử dụng các bộ phận tái chế. Tổng cộng bạn nên có khoảng 9 lớp. Chúng tôi đã chọn màu xám nhạt cho phần chân tường để những bức tường gạch có màu sắc ngẫu nhiên làm trọng tâm chính.

Không có hộp nào giống nhau. Hãy sáng tạo khi bạn xây dựng các lớp. Tái chế ngay cả những bộ phận nhỏ - chúng trông rất tuyệt. Ngoài ra các hình dạng bất thường cũng trông đẹp. Thêm cửa sổ, kính chắn gió từ ô tô, cửa ra vào và hộp.

Hộp phải có ít nhất một cửa Lego kích thước đầy đủ. Điều này là cần thiết để cài đặt công tắc rocker trong tường.

Bước 3: Làm bìa trên

Nắp trên được làm từ 5 hoặc 6 mm plexiglas (tấm acrylic trong suốt). Tải xuống bản vẽ CAD, đặt nó vào thẻ USB và chỉ cần đến cửa hàng CNC gần nhất - họ sẽ cắt nó cho bạn. Bản vẽ CAD cũng bao gồm tấm lắp công tắc rocker (xem hình).

Bạn sẽ cần phải hoàn thiện một số tấm trên cùng. Làm vát cạnh bằng giấy cát và một khối gỗ. Đồng thời khoan các lỗ để gắn loa và màn hình 1602. Màn hình 1602 cũng yêu cầu một hình tam giác nhỏ được mài ở mặt bên của cửa sổ LCD trong tấm acrylic (xem ảnh). Tôi đã làm điều này ở độ sâu một nửa bằng cách sử dụng công cụ quay (dremel) và một bộ định tuyến nhỏ.

Bước 4: Thêm Tất cả các thành phần vào Nắp trên cùng

Cài đặt 4 nút arcade lớn, 2 nút thay đổi / chọn trò chơi, 2 loa và mô-đun 1602 LCD + I2C. Mọi thứ được cố định bằng vít M3 + vòng đệm và đai ốc M3 ở phía sau.

Trước khi bạn cài đặt các nút arcade - hãy tháo các giá đỡ đèn LED. Bạn sẽ cần phải sửa đổi chúng một chút - hãy xem bước tiếp theo.

Bước 5: Điều chỉnh đèn LED trong các nút Arcade

Các nút arcade này được thiết kế để hoạt động ở 12V. Chúng sẽ hoạt động với 5V là điện áp mặc định cho dự án này nhưng chúng sẽ quá mờ. Vì vậy, tôi đã loại bỏ các ổ cắm LED khỏi các nút arcade, trượt các giá đỡ LED và loại bỏ các đèn LED có điện trở. Các điện trở 460ohm cần được khử ẩm và thay thế bằng 100ohm. Sau khi hoàn thành, tôi đã lắp ráp mọi thứ lại và cài đặt các đèn LED với giá đỡ vào các nút.

Bước 6: (tùy chọn) Nhãn nút điều khiển

Bạn có thể nhận thấy nhãn trên 2 nút điều khiển. Phiên bản xây dựng đầu tiên của chúng tôi không có chúng nhưng tôi quyết định thêm chúng khi tôi lặp lại bản dựng lần thứ hai.

Cả hai nút đều có nhiều chức năng tùy thuộc vào trạng thái của trò chơi. Nút màu trắng bắt đầu trò chơi đã chọn hoặc xác nhận lựa chọn trong một số trò chơi. Nút màu đen thay đổi trò chơi đã chọn hoặc thoát trong trò chơi.

Để tạo nhãn tròn, bạn cần một tấm nhôm mỏng (dày tối đa 1mm), một mũi khoan khoét lỗ, mũi khoan bước và các lỗ đục chữ (xem hình). Đầu tiên, bạn cắt hình tròn bằng cưa lỗ. Sau đó, bạn phóng to đường kính bên trong bằng bit bước và sau đó bạn sử dụng bấm lỗ chữ cái để tạo nhãn. Để làm cho các chữ cái dễ nhìn hơn, hãy sử dụng bút đánh dấu màu đen vĩnh viễn (sharpie).

Bước 7: Lập bảng đột phá

Bạn có hai lựa chọn ở đây. Sử dụng breadboard và nối dây Arduino bằng cáp thông qua breadboard hoặc để cài đặt một lỗ nhỏ ở mặt sau của bảng điều khiển LCD.

Đối với bản dựng đầu tiên, chúng tôi sử dụng breadboard (xem hình). Đối với bản dựng thứ hai, chúng tôi quyết định dành nhiều thời gian hơn để tạo bảng đột phá. Các chức năng không thay đổi, nhưng có ít dây hơn và đột phá được ẩn bên dưới màn hình LCD.

