صندوق ألعاب Arduino Arcade Lego: 19 خطوة (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

إذا كان لديك أطفال ، فمن المحتمل أنك تواجه نفس المشكلات التي واجهناها مع مجموعات Lego التي اشتريتها لهم. يتجمعون ويلعبون معهم ولكن بعد فترة تتحول المجموعات إلى كومة واحدة من الطوب. يكبر الأطفال ولا تعرف ماذا تفعل بهذه الكومة.

قررنا إعادة تدوير قطع الليغو غير المرغوب فيها وإنشاء لعبة أركيد.

هذا الدليل خطوة بخطوة هو نتيجة لعدة أشهر من العمل لجعل اللعبة قابلة للتكرار ومنخفضة التكلفة للغاية. يمكن لأي شخص أن يعيد هذا المشروع! تمت كتابة الكود بطريقة لا تحتوي على تبعيات وسيتم تجميعها على أي لوحة Arduino. وبالطبع تم اختبار الألعاب بشكل مكثف من قبل أطفالنا:-)

كيف تختلف هذه اللعبة عن العديد من الألعاب الأخرى التي تم نشرها من قبل؟

بادئ ذي بدء ، هناك 5 ألعاب مضمنة فيه:

• لعبة الذاكرة (تشبه لعبة "Simon-Says" لعبة Touch Me)
• لعبة رد الفعل (على غرار لعبة Whack-a-Mole)
• لعبة مسابقة / مسابقة (لشخصين إلى 4 لاعبين)
• لعبة اللحن (وضع الدفع والتشغيل المجاني للأطفال الصغار والصغار)
• لعبة حرب (لشخصين إلى 4 أشخاص بالغين)

ثانيًا ، له تصميم رائع (من وجهة نظرنا) ويمكن تكراره بسهولة.

وثالثًا ، إنها صديقة للأرض لأنها تتيح لك إعادة تدوير البلاستيك.

يوجد في نهاية هذا الدليل أيضًا مقطع فيديو خطوة بخطوة في حال كنت تفضل تنسيق الفيديو.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

إذا كنت تحب هذا المشروع ولكن ليس لديك كومة من قطع الليغو غير المرغوب فيها ، فالأسهل هو شراء مجموعة ليجو كلاسيك 10704 مع 900 قطعة بداخلها.

فيما يلي قائمة بالعناصر التي ستحتاجها لإنشاء هذا المشروع:

• 1 كجم (2 رطل) من مكعبات Lego غير المرغوب فيها (أو أحجار مشابهة من ماركة أخرى مثل Mega Bloks)
• لوحة قاعدية مقاس 25 × 25 سم لـ Lego (أو ما شابه ذلك من ماركة أخرى). تحتوي قاعدة Lego على 32 × 32 نقطة. إذا لم يكن لديك - تكلف القاعدة حوالي 3 دولارات متضمنة. طابع بريد إذا كنت تشتري عبر الإنترنت (عبارة البحث "32 25 كتلًا")
• قطعة زجاج شبكي 30 × 30 سم (بسمك 5 أو 6 مم)
• 4 × أزرار ضغط كبيرة بحجم 60 مم على شكل أركيد (أوصي باللون الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر) (مصطلح البحث عن المتاجر عبر الإنترنت: "زر أركيد 60 مم"). هم أغلى عنصر في هذا البناء بحوالي 2 دولار لكل منهما.
• 2 × زر ضغط مؤقت يبلغ قطره 16 مم (أوصي بالأبيض والأسود) (مصطلح البحث: "زر ضغط 16 مم")
• مفتاح التشغيل / إيقاف التشغيل المتأرجح مقاس 27x21 مم (أوصي باللون الأحمر الشفاف مع 4 دبابيس) (مصطلح البحث: "مفتاح الروك 16A")
• اردوينو نانو
• 1602 شاشة LCD ووحدة اتصال I2C
• مكبرات صوت 2 × 4ohm 5W ، بحجم 30 × 70 مم (يمكنك استخدام أي مكبرات صوت صغيرة أخرى ولكن رسم CAD يتم من أجل 30 × 70 مم)
• لوحة نموذجية 8 × 6 سم أو لوح توصيل 830 دبوس
• 2x18650 بطاريات قابلة لإعادة الشحن (يمكن إعادة تدويرها من بطارية الكمبيوتر المحمول الميتة)
• حامل بطارية مزدوج 18650 (مصطلح البحث: "حامل 2 × 18650")
• جهاز التحكم بالشحن TP4056 وواقي التفريغ
• محول تصعيد 5 فولت (أصغر 500 مللي أمبير سيفعل)
• أشياء صغيرة: بعض الأسلاك ، كبل USB صغير أو قابس DIY ، مقبس Micro-USB عند كسر PCB ، مسامير / صواميل / غسالات M3 ، 4 × براغي غطاء علوي

