لعبة Stackers Arcade: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

مرحبًا يا رفاق ، أريد اليوم أن أشارككم هذه اللعبة الرائعة التي يمكنك صنعها باستخدام مجموعة Ws2812b LEDs ومتحكم دقيق / FPGA. Behold Stack Overflow - تنفيذ أجهزتنا للعبة أركيد كلاسيكية. ما بدأ كمشروع مدرسي سرعان ما أصبح عملاً محببًا حيث بدأنا في قضاء المزيد والمزيد من الوقت في تطوير لعبتنا وتعلم المزيد منها (وإهمال دراساتنا في عملية xD). في النهاية ، كانت لعبتنا جيدة التصميم واستقبلت جيدًا من قبل مدرستنا لدرجة أنه تمت مصادرتها (كمواد تجريبية للدفعة التالية من الطلاب). حسنًا ، يمكننا دائمًا بناء واحدة ثانية. هيا بنا نبدأ!

إصدار اللعبة عبر الإنترنت:

الخطوة 1: ماذا تحتاج؟

المواد:

1. متحكم دقيق / كمبيوتر صغير / FPGA - يتم استخدام FPGA لتنفيذ منطق لعبتنا. اختر اللوحة الخاصة بك ، بالنسبة لمشروعنا ، نحن مطالبون باستخدام لوحة Mojo FPGA. بالنسبة للمبتدئين ، فهو نوع من اللوحات التي تستخدم الأجهزة لتنفيذ وظائفها بدلاً من الرموز. ومن ثم ، أود أن أقول إن مستواه منخفض نوعًا ما ومختلف تمامًا عما إذا كنت تستخدم Arduino أو Pi. إذا كنت تستخدم لوحات أخرى ، فيجب عليك كتابة التعليمات البرمجية الخاصة بك ، ولكن هذه اللعبة سهلة البرمجة ومهلاً! الآن يمكنك تعلم البرمجة أيضًا!

2. Ws2812b LEDs - هنا نستخدم مصابيح LED لإنشاء شاشة عرض لعبتنا. لا يمكن أن تكون صانعًا إذا لم تلمس Ws2812b قبل xD. إنه قابل للعنونة الفردية مما يعني أنه يمكنك قطع مصابيح LED الفردية ولصقها في أي تشكيل تريده. ويعني RGB أنه يمكنك إخراج أي لون تريده. علاوة على ذلك ، تم تطوير مكتبة FastLED - Arduino للتحكم في Ws2812b جيدًا. أوصي الناس باستخدام Arduino بدلاً من FPGA إذا لم يكن لديك واحد. يمكنك شراء مصابيح LED من Taobao / Amazon ولكننا اشترينا مصابيحنا من برج Sim Lim في سنغافورة.

3. الخشب - للغلاف الخارجي استخدمنا خشب رقائقي بسمك 1 سم وللمصفوفة LED استخدمنا خشب رقائقي بسمك 0.3 سم. وجدنا توريدنا من الخشب الخردة من معمل فاب في مدرستنا.

4. أكريليك منتشر للضوء - بالنسبة لشاشتنا ، جربنا أنواعًا مختلفة من الأكريليك ووجدنا هذا الأكريليك المتجمد المسمى PL-422 وهو جيد بالفعل لنشر الضوء. إذا لم تتمكن من العثور على النموذج الدقيق ، فحاول البحث عن الأكريليك المصنفر. اشترينا منتجاتنا في Dama Plastics في سنغافورة.

5. لوح فوم - من أجل فصل كل بكسل فردي من الضوء ، كنا بحاجة إلى هيكل شبكي وهذه الرغوة هي المادة المثالية للقيام بذلك. اشترينا لوح إسفنجي بسمك 0.5 سم في مكتبة مدرستنا.

6. الزر الأحمر الكبير - حسنًا ، ليس من الضروري أن يكون لدينا مثل هذا الزر الأحمر الكبير ولكن من الجيد دائمًا أن يكون لديك زر يضغط عليه الأشخاص! xD اشتريناه في برج Sim Lim في سنغافورة.

أدوات:

1. غراء الخشب

2. لحام الحديد

3. جندى

4. الأسلاك. من الأفضل أن يكون لديك أسلاك ناعمة مقارنة بالأسلاك الأكثر صلابة. ونواة واحدة مقارنة بمتعددة النواة.

5. متجرد الأسلاك

6. قطع الأسلاك

7. حفر مع لقم الثقب 1mm

8. انتقل المنشار

9. المنشار باند

تصحيح:

1. وحدة إمداد الطاقة المتغيرة

2. راسم الذبذبات

الخطوة 2: النماذج الأولية السريعة

بالنسبة لمشروعنا ، استخدمنا نماذج أولية سريعة قبل بناء مصفوفة LED الخاصة بنا وبرمجة لعبتنا. والسبب في القيام بذلك هو أننا لا نريد بناء مصفوفة LED فقط لإدراك أن أكوادنا لا تعمل أو أن منطق لعبتنا معيب بطريقة ما.

