Raspberry Pi Zero ilə təchiz edilmiş taxta LED oyun ekranı: 11 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:42

Bu layihə, retro oyunları oynamaq üçün qonaq otağına asanlıqla quraşdırıla bilən, 78x35 sm ölçüdə 20x10 piksel WS2812 əsaslı LED ekranı həyata keçirir. Bu matrisin ilk versiyası 2016 -cı ildə inşa edilmiş və bir çox insan tərəfindən yenidən qurulmuşdur. Bu təcrübə, matrisin yeni bir versiyasını qurmaq üçün bütün təkmilləşdirmələri yekunlaşdırmaq və indi instablesables.com saytına gətirmək üçün istifadə edilmişdir. Əsas yeni xüsusiyyətlər əvəzinə bir Raspberry Pi Zero yeniləməsi və Pi A plus bir Arduino istifadə etmək və əvvəlki böyük idarəedicini Bluetooth gamepad ilə əvəz etməkdir. Proqram, matris aparatına girişiniz olmasa belə, kompüterdə kodu inkişaf etdirməyə imkan verən simulyator da daxil olmaqla təkmilləşdirildi.

Bu LED matrisinin xüsusi bir xüsusiyyəti, LED -lər söndürüldükdə LED -i örtmək və gizlətmək üçün istifadə olunan xüsusi ağac örtükdür. Bu, qeyri-texnologiyalı insanların qəbul faktorunu çox artırır;-) Əlbəttə ki, bu xüsusi kaplama ölkənizdə yoxdursa, LED-ləri gizlətmək üçün akril kimi başqa bir yayılmış materialdan da istifadə edə bilərsiniz. Layihənin yenidən qurulmasını asanlaşdırmaq üçün gələcəkdə bəzi əsas hissələrin verilməsi də planlaşdırılır.

Təchizat:

• Raspberry Pi Zero W (bəzi uyğunlaşma ilə digər bütün modellər də işləyəcək)
• 200 LED/s (30 LED/m ilə WS2812B LED zolaqları)
• MAX7219 ilə 4x SPI LED matrisli ekran
• Kabellər
• Bluetooth gamepad (məsələn, bu Pimoroni -dən)
• Ən azı 5A gücündə 5V enerji təchizatı
• MDF ağac lazer kəsmə üçün
• Taxta kaplama və ya diffuziya akril lövhə
• Kondansatör, Rezistor
• Bəzi vintlər

Addım 1: Lazerlə kəsmə

Matrisin əsas quruluşu qalınlığı 3 mm olan MDF ağacından hazırlanmışdır və lazer kəsici ilə kəsilmişdir. Lazer kəsiciniz yoxdursa, ponoko.com və ya formulor.de kimi bir onlayn xidmətdən istifadə edə və ya ətrafınızdakı növbəti fablab/makerspace ilə əlaqə saxlaya bilərsiniz. Kartondan və ya digər yüngül materiallardan da istifadə etmək mümkündür, lakin əlavə edilmiş fayllar 3 mm qalınlığa uyğun dizayn edildiyindən daha incə və ya daha qalın materialların yenidən dizayn edilməsi lazımdır. Dizayn Fusion 360 -da hazırlanmışdır. Parçaların çoxu yalnız yerində sürüşdürülməklə bir -birinə yapışır, yalnız xarici haşiyələr kimi hissələrin bəziləri ağac yapışqanı ilə yapışdırılmalıdır. Yapışqan tətbiq etməzdən əvvəl matrisinizin tam işlədiyinə əmin olun! Ağac kaplama da yapışdırılmalıdır, amma bu, hər şeyin işlədiyini təmin etdikdən sonra son addımdır.

Arxa panelin sağ (aşağı) tərəfində, elektron komponentləri matrisə bağlamaq üçün kəsilmiş bir seqment var və kaplama yapışdırıldıqda hələ də bu komponentlərə girişi var.

Addım 2: LEDləri quraşdırın

LED zolaqları, Amazon, eBay və ya bütün dünyada digər onlayn mağazalarda satılan 30 ədəd 30 LED/m WS2812 zolaqdır. Bu, ümumiyyətlə mövcud olan ən ucuz ünvanlı LED şerididir. Başqa LED -lərdən istifadə etmək istəyirsinizsə, 30 LED/m məsafəni matrisə uyğun şəkildə uyğunlaşdırmalısınız. Lazer kəsilmiş seqmentlərdə LED eni 10 sm -ə uyğun kiçik kəsilmiş bölgələr var. Bu LED şeritlərin arxa tərəfində iki tərəfli lent var, buna görə dəqiq yerləşdirmədən sonra onları birbaşa MDF-yə yapışdıra bilərsiniz. Bantı istifadə etməzdən əvvəl hər zolağın düzgün istiqamətini yoxlayın (DIN-DOUT istiqaməti).