• المقاومات:

  • 6 × 100 أوم
  • 1 × 1 ك
  • 3 × 10 كيلو

الخطوة الثانية: بناء الصندوق

هذا هو أسهل جزء من المشروع يمكنك تفويضه لأطفالك.

خذ اللوح الأساسي من Lego 32x32 وقم بتركيب الجدران باستخدام الأجزاء المعاد تدويرها. يجب أن يكون لديك حوالي 9 طبقات في المجموع. اخترنا اللون الرمادي الفاتح للقاعدة بحيث تكون جدران القرميد ذات اللون العشوائي هي المحور الرئيسي.

لن يكون أي مربع مماثل. كن مبدعًا عند بناء الطبقات. أعد تدوير حتى الأجزاء الصغيرة - تبدو رائعة. كما تبدو الأشكال غير المنتظمة لطيفة أيضًا. أضف النوافذ والزجاج الأمامي من السيارات والأبواب والصناديق.

يجب أن يحتوي الصندوق على باب Lego واحد بالحجم الكامل على الأقل. هذا ضروري لتثبيت المفتاح المتأرجح في الحائط.

الخطوة 3: عمل الغطاء العلوي

الغطاء العلوي مصنوع من زجاج شبكي 5 أو 6 مم (لوح أكريليك شفاف). قم بتنزيل رسم CAD ، وضعه على محرك أقراص USB وانتقل إلى أقرب متجر CNC - سيقومون بطحنه من أجلك. يتضمن رسم CAD أيضًا لوحة تثبيت مفتاح التبديل المتأرجح (انظر الموافقة المسبقة عن علم).

سوف تحتاج إلى عمل بعض اللمسات الأخيرة من اللوحة العلوية. قم بتشذيب الحواف بالورق الرملي وكتلة خشبية. قم أيضًا بحفر الثقوب لتركيب السماعات وشاشة 1602. تتطلب شاشة 1602 أيضًا مثلثًا صغيرًا مضروبًا على جانب نافذة LCD في لوح الأكريليك (انظر الصورة). لقد فعلت ذلك بنصف العمق باستخدام الأداة الدوارة (dremel) وقطعة صغيرة من جهاز التوجيه.

الخطوة 4: أضف جميع المكونات إلى الغطاء العلوي

قم بتثبيت الأزرار الأربعة الكبيرة ، وزرَي تغيير / تحديد اللعبة ، وسماعتين ووحدة 1602 LCD + I2C. كل شيء مثبت بمسامير M3 + غسالات وصواميل M3 في الخلف.

قبل تثبيت أزرار الممرات - قم بإزالة حوامل مصابيح LED. ستحتاج إلى تعديلها قليلاً - انظر الخطوة التالية.

الخطوة 5: تعديل مصابيح LED في أزرار Arcade

تم تصميم أزرار الممرات هذه للعمل عند 12 فولت. سيعملون بجهد 5 فولت وهو الجهد الافتراضي لهذا المشروع لكنهم سيكونون خافتين للغاية. لذلك قمت بإزالة مآخذ LED من أزرار الممرات ، وأخرجت حاملات LED وأزلت مصابيح LED بالمقاومات. تحتاج المقاومات التي تبلغ قوتها 460 أوم إلى فكها واستبدالها بـ 100 أوم. بمجرد الانتهاء من ذلك ، قمت بتجميع كل شيء مرة أخرى وقمت بتثبيت مصابيح LED مع حاملات في الأزرار.