على جانب الأجهزة ، في المرحلة الأولى ، اختبرنا للتو منطقنا في تغيير أنماط الإضاءة على مصفوفة LED البسيطة الخاصة بنا. بمجرد أن نختبر أن المنطق يعمل بشكل جيد ، ذهبنا بعد ذلك لقطع شرائط من 5 Ws2812b LEDs فقط لاختبار منطق لعبتنا مع صفوف مختلفة. بمجرد أن ينجح ذلك ، ننتقل بعد ذلك إلى تصنيع مصفوفة LED على نطاق واسع.

اختبرنا أيضًا عينات أكريليك مختلفة باستخدام LED قبل الاستقرار على PL-422 كأفضل موزع للضوء. وبالنسبة للهيكل الفاصل ، فقد اختبرنا أيضًا ارتفاعات مختلفة حتى ينتشر LED بالكامل. في النهاية ، أدركنا أن المربع 3 سم * 3 سم بارتفاع 4 سم هو الأفضل للنشر. بناءً على هذا الحجم الأمثل ، قررنا أيضًا حجم الخشب الرقائقي المطلوب لمصفوفة 5 × 11 LED من خلال ترك فجوة 0.5 سم للرغوة بين المربعات..

على جانب البرنامج ، نحاول أن نكون معياريين قدر الإمكان - نختبر أولاً ما إذا كان يمكن إضاءة مصابيح LED قبل المتابعة لإضافة وظيفة التحول ، ثم أخرى ، وقد تكون النتائج كارثية إذا لم تفعل ذلك. لقد تعلمنا هذا بالطريقة الصعبة حيث حاولنا برمجة اللعبة بأكملها في جزء كبير قبل أن ندرك أننا لا نستطيع تصحيحها. أوتش!

الخطوة 3: صنع الغلاف

بالنسبة للغلاف الخاص بنا ، اخترنا مظهر ومظهر آلة الآركيد الكلاسيكية. أولاً ، قمنا بقص بعض الخشب الرقائقي الرقيق لعمل نموذج أولي سريع للشكل لأنه من الأسهل والأسرع قطع الخشب الرقائقي الرقيق واختباره. بمجرد أن نكون راضين عن أبعادنا وشكلنا ، بدأنا في استخدام خشب رقائقي سميك لبناء الغلاف. استخدمنا منشار شريطي لقطع الخشب الرقائقي السميك ومنشار التمرير لقطع الأخشاب الرقيقة. بعد ذلك ، استخدمنا غراء الخشب للصقها معًا.

بالنسبة للجزء الخلفي من الخشب الرقائقي ، أردنا الوصول بسهولة إلى الإلكترونيات الموجودة بالداخل ، ومن ثم قمنا بتحويله إلى قطعة مثبتة في المكان يمكنك إزالتها بسهولة وقتما تشاء.

لإرفاق الزر ، قمنا أولاً برسم دائرة بحجم قطر المفتاح الصغير للزر (الجزء السفلي الطويل من الزر). ثم قمنا بحفر حفرة بالقرب من الحافة واستخدمنا منشار التمرير لرؤية دائرة من خلالها. ثم وضعنا الزر وقمنا بلفه.

قمنا أيضًا بقص قطعة رقيقة من الخشب الرقائقي كقاعدة لمصفوفة LED الخاصة بنا وفقًا للأحجام التي حسبناها من قبل.

ملاحظة: أعتذر عن عدم وجود عملية خطوة بخطوة. لم نوثق الخطوات بالكامل وبحلول الوقت الذي أدركنا فيه أننا بحاجة إلى توثيق الخطوات ، كان الغلاف قد تم بالفعل. الرسم التخطيطي أيضا ليس الأبعاد النهائية.

الخطوة 4: عمل مصفوفة LED

باستخدام القطعة الرقيقة التي قطعناها سابقًا ، نحدد أولاً موضع كل LED عن طريق رسم مربع بناءً على هيكل الرغوة الخاص بنا ورسم تقاطع في منتصف المربع باعتباره المكان الذي يجب أن نلصق فيه مؤشر LED. ثم نقوم أيضًا بحفر 3 فتحات صغيرة على كل جانب من جوانب LED حتى تأتي الأسلاك من خلالها ولحامها بكل مصباح LED.

