Ipakita ang Wooden LED Gaming Display Pinapagana ng Raspberry Pi Zero: 11 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:09

Napagtanto ng proyektong ito ang isang 20x10 pixel na WS2812 batay sa LED display na may sukat na 78x35 cm na maaaring mai-install nang madali sa sala upang maglaro ng mga retro game. Ang unang bersyon ng matrix na ito ay itinayo noong 2016 at itinayong muli ng maraming iba pang mga tao. Ang karanasang ito ay ginamit upang kabuuan ang lahat ng mga pagpapabuti upang makabuo ng isang bagong bersyon ng matrix at dalhin ito ngayon sa instructables.com. Pangunahing mga bagong tampok ay ang pag-update sa isang Raspberry Pi Zero sa halip na paggamit at Pi A kasama ang isang Arduino at pinapalitan ang dating malaking controller sa isang gamepad ng Bluetooth. Gayundin ang software ay napabuti kasama ang simulator, na nagbibigay-daan sa iyo upang paunlarin ang code sa isang computer kahit na wala kang access sa matrix hardware.

Ang isang espesyal na tampok ng LED matrix na ito ay ang espesyal na veneer ng kahoy, na ginagamit upang masakop ang LED at upang maitago ang mga ito, kapag ang mga LED ay hindi pinagana. Masidhi nitong nadagdagan ang kadahilanan ng pagtanggap ng mga di-tech na tao;-) Siyempre, kung ang espesyal na pakitang-pakinitang ito ay hindi magagamit sa iyong bansa, maaari mo ring gamitin ang ilang iba pang nagkakalat na materyal tulad ng acrylic upang itago ang mga LED. Plano rin na magbigay ng ilang pangunahing bahagi sa hinaharap upang mas madali itong maitaguyod muli ang proyekto.

Mga Pantustos:

• Raspberry Pi Zero W (na may ilang pagbagay, gagana rin ang lahat ng iba pang mga modelo)
• 200 LED / s s (WS2812B LED guhitan na may 30 LED / m)
• 4x SPI LED matrix display na may MAX7219
• Mga kable
• Bluetooth gamepad (hal. Ito mula sa Pimoroni)
• Power Supply 5V na may hindi bababa sa 5A
• MDF kahoy para sa paggupit ng laser
• Wooden veneer o diffusion acrylic plate
• Kapasitor, Resistor
• Ang ilang mga turnilyo

Hakbang 1: Laser Cutting

Ang batayang istraktura ng matrix ay gawa sa MDF na kahoy na may kapal na 3mm at pinutol ng isang pamutol ng laser. Kung wala kang pagmamay-ari ng isang pamutol ng laser, maaari kang gumamit ng isang serbisyong online tulad ng ponoko.com o formulor.de o makipag-ugnay sa susunod na fablab / makerspace sa iyong kapaligiran. Posible ring gumamit ng karton o iba pang mga mas magaan na materyales ngunit ang naka-attach na mga file ay disenyo para sa kapal ng 3mm, kaya't ang mas payat o mas makapal na mga materyales ay nangangailangan ng isang muling disenyo ng mga file. Ang disenyo ay ginawa sa Fusion 360. Karamihan sa mga bahagi ay nagkakasama lamang sa pag-slide sa mga ito sa lugar, ilan lamang sa mga bahagi tulad ng panlabas na hangganan ang dapat na nakadikit gamit ang pandikit na kahoy. Tiyaking ang iyong matrix ay ganap na gumagana bago mag-apply ng anumang pandikit! Gayundin ang kahoy na pakitang-tao ay dapat na nakadikit, ngunit ito ang huling hakbang pagkatapos matiyak na gumagana ang lahat.

Sa kanang (ibabang) bahagi ng backplane, mayroong isang hiwa ng segment upang ma-secure ang mga elektronikong sangkap sa matrix at may access pa rin sa mga sangkap na ito kapag nakadikit ang pakitang-tao.