الخطوة 6: (اختياري) تسميات أزرار التحكم

ربما لاحظت التسميات على زري التحكم. لم يكن لديهم الإصدار الأول من الإصدار ولكنني قررت إضافتهم عندما كررت الإنشاء مرة أخرى.

كلا الزرين لهما وظائف متعددة حسب حالة اللعبة. يبدأ الزر الأبيض اللعبة المحددة أو يؤكد الاختيار أثناء بعض الألعاب. الزر الأسود يغير اللعبة المحددة أو يخرج أثناء اللعبة.

لإنشاء ملصقات دائرية ، تحتاج إلى لوح ألومنيوم رفيع (بسماكة 1 مم كحد أقصى) ، ومثقاب منشار الثقب ، ومثقاب متدرج ، ولكمات للأحرف (انظر الصورة). أولا قطع الدائرة باستخدام ثقب المنشار. ثم تقوم بتكبير القطر الداخلي بالقطعة المتدرجة ثم تستخدم لكمات الحروف لإنشاء ملصقات. لجعل الحروف أكثر وضوحًا ، استخدم علامة سوداء دائمة (شارب).

الخطوة 7: عمل لوحة الاختراق

لديك خياران فقط. إما لاستخدام لوح التجارب وسلك Arduino مع الكابلات من خلال اللوح أو لتثبيت فاصل صغير في الجزء الخلفي من لوحة LCD.

بالنسبة للبناء الأول ، استخدمنا اللوح (انظر الصورة). بالنسبة للبنية الثانية ، قررنا قضاء المزيد من الوقت في إنشاء لوحة فرعية. لا تتغير الوظيفة ، ولكن هناك عدد أقل من الأسلاك ويكون الاختراق مخفيًا أسفل لوحة LCD.

إذا اخترت استخدام لوحة الاختراق ، فاخذ لوحة النموذج الأولي 8x6 وقم بقصها كما هو موضح في الصورة. سيتم استخدام جزء أكبر للكسر وأصغر لإنشاء مصدر طاقة.

جندى Arduino Nano على هذه اللوحة الأولية.

الخطوة 8: توصيل الأسلاك

قم بإعداد بعض الكابلات وقم بتوصيل الإعداد والمفاتيح والتوصيلات بـ Nano وفقًا للرسم التخطيطي.

منذ أن بدأت في استخدام كبلات Ethernet المزدوجة الملتوية - لقد نسيت الصداع حيث يمكنني الحصول على مصدر الأسلاك لمشاريعي. إنها ذات ألوان مختلفة ومتعددة النواة بحيث لا تنكسر بسهولة. الشيء الوحيد الذي تحتاج إلى الاهتمام به عند العمل معهم هو أن اللحام يجب أن يكون سريعًا جدًا حتى لا تحرق العزل.

لاحظ في الصورة الثانية كيف تم توصيل مقاومات 100 أوم للتوصيلات بالسماعات.

ملاحظات قليلة على الاتصالات:

• يتم توصيل أزرار التحكم باللونين الأسود / الأبيض من المسامير D2 / 3 مباشرة إلى الأرض نظرًا لاستخدام مقاومات السحب الداخلية في Nano.
• يتم توصيل A4 / 5 بدبابيس I2C SDA / SCL. هذا مطلوب لوحدة LCD I2C.
• يجب توصيل مكبرات الصوت بـ D10 / 11 لأن هذه المسامير ممكّنة لـ PWM.
• يوصى بإضافة خط نحاسي صغير كقضيب أرضي لتسهيل توصيل جميع الأسلاك الأرضية (سيكون هناك حوالي 5 منها).