Kablolama nümunəsi bir ziq-zaqdır, buna görə matrisə yalnız bir giriş pimi var və kabel uzunluğu mümkün qədər qısadır. Gücün düzgün paylanması və matrisin üst hissəsindəki kabellərin sayının azaldılması üçün hər bir LED şeridi matrisin altındakı 5V və GND -yə qoşulur. 5V və GND xəttini paylamaq üçün tək tellərdən və ya prototipləşdirən PCB -lərdən istifadə edə bilərsiniz.

Addım 3: Montaj

Partlayış görünüşü, montaj üçün doğru parçaları müəyyən etməyə kömək edir. Yalnız addım-addım quraşdırma şəkillərini izləyin. Arxa planda uzun yan divarları və bəzi qısa divarları tutmaq üçün çarpaz quruluşlar var. Parçaları quraşdırmaqda probleminiz varsa, onu düzəltmək üçün qum kağızı istifadə edin.

Addım 4: Lehimləmə

Fərqli zolaqlar üçün elektrik xətlərini birlikdə lehimləməyin fərqli yolları var. Fərqli telləri lehimləmək üçün misdən bir tel və ya bir növ ümumi ray istifadə edə bilərsiniz. Bu vəziyyətdə, elektrik raylarını zolaqlara yönəltmək üçün prototip PCB parçaları istifadə edildi. WS2812B zolaqlarında, elektrik rayını ilk zolaq girişinə (şəklin sol tərəfi) bağlamaq üçün istifadə edə biləcəyiniz ayrı elektrik kabelləri artıq mövcuddur.

Addım 5: SPI Ekranını quraşdırın

Oyun skorlarını və mətni göstərmək üçün LED sürücüsü MAX7219 -a əsaslanan bir LED matris ekranı istifadə olunur. SPI (Serial Periferik İnterfeysi) vasitəsilə Raspberry Pi ilə əlaqələndirilir. Dörd 8x8 ekran, 32x8 piksel nöqtəli matrisli ekrana birləşdirilir. Məsələn, bu 8x8 piksellik ekranları satın ala bilərsiniz. eBay -də 32x8 piksellik birləşdirilmiş ekranlar da mövcuddur. Ayrıca fərqli rəng seçimləriniz var; bu halda qırmızı ekranlar istifadə olunurdu. SPI bir keçid registri kimi işlədiyi üçün, ekranlar, birinci matrisdəki məlumatları, ikincisinin məlumatlarına və sair şəkildə ekranın sağından başlayaraq ardıcıl olaraq bağlanır.

Bu ekran, birbaşa kaplama qatının arxasına yerləşdirildikdə, yalnız kənardan oxunur. Əks təqdirdə, yalnız qırmızı bir bulanıklıq görünür. Buna görə, arxa panelin səthi ilə matrisin səthi arasında 30 mm məsafədə olan arxa panelin kəsilmiş seqmentinin üstünə quraşdırmalısınız. Arxa panel və PCB -lər arasında itkin 19 mm -ni uyğunlaşdırmaq üçün qalan taxta parçalardan və vintlərdən istifadə etdim, ancaq hər hansı bir xarici ayırıcı da edə bilərsiniz.

Ekranın naqilləri 7 -ci addımda göstərilmişdir.

Addım 6: Pi qurun

Bu qurğuda bir Raspberry Pi Zero istifadə olunur. Hər hansı digər Raspberry Pi modelindən də istifadə edə bilərsiniz, ancaq inteqrasiya edilmiş WiFi və Bluetooth ilə yeniləri simsiz oyun qurğularına asanlıqla qoşulmağa və proqramlaşdırmanı asanlaşdırmağa imkan verir. Pi -ni arxa panelə vidalaşdırmaq üçün ən azı iki vida və kiçik arakəsmələrdən istifadə edərək təmin edə bilərsiniz.