Nếu bạn chọn sử dụng bảng đột phá, hãy lấy bảng nguyên mẫu 8x6 và cắt nó như thể hiện trên hình. Phần lớn hơn sẽ được sử dụng cho breakout và phần nhỏ hơn để tạo nguồn điện.

Hàn Arduino Nano vào bảng proto này.

Bước 8: Nối dây các kết nối

Chuẩn bị một số dây cáp và đi dây thiết lập, công tắc và kết nối của bạn với Nano theo sơ đồ.

Kể từ khi tôi bắt đầu sử dụng cáp xoắn đôi Ethernet - tôi đã quên mất việc đau đầu tìm nguồn dây cho các dự án của mình. Chúng có màu sắc khác nhau và có nhiều lõi nên không dễ bị vỡ. Điều duy nhất bạn cần lưu ý khi làm việc với chúng là quá trình hàn cần phải rất nhanh để không làm cháy lớp cách điện.

Lưu ý trên hình thứ hai cách các điện trở 100ohm được đấu dây cho các kết nối với loa.

Một số lưu ý về kết nối:

• Các nút Điều khiển Đen / Trắng được kết nối trực tiếp từ chân D2 / 3 với Nối đất vì các điện trở kéo lên bên trong được sử dụng trong Nano.
• A4 / 5 được kết nối với các chân I2C SDA / SCL. Điều này là cần thiết cho mô-đun LCD I2C.
• Loa phải được kết nối với D10 / 11 vì các chân này được bật PWM.
• Bạn nên thêm một đường dây đồng nhỏ làm thanh nối đất để kết nối tất cả các dây nối đất dễ dàng hơn (sẽ có khoảng 5 dây trong số chúng).

Bước 9: Nối các nút

Tất cả các nút Arcade được kết nối với một chân A1 thông qua một loạt các điện trở. A1 được thiết lập dưới dạng Kéo lên Tương tự Nội bộ. Đây là một trong những tính năng ít được biết đến của Arduino đã giúp chúng tôi tiết kiệm số lượng dây đi ra các nút.

Vì vậy, thiết lập diễn ra như sau: từ A1 đến nút đầu tiên thông qua điện trở 1k. Từ button1 đến button2 đến 10k. Từ button2 đến button3 đến 10k và từ button3 đến button4 đến 10k. Mỗi nút trên trạng thái "đóng" sẽ ngắn xuống Mặt đất. Vì đã có Nối đất trên mỗi nút cho đèn LED, chân thứ hai của mỗi công tắc được nối với đất từ đèn LED. Hãy xem sơ đồ để hiểu cách đấu dây.

Tại thời điểm này, cắm cáp Mini-USB vào Arduino Nano sẽ cho phép bạn chơi trò chơi sau khi tải lên bản phác thảo. Tất cả những gì bạn cần là một nguồn cung cấp năng lượng để làm cho trò chơi di động.

Bước 10: Lắp đặt pin

Tôi đã sử dụng hai tế bào 18650 tái chế từ pin máy tính xách tay đã chết. Đây là những cái có dung lượng thấp hơn (khoảng 600mAh) mà tôi không muốn sử dụng cho các ứng dụng tải cao hơn. Thiết bị không thực sự sử dụng nhiều năng lượng như vậy nên điều này sẽ đủ để chạy trò chơi trong nhiều ngày.

Pin được lắp trong một giá đỡ pin 18650 đôi và có một đầu nối để dễ dàng gắn vào nguồn điện.

Bước 11: Cài đặt Bộ mở rộng ổ cắm USB

Trò chơi sẽ có thể nạp tiền và nâng cấp phần mềm cơ sở mà không cần tháo gỡ. Vì vậy, tôi đã khoan một trong những khối để ẩn đầu nối Micro-USB.

Để mở rộng USB từ tường gạch sang Arduino Nano, tôi đã lấy cáp Mini-USB và cắt đầu USB-A (đầu nối USB lớn) và rút dây. Trong trường hợp của tôi, màu đỏ / đen là nguồn và trắng / xanh lá cây là kết nối D +/-.

D +/- cần được hàn vào lỗ cắm Micro-USB. Nguồn 5V và nối đất (đỏ / đen) cần phải đi qua nguồn điện.

