Kotak Permainan Lego Arduino Arcade: 19 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Jika Anda memiliki anak, Anda mungkin menghadapi masalah yang sama seperti yang kami alami dengan set Lego yang Anda beli untuk mereka. Mereka berkumpul dan bermain dengan mereka tetapi setelah beberapa saat set berubah menjadi satu tumpukan batu bata. Anak-anak tumbuh dan Anda tidak tahu apa yang harus dilakukan dengan tumpukan ini.

Kami memutuskan untuk mendaur ulang batu bata Lego yang tidak diinginkan dan membuat game arcade.

Panduan langkah demi langkah ini adalah hasil dari beberapa bulan kerja untuk membuat permainan berulang dan biaya yang sangat rendah. Hampir semua orang dapat mengulangi proyek ini! Kode telah ditulis sedemikian rupa sehingga tidak memiliki ketergantungan dan akan dikompilasi pada papan Arduino apa pun. Dan tentunya game-game tersebut telah diuji secara intensif oleh anak-anak kita:-)

Bagaimana game ini berbeda dari banyak game lain yang telah diterbitkan sebelumnya?

Pertama-tama, ada 5 game yang dibangun di dalamnya:

• Memory Game ("Simon-Says", mirip dengan game Touch Me)
• Game reaksi (mirip dengan game Whack-a-Mole)
• Game Kontes/Kompetisi (untuk 2-4 pemain)
• Melody Game (Mode gratis Push and Play untuk balita dan yang lebih kecil)
• Game perang (untuk 2-4 orang dewasa)

Kedua, ia memiliki desain yang hebat (dari sudut pandang kami) dan dapat dengan mudah diulang.

Dan ketiga, ramah lingkungan karena memungkinkan Anda mendaur ulang plastik.

Di akhir panduan ini ada juga video langkah demi langkah jika Anda lebih suka format video.

Langkah 1: Daftar Bagian

Jika Anda menyukai proyek ini tetapi tidak memiliki tumpukan batu bata Lego yang tidak diinginkan, yang paling mudah adalah membeli Lego Classic 10704 set dengan 900 buah di dalamnya.

Berikut adalah daftar item yang Anda perlukan untuk membuat proyek ini:

• 1kg (2lb) batu bata Lego yang tidak diinginkan (atau batu bata serupa dari merek lain seperti Mega Bloks)
• Pelat dasar 25 x 25 cm untuk Lego (atau sejenisnya dari merek lain). Basis Lego memiliki 32 x 32 titik. Jika Anda tidak memilikinya - biaya dasar sekitar $3 termasuk. ongkos kirim jika Anda membeli secara online (istilah pencarian "32 25 blok")
• Potongan plexiglass transparan 30 x 30 cm (tebal 5 atau 6 mm)
• 4 x Tombol tekan 60mm bergaya Arcade Besar (Saya sarankan Merah, Hijau, Biru, Kuning) (istilah pencarian untuk toko online: "tombol arcade 60mm"). Mereka adalah komponen paling mahal dari bangunan ini dengan harga sekitar $ 2 masing-masing.
• 2 x Tombol tekan sesaat radius 16mm (Saya sarankan Putih dan Hitam) (istilah pencarian: "tombol tekan 16mm")
• Sakelar rocker Power On/Off Ukuran pemasangan 27x21mm (Saya sarankan merah transparan dengan 4 pin) (istilah pencarian: "saklar rocker 16a")
• Arduino Nano
• 1602 layar LCD dan modul koneksi I2C
• 2 x 4ohm 5W speaker, ukuran 30 x 70 mm (Anda dapat menggunakan yang kecil lainnya tetapi gambar CAD dilakukan untuk 30x70mm)
• Papan prototipe 8 x 6 cm atau papan tempat memotong roti 830 pin
• 2x18650 baterai isi ulang (dapat didaur ulang dari baterai laptop yang mati)
• Dudukan baterai 18650 ganda (istilah pencarian: "pemegang 2 x 18650")
• Pengontrol muatan dan pelindung pelepasan TP4056
• Konverter step-up 5V (500mA terkecil dapat digunakan)
• Barang-barang kecil: beberapa kabel, kabel Mini-USB atau steker diy, soket Micro-USB pada pemutusan PCB, baut/mur/mesin cuci M3, 4 x sekrup penutup atas