Raspberry Pi Zero W üçün aşağıdakı sancaqlar istifadə olunur:

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

Bəzi insanlar LED -lər üçün GPIO18 -dən istifadə ilə bağlı problemləri bildirdi. Bu vəziyyətdə GPIO21 istifadə edin. Əgər belədirsə, 21 -ci sətirdəki kodu pixel_pin = board olaraq dəyişdirməlisiniz. D21.

WS2812B şeridi burada öz xüsusiyyətlərindən kənarda istifadə olunur. Normalda DIN -də 5V məntiq səviyyəsi tələb olunur, lakin Pi yalnız 3, 3V təmin edir. Əksər hallarda bu işləsə belə, bunu zolağınızla sınamalısınız. İşə yaramırsa, Pi və şerit arasında 74HCT245 və ya hər hansı digər 3V3 -dən 5V -ə qədər bir çevirici əlavə edə bilərsiniz.

Addım 7: Kabel və Güc Təchizatı

Kablolama sxemə uyğun olaraq aparılır. Enerji təchizatı 5V DC təchizatıdır.

Matrisin asanlıqla açılması/söndürülməsi üçün elektrik fişi ilə matris sxemləri arasında bir keçid əlavə edilir. Buna baxmayaraq, Raspberry Pi sərt söndürülməsini sevmədiyindən, matrisi dəyişdirməzdən əvvəl Gamepad vasitəsi ilə Pi -ni təhlükəsiz şəkildə bağlamaq üçün proqramda bir bağlama seçimi var.

LED şeridi DIN pin, bir Resistor vasitəsilə Pi -yə bağlanır, eyni zamanda enerji təchizatını tamponlamaq üçün böyük bir kondansatör (4700 uF) əlavə olunur. Daha ətraflı məlumat üçün Adafruit Überguide -ə baxın.

LEDlər LED başına maksimum 60mA cərəyan sərf edir, buna görə maksimum 200x60mA = 12A cərəyan mümkündür !!! Parlaqlığı azaldaraq və bütün LED -ləri tam ağ rəngdə istifadə etməsək, bu daha çox nəzəri bir dəyərdir, ancaq maksimum cərəyana çatılan koddan asılıdır. Buna görə kifayət qədər böyük bir enerji təchizatı seçmək çox vacibdir. Əksər tətbiqlər üçün 5V/5A (25W) gücündə bir enerji təchizatı kifayət etməlidir.

Arxa paneli Pi və Matrix ekranı ilə bərkitmək üçün bəzi kiçik taxta parçaları kənarlarında ovuşdurmaq və həmçinin arxa paneli yerində saxlamaq üçün vintlərdən istifadə etmək olar.

Addım 8: Pi qurun

1. Raspberrypi.org saytından ən son Raspbian lite şəklini yükləyin

2. SD karta kopyalayın, 8GB kifayətdir. Məsələn istifadə edə bilərsiniz. bunu etmək üçün etcher.

3. SD kartı ilə Pi yükləməzdən əvvəl WIFI və ssh girişi hazırlayın

4. SD kartı hər hansı bir kompüterə daxil edin, önyükleme qovluğu əlçatan olmalıdır

5. Aşağıdakı sətirləri wpa_supplicant.conf faylına kopyalayın (yoxdursa yaradın) və Wifi və bölgənizdən asılı olaraq parametrləri dəyişdirin

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

ölkə = ABŞ update_config = 1 şəbəkə = {ssid = "Ev Wifi" psk = "mypassword" key_mgmt = WPA-PSK}

6. Ssh girişini təmin etmək üçün açmaq üçün ssh adlı boş bir fayl əlavə edin (heç bir uzantı olmadan)

7. İndi SD kartı Raspberry Pi -yə daxil edin və yükləyin. Pi -nin IP ünvanını əldə etmək üçün wifi yönlendiricinizi yoxlayın

8. bir terminal (Linux, Mac) və ya məsələn istifadə edərək Pi ilə SSH bağlantısına başlayın. Windows üçün macun. 192.168.x.y əvəzinə Pi IP ünvanını daxil edin

ssh [email protected]

9. Pi -ni yeniləyin (bir az vaxt tələb olunur!)

sudo apt-get yeniləməsi

sudo apt-get yeniləmə

10. Pip və quraşdırma alətini quraşdırın

sudo apt-get python3-pip quraşdırın

sudo pip3 install -setuptools -u təkmilləşdirin

11. Neopixel sürücüsünü, ws281x lib, pygame və libsdl quraşdırın

sudo pip3 rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixel qurun

sudo pip3 install pygame sudo apt-get install libsdl1.2-dev sudo pip3 install-luma.led_matrix təkmilləşdirin