Tại sao sự đột phá của Micro-USB lại được chọn nếu Nano sử dụng Mini-USB? Đơn giản vì Micro-USB có ở khắp mọi nơi trong các hộ gia đình của chúng ta - nó được sử dụng để sạc điện thoại và các thiết bị khác. Vì vậy, bạn sẽ có thể sạc trò chơi và nâng cấp firmware bằng cáp điện thoại của mình:-)

Bước 12: Tạo nguồn điện

Tôi lấy bảng nguyên mẫu nhỏ hơn và hàn ngay vào nó mô-đun bảo vệ và sạc pin TP4056 cũng như bộ tăng cường 5V.

Đầu vào TP4056 đi từ ổ cắm Micro-USB. Cáp pin được gắn vào chân TP4056 được đánh dấu là B +/-. Các chân được đánh dấu là OUT +/- sẽ chuyển sang nút chỉnh. Từ công tắc nút chỉnh, các kết nối +/- đi vào mô-đun tăng cường 5V và từ đầu ra tăng cường, các dây màu đỏ / đen từ cáp USB đã được tước bỏ được kết nối.

Hãy nhìn vào sơ đồ để hiểu hệ thống dây điện.

Bước 13: Epoxy cho Micro USB Breakout

Tôi đã sử dụng một số chất epoxy để sửa lỗi Micro-USB trong viên gạch Lego. Sau khi nó chữa khỏi, ổ cắm sẽ chắc chắn hơn ổ cắm được tìm thấy trong điện thoại di động, do đó bọn trẻ sẽ có thể sạc lại trò chơi và nó sẽ không bị hỏng.

Tôi khuyên bạn nên sử dụng epoxy đóng rắn nhanh cho phần này. Nếu bạn không có nó, hãy thêm một ít chất làm cứng vào nhựa và để yên một lúc.

Bước 14: Cài đặt công tắc Rocker, kết nối dây nguồn

Công tắc này rất lớn. Nó được thiết kế cho điện áp nguồn 250V. Nhưng tôi vẫn sử dụng mô hình này vì nó trông rất tuyệt và hoàn toàn phù hợp với một cánh cửa Lego City tiêu chuẩn. Vì vậy, tôi đã lắp công tắc vào tấm lắp và sau đó cố định tấm lên tường gạch bằng 2 vít (tường đã được khoan sẵn).

Ngoài ra, giờ đây cuối cùng cũng có thể lắp dây nịt cũng như lỗ cắm Micro-USB được gắn vào viên gạch Lego.

Bước 15: Đóng nắp

cắm cáp Mini-USB vào Arduino Nano được cố định vào nắp trên và đóng nắp.

Tôi đục sẵn 4 lỗ trên tường và dùng 4 vít để cố định phần trên vào hộp.

Bước 16: Mã

Phiên bản đầu tiên của trò chơi đã được viết bởi tôi, tiếp theo là 4 phiên bản mới từ người bạn Alex của tôi, người đã thêm 4 trò chơi nữa và làm sạch mã để hoàn thiện. Chúng tôi cũng sử dụng công việc của Reyboz cho âm thanh - mức độ âm thanh được tạo ra bằng cách sử dụng mã này thật đáng kinh ngạc so với những gì mặc định sử dụng thư viện Tone của Arduino.

Như đã đề cập, mã đã được tối ưu hóa trong nhiều tháng sau khi trẻ em thử nghiệm QA rộng rãi và hiện tại chúng tôi đã tải phiên bản 4 lên GitHub.

Phiên bản mới nhất của Mã nguồn:

Tất cả những gì bạn cần làm là cài đặt thư viện 1602 I2C LCD (có sẵn trong trình quản lý thư viện Arduino IDE) và sau đó tải lên mã của chúng tôi.

Đầu tiên, bạn tải lên button-calibration.ino và ghi lại trên một mảnh giấy về các giá trị mà mỗi Arcade Button tạo ra. Tập lệnh này cũng sẽ xóa EEPROM để các điểm cao nhất được đặt lại.

Sau đó, bạn thay đổi trong Game-Settings.h giá trị của các nút mà bạn đã hiệu chỉnh và tải lên tệp Lego-Games-Box.ino chính và bạn có thể bắt đầu chơi (miễn là bạn đã kết nối mọi thứ theo sơ đồ đã được đưa ra ở trên).

Lưu ý: nếu bạn đang tạo trò chơi này cho trẻ em, vui lòng xóa mục nhập cuối cùng trong Game-settings.h khỏi String GameTitle = {"Memory Game", "Reaction Game", "Tournament Game", "Melody Game", " Trò chơi chiến tranh hạt nhân "}; Mục cuối cùng này có các quy tắc trong đó mỗi người chơi chọn kẻ thù và có thể quá thù địch với trẻ em.