الخطوة 9: توصيل الأزرار

جميع أزرار Arcade متصلة بدبوس واحد A1 من خلال سلسلة من المقاومات. يتم إعداد A1 على أنه سحب تناظري داخلي. هذه إحدى الميزات غير المعروفة في Arduino والتي ساعدتنا في توفير عدد الأسلاك الخارجة من الأزرار.

لذلك يتم الإعداد على النحو التالي: من A1 إلى الزر الأول من خلال المقاوم 1k. من button1 إلى button2 خلال 10 كيلو. من button2 إلى button3 إلى 10k ومن button3 إلى button4 عبر 10 كيلو. كل زر على "إغلاق" حالة قصيرة على الأرض. نظرًا لوجود أرضي بالفعل على كل زر لمصابيح LED ، يتم توصيل الدبوس الثاني لكل مفتاح بالأرض من مؤشر LED. ألقِ نظرة على الرسم التخطيطي لفهم الأسلاك.

في هذه المرحلة ، يجب أن يسمح لك توصيل كابل Mini-USB في Arduino Nano بلعب اللعبة بعد تحميل الرسم التخطيطي. كل ما تحتاجه هو مصدر طاقة لجعل اللعبة محمولة.

الخطوة العاشرة: تركيب البطاريات

لقد استخدمت خليتين معاد تدويرهما 18650 من بطاريات الكمبيوتر المحمول الميتة. هذه سعة أقل (حوالي 600 مللي أمبير) لم أرغب في استخدامها لتطبيقات تحميل أعلى. لا يستخدم الجهاز حقًا هذا القدر من الطاقة ، لذا يجب أن يكون هذا كافيًا لتشغيل اللعبة لعدة أيام.

يتم تثبيت البطاريات في حامل بطارية مزدوج 18650 ويوجد موصل لسهولة التوصيل بمصدر الطاقة.

الخطوة 11: تثبيت موسع مقبس USB

يجب أن تكون اللعبة قادرة على إعادة الشحن وترقية البرامج الثابتة دون التفكيك. لذلك قمت بحفر إحدى الكتل لإخفاء موصل Micro-USB.

لتمديد USB من جدار القرميد إلى Arduino Nano ، أخذت كابل Mini-USB وقطعت طرف USB-A (موصل USB الكبير) وجردت الأسلاك. في حالتي ، كان اللون الأحمر / الأسود عبارة عن طاقة والأبيض / الأخضر عبارة عن اتصالات D +/-.

D +/- بحاجة إلى أن يتم لحامها على فاصل Micro-USB. يحتاج 5V والأرضي (أحمر / أسود) إلى المرور عبر مصدر الطاقة.

لماذا تم اختيار اختراق Micro-USB إذا كان Nano يستخدم USB الصغير؟ ببساطة لأن Micro-USB موجود في كل مكان في منازلنا - يتم استخدامه لشحن الهواتف والأجهزة الأخرى. لذلك ستتمكن من شحن اللعبة وترقية البرامج الثابتة باستخدام كابل هاتفك:-)

الخطوة 12: عمل مصدر الطاقة

أخذت لوحة النموذج الأولي الأصغر ولحمت بها شاحن البطارية TP4056 ووحدة الحماية وأيضًا الداعم 5 فولت.

ينتقل الإدخال إلى TP4056 من مقبس Micro-USB. يتم توصيل كبل البطارية بدبابيس TP4056 المميزة بعلامة B +/-. الدبابيس التي تم تحديدها على أنها OUT +/- ستدخل في المفتاح المتأرجح. من مفتاح الروك ، تنتقل التوصيلات +/- إلى وحدة التعزيز 5 فولت ومن خرج المعزز ، يتم توصيل الأسلاك الحمراء / السوداء من كبل USB المجرد.

ألق نظرة على الرسم التخطيطي لفهم الأسلاك.

الخطوة 13: Epoxy the Micro USB Breakout

لقد استخدمت بعض الإيبوكسي لإصلاح اندلاع Micro-USB في لبنة Lego. بعد أن يعالج ، سيكون المقبس أقوى من الموجود في الهواتف المحمولة حتى يتمكن الأطفال من إعادة شحن اللعبة ولن ينكسر.