Hakbang 2: Mag-install ng mga LED

Ang mga LED stripe ay karaniwang 30 LED / m WS2812 guhitan, na magagamit sa Amazon, eBay o iba pang mga online na tindahan sa buong mundo. Karaniwan din itong ang pinakamurang addressable na LED stripe na magagamit. Kung nais mong gumamit ng iba pang mga LEDs, kailangan mong tiyakin ang distansya ng 30 LED / m upang magkasya sa pattern ng matrix. Ang mga lasercutted na segment ay may maliit na pinutol na mga rehiyon upang magkasya sa LED na lapad ng 10 cm. Ang mga LED stripe na ito ay may dobleng panig na tape sa kanilang likuran, kaya maaari mo lamang idikit ang mga ito nang direkta sa MDF pagkatapos ng tumpak na pagpoposisyon. Suriin ang tamang oryentasyon ng bawat guhit bago gamitin ang tape (direksyon na DIN-DOUT).

Ang pattern ng kable ay isang zig-zag kaya sa dulo, mayroon lamang isang input pin sa matrix at ang haba ng cable ay kasing ikli hangga't maaari. Upang maayos na ipamahagi ang lakas at bawasan ang pag-cabeling sa tuktok ng matrix, ang bawat guhit ng LED ay konektado sa 5V at GND sa ilalim ng matrix. Maaari mong gamitin ang alinman sa solong mga wires o prototyping PCB upang ipamahagi ang linya ng 5V at GND.

Hakbang 3: Assembly

Ang view ng pagsabog ay tumutulong upang makilala ang mga tamang piraso para sa pagpupulong. Sundin lamang ang mga sunud-sunod na larawan ng pag-install. Ang backplane ay may mga istrakturang krus upang hawakan ang mga mahabang pader sa gilid at ilan sa mga maiikling pader. Kung mayroon kang mga problema sa pag-install ng mga piraso, gumamit ng papel na buhangin upang ayusin ito.

Hakbang 4: Paghihinang

Mayroong iba't ibang mga paraan upang maghinang doon mga linya ng kuryente para sa magkakaibang mga guhit. Alinman maaari mong gamitin ang solong mga wires o ilang uri ng karaniwang riles mula sa tanso upang maghinang sa iba't ibang mga wire. Sa kasong ito, ginamit ang mga piraso ng prototype PCB upang gabayan ang mga riles ng kuryente sa mga guhitan. Ang mga stripe ng WS2812B ay mayroon nang magkakahiwalay na mga kable ng kuryente na maaari mong gamitin upang ikonekta ang power rail sa unang input ng guhitan (kaliwang bahagi sa larawan).

Hakbang 5: I-install ang SPI Display

Upang maipakita ang mga marka ng laro at teksto, ginamit ang isang LED matrix display batay sa LED driver na MAX7219. Nakakonekta ito sa pamamagitan ng SPI (Serial Peripheral Interface) sa Raspberry Pi. Ang apat na 8x8 display ay pinagsama sa isang 32x8 pixel dot matrix display. Maaari kang bumili ng mga 8x8 pixel display na ito hal. sa eBay, mayroon ding mga pinagsamang 32x8 pixel display na magagamit. Gayundin mayroon kang iba't ibang mga pagpipilian sa kulay; sa kasong ito ang red display ay ginamit. Dahil ang SPI ay gumagana tulad ng isang rehistro ng paglilipat, ang mga display ay konektado nang magkasama sa serial sa pamamagitan ng pagkonekta ng data mula sa unang matrix sa data sa pangalawang isa at iba pa simula sa kanang bahagi ng display.

Ang display na ito ay nababasa lamang mula sa labas, kung nakalagay ito nang direkta sa likod ng layer ng pakitang-tao. Kung hindi, mayroon lamang isang pulang lumabo na nakikita. Kaya kailangan mong i-mount ito sa tuktok ng backplane cut-out na segment na may distansya na 30mm sa pagitan ng ibabaw ng backplane at sa ibabaw ng matrix. Gumamit ako ng natitirang mga piraso ng kahoy at tornilyo upang maiakma ang nawawalang 19 mm sa pagitan ng backplane at ng mga PCB, ngunit maaari mo rin ang anumang panlabas na uri ng mga spacer.

Ang mga kable ng display ay ipinapakita sa hakbang 7.

Hakbang 6: I-install ang Pi

Sa pag-install na ito, ginagamit ang isang Raspberry Pi Zero. Maaari mo ring gamitin ang anumang iba pang modelo ng Raspberry Pi, ngunit ang mga mas bago kasama ang pinagsamang WiFi at Bluetooth ay nagbibigay-daan sa iyo upang madaling kumonekta sa mga wireless gamepad at gawing simple ang programa. Maaari mong ma-secure ang Pi sa pamamagitan ng paggamit ng hindi bababa sa dalawang mga turnilyo at maliit na spacer upang i-tornilyo ito sa backplane.