Bước 17: Video hướng dẫn chi tiết

Trong trường hợp bạn thấy dễ dàng hơn khi xem video thay vì đọc hướng dẫn, đây là phiên bản video của bản dựng này.

Bước 18: Quy tắc của trò chơi

Hiện tại đã có 5 trò chơi được triển khai. Nếu bạn có thêm ý tưởng về các trò chơi có thể được tạo bằng cách sử dụng hộp này - vui lòng cho chúng tôi biết trong phần bình luận. Tôi sẽ đi qua từng trò chơi giải thích các quy tắc và cách chơi.

Lật nút điều khiển ở bên cạnh để bật Hộp trò chơi Lego Arcade. Tất cả các trò chơi đều đi kèm với âm thanh từ trò chơi hoài cổ Mario. Khi khởi động, bạn sẽ nghe thấy giai điệu khởi động của trò chơi Mario.

Sau khi bắt đầu, bạn sẽ thấy trên màn hình LCD hiển thị trò chơi được chọn ngay bây giờ. Để thay đổi trò chơi, hãy nhấn vào nút màu đen.

Khi quyết định trò chơi nào bạn muốn chơi, chỉ cần nhấn vào nút Trắng để bắt đầu.

Nếu bạn muốn thoát khỏi trò chơi đang chạy - bạn cần nhấn vào nút màu đen.

Khi khởi động, bạn có thể tắt âm thanh (chế độ ban đêm) bằng cách nhấn vào nút màu đỏ.

Trò chơi trí nhớ (giống như "Simon-Says", tương tự như trò chơi Touch Me)

Các quy tắc đã được biết rõ và đơn giản. Trò chơi hiển thị cho bạn một chuỗi các nốt / đèn và bạn cần lặp lại nó. Mỗi lần thêm một âm / ánh sáng vào chuỗi. Bạn sống sót càng lâu, trí nhớ của bạn càng tốt. Nó rất tốt để rèn luyện trí nhớ ngắn hạn của trẻ em và người lớn.

Trò chơi phản ứng (tương tự như trò chơi Whack-a-Mole)

Bạn cần phải đủ nhanh để nhấn từng nút sáng lên. Bạn chơi càng lâu thì các nút sáng lên càng nhanh. Điều này rất tốt cho phản ứng đào tạo của trẻ em và người lớn.

Cuộc thi / Trò chơi cạnh tranh (dành cho 2-4 người chơi)

Bạn được cung cấp 5 vòng. Mọi người phải nhấn nút của mình thật nhanh sau khi tín hiệu được đưa ra (điệu tiền từ Mario). Ai nhấn nút đầu tiên sẽ thắng vòng. Số trận thắng được tính khi kết thúc 5 hiệp và công bố người thắng cuộc.

Trò chơi Giai điệu (Chế độ Đẩy và Chơi miễn phí cho trẻ mới biết đi và trẻ nhỏ hơn)

Điều này rất tuyệt vời cho trẻ mới biết đi - nó phát các giai điệu xen kẽ khi bạn nhấn và giữ một nút. Các quy tắc của trò chơi này là - KHÔNG CÓ QUY TẮC. Bạn có thể nhấn bất kỳ nút nào và nó sẽ phát ra âm thanh.

Trò chơi chiến tranh (dành cho 2-4 người lớn)

Bạn tôi, Alex, người đã lập trình các phiên bản hậu quả của hộp trò chơi này đã nảy ra ý tưởng cho trò chơi này trong cuộc khủng hoảng Trump / Kim về việc ai có nút hạt nhân lớn hơn. Các quy tắc cần có một video riêng để giải thích (bạn có thể tìm thấy nó ở đây và ở đây) nhưng tóm lại, bạn chọn số lượng người chơi ở đầu và trong mỗi vòng, mỗi người chọn kẻ thù của mình. Khi mọi người đã chọn kẻ thù của mình, tên lửa bắt đầu bay. Người đã được chọn làm kẻ thù có một vài khoảnh khắc để nhấn nút để gửi tên lửa giao nhau và cứu đất nước của mình. Các vòng tiếp tục cho đến khi chỉ còn một nước.

Bước 19: Kết quả cuối cùng

Chúng tôi là 3 người bạn đã dành thời gian để xây dựng trò chơi cho những đứa trẻ của chúng tôi. Chúng tôi thực sự hy vọng bạn sẽ thích trò chơi đến mức bạn sẽ xây dựng phiên bản của riêng mình bằng cách sử dụng các hướng dẫn này. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc đề xuất nào - vui lòng đăng chúng trong phần bình luận.

Giải nhì cuộc thi Game Life