• Resistor:

  • 6x100 ohm
  • 1 x 1k
  • 3x10k

Langkah 2: Membangun Kotak

Ini adalah bagian termudah dari proyek yang dapat Anda delegasikan kepada anak-anak Anda.

Ambil pelat dasar Lego 32x32 dan letakkan dinding menggunakan bagian daur ulang. Anda harus memiliki sekitar 9 lapisan secara total. Kami memilih warna abu-abu muda untuk alasnya sehingga dinding bata warna acak menjadi fokus utama.

Tidak ada kotak yang serupa. Jadilah kreatif saat Anda membangun lapisan. Daur ulang bahkan bagian-bagian kecil - mereka terlihat keren. Juga bentuk tidak beraturan terlihat bagus juga. Tambahkan jendela, kaca depan mobil, pintu, dan kotak.

Kotak harus memiliki setidaknya satu pintu Lego ukuran penuh. Ini diperlukan untuk memasang sakelar rocker di dinding.

Langkah 3: Membuat Penutup Atas

Penutup atas terbuat dari plexiglas 5 atau 6 mm (lembaran akrilik transparan). Unduh gambar CAD, taruh di stik USB dan pergi saja ke toko CNC terdekat - mereka akan menggilingnya untuk Anda. Gambar CAD juga mencakup pelat pemasangan sakelar rocker (lihat gambar).

Anda perlu melakukan beberapa finishing pada pelat atas. Lakukan beveling tepi dengan kertas pasir dan balok kayu. Juga bor lubang untuk memasang speaker dan layar 1602. Layar 1602 juga membutuhkan segitiga kecil yang digiling di sisi jendela LCD di lembaran akrilik (lihat foto). Saya melakukan ini pada setengah kedalaman menggunakan alat putar (dremel) dan bit router kecil.

Langkah 4: Tambahkan Semua Komponen ke Sampul Atas

Pasang 4 tombol arcade besar, 2 tombol ubah/pilih game, 2 speaker, dan modul 1602 LCD+I2C. Semuanya diperbaiki dengan sekrup M3 + ring M3 dan mur di bagian belakang.

Sebelum Anda memasang tombol arcade - lepaskan dudukan lampu LED. Anda perlu sedikit memodifikasinya - lihat langkah selanjutnya.

Langkah 5: Memodifikasi LED di Tombol Arcade

Tombol arcade ini dirancang untuk beroperasi pada 12V. Mereka akan bekerja dengan 5V yang merupakan tegangan default untuk proyek ini tetapi mereka akan terlalu redup. Jadi saya melepas soket LED dari tombol arcade, melepas dudukan LED dan melepas LED dengan resistor. Resistor 460ohm perlu disolder dan diganti dengan 100ohm. Setelah selesai, saya merakit semuanya kembali dan memasang LED dengan dudukan ke dalam tombol.

Langkah 6: (opsional) Label Tombol Kontrol

Anda mungkin telah memperhatikan label pada 2 tombol kontrol. Versi pertama dari build kami tidak memilikinya, tetapi saya memutuskan untuk menambahkannya ketika saya mengulangi build kedua kalinya.

Kedua tombol memiliki beberapa fungsi tergantung pada keadaan permainan. Tombol putih memulai permainan yang dipilih atau mengonfirmasi pemilihan selama beberapa permainan. Tombol hitam mengubah permainan yang dipilih atau keluar selama permainan.