أوصي باستخدام الايبوكسي سريع العلاج لهذا الجزء. إذا لم يكن لديك ، أضف القليل من مادة التقوية إلى الراتينج واتركه لفترة من الوقت.

الخطوة 14: قم بتثبيت مفتاح Rocker ، قم بتوصيل Power Harness

هذا التبديل ضخم. إنه مصمم لجهد كهربائي 250 فولت. لكنني ما زلت أستخدم هذا النموذج لأنه يبدو رائعًا ويتناسب تمامًا مع باب Lego City القياسي. لذلك قمت بإدخال المفتاح في لوحة التركيب ثم قمت بتثبيت اللوحة على جدار القرميد باستخدام المسامير اللولبية (تم حفر الجدران مسبقًا).

كما يمكن الآن تثبيت الحزام أخيرًا بالإضافة إلى كسر Micro-USB الذي تم إيبوكسيته في لبنة Lego. لاحظ كيف تم استخدام بعض الطوب الإضافي لإرفاق المكونات بالقاعدة.

الخطوة 15: إغلاق الغطاء

أدخل كابل USB الصغير في Arduino Nano المثبت بالغطاء العلوي وأغلق الغطاء.

لقد قمت بحفر 4 ثقوب في الجدران مسبقًا واستخدمت 4 براغي لإصلاح الجزء العلوي من الصندوق.

الخطوة 16: الكود

تمت كتابة الإصدار الأول من اللعبة من قبلي متبوعًا بـ 4 إصدارات جديدة من صديقي Alex الذي أضاف 4 ألعاب أخرى وقام بتنظيف الكود إلى حد الكمال. استخدمنا أيضًا عمل Reyboz للأصوات - مستوى الصوت الناتج باستخدام هذا الرمز مذهل مقارنة بما يأتي افتراضيًا باستخدام مكتبة Tone في Arduino.

كما ذكرنا ، تم تحسين الكود لأشهر بعد اختبار شامل لضمان الجودة من قبل الأطفال وحاليًا قمنا بتحميل الإصدار 4 إلى GitHub.

أحدث إصدار من كود المصدر:

كل ما عليك فعله هو تثبيت مكتبة 1602 I2C LCD (متوفرة في مدير مكتبة Arduino IDE) ثم تحميل الكود الخاص بنا.

أولاً ، تقوم بتحميل button-calibration.ino وتسجيل القيم التي ينتجها كل زر Arcade على قطعة من الورق. سيؤدي هذا البرنامج النصي أيضًا إلى محو EEPROM بحيث تتم إعادة تعيين أعلى الدرجات.

بعد ذلك تقوم بتغيير في Game-Settings.h قيم الأزرار التي قمت بمعايرتها وتحميل ملف Lego-Games-Box.ino الرئيسي ويمكنك بدء اللعب (بشرط أن تقوم بتوصيل كل شيء وفقًا للتخطيط الذي تم تقديمه أعلاه).

ملاحظة: إذا كنت تريد إنشاء هذه اللعبة للأطفال ، فالرجاء إزالة آخر إدخال من String GameTitle = {"Memory Game"، "Reaction Game"، "Tournament Game"، "Melody Game"، "Game-settings" لعبة الحرب النووية "}؛ يحتوي هذا الإدخال الأخير على قواعد حيث يختار كل لاعب الأعداء وقد يكون عدائيًا جدًا للأطفال.

الخطوة 17: فيديو إرشادي مفصل

إذا وجدت أنه من الأسهل مشاهدة الفيديو بدلاً من قراءة التعليمات ، فإليك إصدار الفيديو لهذا الإصدار.

الخطوة 18: قواعد اللعبة

تم تنفيذ 5 ألعاب حاليًا. إذا كان لديك المزيد من الأفكار حول الألعاب التي يمكن إنشاؤها باستخدام هذا المربع - فيرجى إخبارنا بذلك في التعليقات. سأستعرض بإيجاز كل لعبة لشرح القواعد وكيفية اللعب.