12. Raps-config çağıraraq SPI-ni aktivləşdirin, 5 Interfacing Options / P4 SPI / Enable-ə gedin.

sudo raspi-config

13. Bluetooth Gamepad əlavə edin

sudo bluetoothctl

[bluetooth] [bluetooth] -da# agent [bluetooth] -da# qoşula bilər# bluetooth -da tarama# cüt aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# etibar aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# əlaqə aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# çıx

aa: bb: cc: dd: ee: ff, bluetooth gamepadınızın MAC geyimidir. Bu ünvan "tarama" əmrini çağırdıqdan sonra göstərilməlidir. Bluetooth nəzarət cihazınızın cütləşməyə hazır olduğundan əmin olun, bunu necə edəcəyinizi nəzarətçi təlimatına baxın.

14. İndi sizə Pi vasitəsilə qoşula bilərsiniz, standart parol moruqdur (Windows istifadəçiləri Putty istifadə edə bilər):

ssh [email protected]

Addım 9: Python Kodu, Test və Simulator

Kod Github -da mövcuddur. games_pi_only.py və bütün bmp fayllarına ehtiyac var.

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

Kodun matrisi simulyasiya etmək üçün pygame istifadə edərək Pi xaricində simulyasiya rejimində çalışmaq imkanı var. Bu, matrisin aparatına birbaşa çıxışı olmayan yeni xüsusiyyətlər inkişaf etdirmək üçün çox faydalıdır. Bundan əlavə, ayıklama daha asandır. Simulyasiya rejimini aktivləşdirmək üçün PI sabitini təyin etməlisiniz (Satır 15):

PI = Yanlış

Bu simulyasiya rejimində, Bluetooth gamepad yerinə Klaviatura istifadə olunur. 1, 2, 3, 4 düymələri gamepadın A, B, X, Y ilə, istiqamətlər üçün ox düymələri ilə, başlanğıc üçün "s" lərlə və "x" hərfləri ilə müqayisə olunur. Kompüterinizdə inkişaf etdirmək üçün standart bir redaktor plus konsol və ya Micosoft Visual Studio Code və ya Jetbrain PyCharm kimi bəzi inteqrasiya olunmuş IDE -lərdən istifadə edə bilərsiniz.

Matrix və Raspberry Pi istifadə edirsinizsə, aşağıdakıları təyin etməlisiniz.

PI = Doğrudur

Kodu Raspberry Pi -yə kopyalamaq üçün scp əmrindən istifadə edə bilərsiniz (Windows WinSCP). Bir konsol pəncərəsi açın, Github fayllarını ehtiva edən qovluğa keçin və zəng edin

scp games_pi_only [email protected]:/home/pi

scp *.bmp [email protected]:/home/pi

sonra ssh vasitəsilə Pi -yə qoşulun (Windows istifadəçiləri Putty istifadə edə bilər):

ssh [email protected]

Uğurlu girişdən sonra zəng edərək python koduna başlaya bilərsiniz:

sudo python3 oyunları_pi_only.py

Kod düzgün işləyirsə, zəng edərək avtomatik başlamağı aktivləşdirə bilərsiniz:

sudo nano /etc/rc.local

və 0 çıxışından əvvəl aşağıdakı sətri əlavə edin:

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

Saxla (Ctrl+O) və Çıx (Ctrl+X)

Addım 10: Son Test və Kaplama

Kaplama ön tərəfə yapışdırılmadan əvvəl, bütün LEDlərin işlədiyini yoxlamaq üçün matris yoxlanılmalıdır. Kaplama yapışdırılmadan əvvəl bir şeyi düzəltmək daha asandır.

İstifadə olunan ağac kaplama, bir tərəfi kağızla örtülmüş və qalınlığı 0,1 mm olan Microwood adlı xüsusi ağcaqayın kaplama kağızdır. Kağız tərəfi standart sudan təmiz kağız yapışqan istifadə edərək birbaşa MDF üzərinə yapışdırıla bilər.

Addım 11: Nəticə

Əylən və oyundan zövq alın!

2020 Raspberry Pi Yarışmasında Böyük Mükafat