نقوم بتسلسل كل صف من مصابيح LED بواسطة دبابيس Data In و Data Out الخاصة بهم ونلحم كل GND و VCC بسلك مشترك. ستنشئ البيانات الرائدة في أنماط الإضاءة لكل صف وقمنا بتوصيلها إلى pinout للميكروكونترولر / FPGA. يمكنك أيضًا لحام البيانات الأخيرة من صف واحد إلى البيانات الواردة البادئة لصف آخر. الطريقة التي يعمل بها Ws2812b LED هي أن كل LED يحتوي على IC الذي سيأخذ البيانات المطلوبة من السلك ويمرر الباقي إلى أسفل السلسلة. لقد أسسنا مؤشر LED الخاص بنا على Instructables رائعة أخرى (في الواقع ، قمنا بنسخها بالضبط! xD)

هنا نود أيضًا التأكيد على أهمية استخدام الأسلاك الناعمة. إذا كنت تستخدم أسلاكًا صلبة وصلبة لدبوس البيانات الرائد ، فإن ما يحدث هو أنه في كل مرة تقوم فيها بشد السلك ، فقد يسحب الحشو النحاسي الموجود على Ws2812b مما يؤدي إلى تدميره. في هذا المشروع ، قبل أن نتحول إلى الأسلاك اللينة ، قمنا بتدمير ما مجموعه 40 مصباحًا وهو 1/3 من مصابيح LED اللازمة لمشروعنا.

قابلة للتوجيه:

الخطوة 5: كتابة رموز اللعبة وأجهزة التصحيح

تعمل موجو على Lucid HDL ، وهي ليست اللغة الأكثر شعبية على الإطلاق. لا يمكننا العثور على أي مكتبات Ws2812b LED في Lucid لذلك لجأنا إلى كتابة مكتبتنا الخاصة ، وهي تجربة ممتعة للغاية. للقيام بذلك ، قمنا أولاً بتحليل الإشارة التي يتم تمريرها باستخدام مكتبة FastLED في Arduino وكتبنا رموزًا لتكرار ذلك. فيما يلي خدعة لتصحيح أخطاء الأجهزة ، يعد مرسمة الذبذبات مفيدًا جدًا لتحليل الإشارات ، سواء كان ذلك من خلال تصحيح أخطاء الإشارة التي لم تكن متأكدًا منها أو التحقق من الإشارات الأخرى ونسخها.

بعد كتابة مكتبة Ws2812b ، ننتقل بعد ذلك إلى رمز اللعبة ، واستخدمنا وظائف Bit shift لنقل كل كتلة إلى اليسار واليمين واستخدمنا Bitwise AND إلى ومربعات كل صف إلى الصف السابق. يمكنك أيضًا التفكير في تطبيق ذلك في Arduino ، والذي لا ينبغي أن يكون بهذه الصعوبة. حتى أننا قمنا بترميز شاشات الألعاب للمتعة!

تحتوي لعبتنا على مستويين ، وهما لعبة التراص المرئية (باللون الأخضر) والمستوى الثاني لعبة التراص غير المرئية (الأزرق).

حتى بعد أن كان لدينا رموز عمل ومصفوفة LED تعمل ، فإننا في بعض الأحيان ما زلنا نواجه مشكلات مثل وميض الأضواء أو تضيء الأضواء عندما لا ينبغي ذلك. عادة ما تكون المشكلة بسبب التأريض غير الصحيح أو مستوى مصدر الطاقة أو التداخل. هذا هو المكان الذي ستحتاج فيه إلى أدوات تصحيح أخطاء الأجهزة الأخرى مثل وحدة إمداد الطاقة المتغيرة للتحقق مما إذا كان مصدر طاقة Mojo / Arduino كافياً أو مرتفعًا جدًا. في تجربتي ، يحتوي Ws2812b على نطاق واسع جدًا من الفولتية العاملة من 2.8 فولت - 5 فولت. لدي هنا مقطع فيديو يُظهر أن الأضواء تشتعل بعد أن أزيد من القوة.

ومع ذلك ، كشف مزيد من الفحص أن لدينا بعض اللحام غير المناسب ، بعد إعادة لحامهم مرة أخرى ، تم حل مشكلتنا. قد تكون هناك أيضًا مشكلة في التدخل أو الحديث المتبادل ، ولكن لحسن الحظ ، لم نواجه أيًا منهم.

أكواد جيثب:

Arduino Bitwise Shift:

Arduino Bitwise AND:

الخطوة 6: وضع كل شيء معًا

لديك الغلاف ومصفوفة LED. حان الوقت الآن لتجميع كل شيء. أولاً ، نضع الرغوة في المقدمة ومصفوفة LED خلفها ونعدل الموضع. نظرًا لأن الرغوة تحتوي على احتكاك عالٍ جدًا ، فقد تم تركيبها فقط على شكل احتكاك بينما يتم لصق مصفوفة LED في مكانها على الساخن. بعد ذلك وضعنا الشاشة أمام الشبكة. ثم قمنا بتوصيل دبوس كل صف بالمتحكم الدقيق وبدأنا اللعب!:د

أحد الأشياء التي أحبه في هذا المشروع هو مرونته ، يمكنك دائمًا إعادة برمجة وحدة التحكم الدقيقة لتكون جزءًا من لعبة أخرى وتجربة شيء مثل صنع الرسوم المتحركة أو لعبة رد فعل. آمل أن تستمتعوا يا رفاق بصنع هذا وتعلم شيئًا لصنع هذا. GgEz!