Untuk membuat label bundar, Anda memerlukan lembaran aluminium tipis (tebal maks 1mm), mata bor gergaji lubang, mata bor loncatan, dan pelubang huruf (lihat gambar). Pertama Anda memotong lingkaran menggunakan gergaji lubang. Kemudian Anda memperbesar diameter bagian dalam dengan bit yang diinjak dan kemudian Anda menggunakan pukulan huruf untuk membuat label. Untuk membuat huruf lebih terlihat, gunakan spidol hitam permanen (sharpie).

Langkah 7: Membuat Papan Breakout

Anda memiliki dua pilihan di sini. Baik untuk menggunakan papan tempat memotong roti dan memasang kabel Arduino dengan kabel melalui papan tempat memotong roti atau memasang breakout kecil di bagian belakang panel LCD.

Untuk build pertama kami menggunakan breadboard (lihat gambar). Untuk build kedua, kami memutuskan untuk menghabiskan lebih banyak waktu untuk membuat papan breakout. Fungsionalitasnya tidak berubah, tetapi ada lebih sedikit kabel dan breakout tersembunyi di bawah panel LCD.

Jika Anda memilih untuk menggunakan papan breakout, ambil papan prototipe 8x6 dan potong seperti yang ditunjukkan pada gambar. Bagian yang lebih besar akan digunakan untuk breakout dan bagian yang lebih kecil untuk membuat catu daya.

Solder Arduino Nano ke papan proto ini.

Langkah 8: Menghubungkan Koneksi

Siapkan beberapa kabel dan sambungkan pengaturan, sakelar, dan koneksi Anda ke Nano sesuai dengan diagram.

Sejak saya mulai menggunakan kabel twisted pair Ethernet - saya lupa tentang sakit kepala di mana sumber kabel untuk proyek saya. Mereka berbeda warna dan multicore sehingga tidak mudah pecah. Satu-satunya hal yang perlu Anda perhatikan ketika bekerja dengan mereka adalah bahwa penyolderan harus sangat cepat sehingga Anda tidak membakar insulasi.

Perhatikan pada gambar kedua bagaimana resistor 100ohm dihubungkan untuk koneksi ke speaker.

Beberapa catatan tentang koneksi:

• Tombol Kontrol Hitam/Putih terhubung dari pin D2/3 langsung ke Ground karena resistor Pull-up Internal digunakan di Nano.
• A4/5 terhubung ke pin I2C SDA/SCL. Ini diperlukan untuk modul LCD I2C.
• Speaker harus terhubung ke D10/11 karena pin ini diaktifkan PWM.
• Disarankan untuk menambahkan jalur tembaga kecil sebagai rel Ground untuk koneksi yang lebih mudah dari semua kabel Ground (akan ada sekitar 5 dari mereka).

Langkah 9: Menghubungkan Tombol

Semua Tombol Arcade terhubung ke satu pin A1 melalui serangkaian resistor. A1 diatur sebagai Pull-up Analog Internal. Ini adalah salah satu fitur Arduino yang kurang diketahui yang membantu kami menghemat jumlah kabel yang keluar ke tombol.

Jadi pengaturannya sebagai berikut: dari A1 ke tombol pertama melalui resistor 1k. Dari button1 ke button2 sampai 10k. Dari button2 ke button3 sampai 10k dan dari button3 ke button4 sampai 10k. Setiap tombol pada celana pendek status "tutup" ke Ground. Karena sudah ada Ground pada setiap tombol untuk LED, pin kedua dari setiap sakelar terhubung ke ground dari LED. Lihat diagram untuk memahami kabelnya.

Intinya, mencolokkan kabel Mini-USB ke Arduino Nano akan memungkinkan Anda memainkan game setelah mengunggah sketsa. Yang Anda butuhkan hanyalah catu daya untuk membuat game ini portabel.

Langkah 10: Memasang Baterai

Saya menggunakan dua sel 18650 daur ulang dari baterai laptop yang mati. Ini adalah kapasitas yang lebih rendah (sekitar 600mAh) yang tidak ingin saya gunakan untuk aplikasi beban yang lebih tinggi. Perangkat tidak benar-benar menggunakan daya sebanyak itu, jadi ini seharusnya cukup untuk menjalankan game selama berhari-hari.