اقلب مفتاح الروك على الجانب لتشغيل Lego Arcade Games Box. جميع الألعاب مصحوبة بأصوات لعبة ماريو الحنين. عند بدء التشغيل ، يجب أن تسمع لحن بدء التشغيل الخاص بلعبة ماريو.

بمجرد البدء ، سترى على شاشة LCD اللعبة التي تم تحديدها الآن. لتغيير اللعبة اضغط على الزر الأسود.

عندما تقرر اللعبة التي ترغب في لعبها ، فقط اضغط على الزر الأبيض للبدء.

إذا كنت ترغب في الخروج من اللعبة قيد التشغيل بالفعل - فأنت بحاجة إلى الضغط على الزر الأسود.

عند بدء التشغيل ، يمكنك إيقاف تشغيل الأصوات (الوضع الليلي) بالضغط على الزر الأحمر.

لعبة الذاكرة (تشبه لعبة "Simon-Says" لعبة Touch Me)

القواعد معروفة وبسيطة. تظهر لك اللعبة سلسلة من الملاحظات / الأضواء وتحتاج إلى تكرارها. في كل مرة يتم إضافة نغمة / ضوء واحد إلى التسلسل. كلما طالت مدة حياتك ، كانت ذاكرتك أفضل ، إنها ممتازة لتدريب الذاكرة قصيرة المدى للأطفال والكبار.

لعبة رد الفعل (على غرار لعبة Whack-a-Mole)

يجب أن تكون سريعًا بما يكفي للضغط على كل زر يضيء. كلما طالت مدة اللعب ، زادت سرعة إضاءة الأزرار. هذا واحد رائع لتدريب رد فعل الأطفال والكبار.

لعبة مسابقة / مسابقة (لشخصين إلى 4 لاعبين)

تحصل على 5 جولات. يجب على الجميع الضغط على زره بسرعة كبيرة بعد إعطاء الإشارة (لحن العملة من ماريو). من يضغط على الزر أولاً يفوز بالجولة. يتم احتساب عدد مرات الفوز في نهاية 5 جولات ويتم الإعلان عن الفائز.

لعبة اللحن (وضع الدفع والتشغيل المجاني للأطفال الصغار والصغار)

هذا الجهاز ممتاز للأطفال الصغار - فهو يعزف نغمات متناوبة عند الضغط مع الاستمرار على زر. بعد الاختبار الأولي مع الأطفال ، أدركنا أن طفلنا الأصغر الذي كان يبلغ من العمر عامًا واحدًا يريد حقًا اللعب ولكنه لا يفهم كيف. قواعد هذه الألعاب - لا توجد قواعد. يمكنك الضغط على أي زر وسوف يصدر أصوات.

لعبة حرب (لشخصين إلى 4 أشخاص بالغين)

جاء صديقي أليكس ، الذي قام ببرمجة الإصدارات اللاحقة من صندوق الألعاب هذا ، بفكرة هذه اللعبة أثناء أزمة ترامب / كيم حول من لديه الزر النووي الأكبر. تحتاج القواعد إلى مقطع فيديو منفصل للشرح (يمكنك العثور عليه هنا وهنا) ولكن باختصار ، يمكنك تحديد عدد اللاعبين في البداية وخلال كل جولة يختار كل شخص عدوه. بمجرد أن يختار الجميع عدوه ، تبدأ الصواريخ في التحليق. الشخص الذي تم اختياره كعدو لديه لحظات قليلة للضغط على الزر لإرسال صاروخ التقاطع وإنقاذ بلده. تستمر الجولات حتى يتبقى بلد واحد فقط.

الخطوة 19: النتيجة النهائية

نحن 3 أصدقاء قضينا الوقت لبناء اللعبة لأطفالنا. نأمل حقًا أن تعجبك اللعبة كثيرًا حتى تتمكن من إنشاء نسختك الخاصة باستخدام هذه التعليمات. إذا كان لديك أي أسئلة أو اقتراحات - يرجى نشرها في التعليقات.

الجائزة الثانية في مسابقة Game Life