Para sa Raspberry Pi Zero W, ang mga sumusunod na pin ay ginagamit:

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

Ang ilang mga tao ay nag-ulat ng mga isyu sa paggamit ng GPIO18 para sa mga LED. Mangyaring gamitin ang GPIO21 sa kasong ito. Kung gayon, kailangan mong baguhin ang code sa linya 21 sa pixel_pin = board. D21.

Ang WS2812B strip ay ginagamit dito sa labas ng spec nito. Karaniwan nangangailangan ito ng isang 5V antas ng lohika sa DIN, ngunit ang Pi ay nagbibigay lamang ng 3, 3V. Kahit na ito ay gumagana sa karamihan ng mga kaso, dapat mo itong subukan sa iyong strip. Kung hindi ito gumana, maaari kang magdagdag ng isang converter ng antas tulad ng isang 74HCT245 o anumang iba pang 3V3 hanggang 5V converter sa pagitan ng Pi at ng strip.

Hakbang 7: Kable at Suplay ng Lakas

Ang mga kable ay ginagawa ayon sa scheme ng mga kable. Ang supply ng kuryente ay isang supply ng 5V DC.

Para sa isang madaling paglipat / pag-switch ng matrix, idinagdag ang isang switch sa pagitan ng power plug at ng mga circuit ng matrix. Gayunpaman, dahil ang Raspberry Pi ay hindi gusto ng hard switch off, mayroong isang pagpipilian na pag-shutdown sa software upang ligtas na ma-shutdown ang Pi sa pamamagitan ng Gamepad bago lumipat ng matrix.

Ang LED strip DIN pin ay konektado sa pamamagitan ng isang Resistor sa Pi, din ang isang malaking kapasitor (4700uF) ay idinagdag upang buffer ang supply ng kuryente. Mangyaring suriin ang Adafruit Überguide para sa Neopixels para sa higit pang mga detalye.

Ang mga LEDs ay gumagamit ng maximum na kasalukuyang 60mA bawat LED, kaya't ang maximum na kasalukuyang 200x60mA = 12A ay posible !!! Sa pamamagitan ng pagbawas ng ningning at hindi paggamit ng lahat ng mga LED sa buong puti, ito ay higit na isang teoretikal na halaga, ngunit depende ito sa code kung aling maximum na kasalukuyang naabot. Kaya't ang pagpili ng isang malaking sapat na supply ng kuryente ay napakahalaga. Para sa karamihan ng mga application ang isang supply ng kuryente na may 5V / 5A (25W) ay dapat sapat.

Upang maayos ang backplane gamit ang Pi at ang display ng Matrix, ang ilang maliliit na piraso ng kahoy ay maaaring magamit upang kuskusin ang mga ito sa mga gilid at gagamit din ng mga turnilyo upang maihawak ang backplane sa lugar.

Hakbang 8: Pag-setup Pi

1. Mag-download ng pinakabagong imahe ng Raspbian lite mula sa raspberrypi.org

2. Kopyahin ito sa at SD card, sapat na ang 8GB. Maaari mong gamitin ang hal. etcher upang gawin ito.

3. Bago i-boot ang Pi gamit ang SD card, ihanda ang WIFI at ssh access

4. Ipasok ang SD card sa anumang computer, dapat na ma-access ang isang folder ng boot

5. Kopyahin ang mga sumusunod na linya sa file wpa_supplicant.conf (buuin ito kung wala) at baguhin ang mga parameter depende sa iyong Wifi at rehiyon

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

country = US update_config = 1 network = {ssid = "Home Wifi" psk = "mypassword" key_mgmt = WPA-PSK}

6. Magdagdag ng isang walang laman na file na tinatawag na ssh (nang walang anumang extension) upang mag-boot upang paganahin ang ssh access

7. Ngayon ipasok ang SD card sa Raspberry Pi at i-boot ito. Suriin ang iyong wifi router upang makuha ang IP address ng Pi

8. magsimula ng koneksyon sa SSH sa Pi gamit ang isang terminal (Linux, Mac) o hal. Putty isang Windows. Ipasok ang IP ng Pi sa halip na 192.168.x.y

ssh [email protected]

9. I-update ang Pi (tumatagal ng ilang oras!)

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

10. I-install ang pip at tool sa pag-setup

sudo apt-get install python3-pip

sudo pip3 i-install - mag-upgrade ng mga setuptool

11. I-install ang Neopixel driver, ws281x lib, pygame at libsdl

sudo pip3 i-install ang rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixel

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

12. Paganahin ang SPI sa pamamagitan ng pagtawag sa mga raps-config, mag-navigate sa 5 Mga Pagpipilian sa Interfacing / P4 SPI / Paganahin

sudo raspi-config

13. Magdagdag ng Bluetooth Gamepad

sudo bluetoothctl

[blu blu] [Bluetooth] # kumonekta aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth] # quit

kung saan aa: bb: cc: dd: ee: ff ang damit na MAC ng iyong gamepad na bluetooth. Ang address na ito ay dapat ipakita pagkatapos tumawag sa "scan on" na utos. Tiyaking handa nang ipares ang iyong Bluetooth Controller, mangyaring suriin ang manu-manong tagakontrol kung paano ito gawin.

14. Maaari ka na ngayong kumonekta sa iyo Pi sa pamamagitan ng, ang default na password ay raspberry (maaaring gumamit ang mga gumagamit ng Windows ng Putty):

ssh [email protected]

Hakbang 9: Python Code, Test at Simulator

Magagamit ang code sa Github. games_pi_only.py at lahat ng mga file ng bmp ay kinakailangan.

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

Ang code ay may pagpipilian upang tumakbo sa simulation mode sa labas ng Pi gamit ang pygame upang gayahin ang matrix. Napaka kapaki-pakinabang upang makabuo ng mga bagong tampok nang hindi direktang pag-access sa matrix hardware. Gayundin ang pag-debug ay mas madali. Kailangan mong itakda ang pare-pareho ng PI upang buhayin ang mode ng simulation (Line 15):

PI = Mali

Sa mode na simulation na ito, alse ang Keyboard ay ginagamit sa halip na ang Bluetooth gamepad. Ang mga pindutan na 1, 2, 3, 4 ay nai-map sa A, B, X, Y ng gamepad, mga arrow key para sa mga direksyon, "s" para sa pagsisimula at "x" para sa mapipili. Maaari kang gumamit ng isang karaniwang editor kasama ang console o ilang mga integrated IDE tulad ng Micosoft Visual Studio Code o Jetbrain PyCharm upang gawin ang pag-unlad sa iyong PC.

Kung gagamitin mo ang matrix at ang Raspberry Pi, kailangan mong tukuyin:

PI = Totoo

Upang kopyahin ang code sa Raspberry Pi, maaari mong gamitin ang scp command (Windows WinSCP). Buksan ang isang window ng console, lumipat sa folder na sumusulat sa mga file ng Github at tumawag

scp games_pi_only [email protected]: / home / pi

scp *.bmp [email protected]: / home / pi

pagkatapos ay kumonekta sa Pi sa pamamagitan ng ssh (maaaring gumamit ang mga gumagamit ng Windows ng Putty):

ssh [email protected]

pagkatapos ng matagumpay na pag-log on, maaari mong simulan ang python code sa pamamagitan ng pagtawag sa:

sudo python3 games_pi_only.py

Kung tumatakbo nang tama ang code, maaari mong paganahin ang autostart sa pamamagitan ng pagtawag sa:

sudo nano /etc/rc.local

at idagdag ang sumusunod na linya bago ang exit 0:

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

I-save (Ctrl + O) at Exit (Ctrl + X)

Hakbang 10: Pangwakas na Pagsubok at Veneer

Bago ang kiling ay kola sa tuktok ng harap, ang matrix ay dapat na masubukan upang matiyak, na ang lahat ng mga LEDs ay gumagana. Mas madaling mag-ayos ng isang bagay bago nakadikit ang veneer.

Ang ginamit na veneer ng kahoy ay isang espesyal na maple veneer paper na tinatawag na Microwood, na isang panig na natatakpan ng papel at may kapal na 0, 1 mm. Ang panig ng papel ay maaaring nakadikit nang direkta sa mdf gamit ang karaniwang water free paper na pandikit.

Hakbang 11: Ang Resulta

Magsaya at masiyahan sa laro!

Grand Prize sa Raspberry Pi Contest 2020