Baterai dipasang di tempat baterai ganda 18650 dan ada konektor untuk pemasangan yang mudah ke catu daya.

Langkah 11: Memasang Extender Soket USB

Gim harus dapat mengisi ulang dan meningkatkan firmware tanpa membongkar. Jadi saya mengebor salah satu blok untuk menyembunyikan konektor Micro-USB.

Untuk memperpanjang USB dari dinding bata ke Arduino Nano, saya mengambil kabel Mini-USB dan memotong ujung USB-A (konektor USB besar) dan melepaskan kabelnya. Dalam kasus saya, merah/hitam adalah kekuatan dan putih/hijau adalah koneksi D+/-.

D+/- perlu disolder ke breakout Micro-USB. 5V dan ground (merah/hitam) harus melalui catu daya.

Mengapa pelarian Micro-USB dipilih jika Nano menggunakan Mini-USB? Hanya karena Micro-USB ada di mana-mana di rumah kita - digunakan untuk mengisi daya ponsel dan perangkat lain. Jadi Anda akan dapat mengisi daya game dan meningkatkan firmware dengan kabel ponsel Anda:-)

Langkah 12: Membuat Catu Daya

Saya mengambil papan prototipe yang lebih kecil dan menyoldernya ke pengisi daya baterai TP4056 dan modul perlindungan dan juga penguat 5V.

Input ke TP4056 berasal dari soket Micro-USB. Kabel baterai terpasang ke pin TP4056 bertanda B+/-. Pin yang ditandai sebagai OUT+/- akan masuk ke sakelar rocker. Dari sakelar rocker, koneksi +/- masuk ke modul booster 5V dan dari output booster, kabel merah/hitam dari kabel USB yang dilucuti terhubung.

Lihatlah diagram untuk memahami pengkabelan.

Langkah 13: Epoxy Micro USB Breakout

Saya menggunakan beberapa epoksi untuk memperbaiki pelarian Micro-USB di bata Lego. Setelah sembuh, soketnya akan lebih kuat daripada yang ada di ponsel sehingga anak-anak dapat mengisi ulang permainan dan tidak rusak.

Saya sarankan untuk menggunakan epoksi cepat sembuh untuk bagian ini. Jika Anda tidak memilikinya, tambahkan sedikit pengeras ke resin dan diamkan sebentar.

Langkah 14: Pasang Saklar Rocker, Hubungkan Harness Daya

Saklar ini sangat besar. Ini dirancang untuk tegangan listrik 250V. Tapi saya tetap menggunakan model ini karena terlihat bagus dan sangat cocok dengan pintu standar Lego City. Jadi saya memasukkan sakelar ke pelat pemasangan dan kemudian memasang pelat di dinding bata menggunakan 2 sekrup (dinding sudah dibor sebelumnya).

Harness juga sekarang akhirnya bisa dipasang serta breakout Micro-USB yang di-epoxi ke dalam bata Lego. Perhatikan bagaimana beberapa bata tambahan digunakan untuk memasang komponen ke alasnya.

Langkah 15: Menutup Tutupnya

masukkan kabel Mini-USB ke Arduino Nano yang terpasang pada penutup atas dan tutup penutupnya.

Saya mengebor 4 lubang di dinding dan menggunakan 4 sekrup untuk memperbaiki bagian atas ke kotak.

Langkah 16: Kode

Versi pertama dari permainan telah saya tulis diikuti oleh 4 versi baru dari teman saya Alex yang menambahkan 4 permainan lagi dan membersihkan kode dengan sempurna. Kami juga menggunakan karya Reyboz untuk suara - tingkat suara yang dihasilkan menggunakan kode ini luar biasa dibandingkan dengan apa yang datang secara default menggunakan perpustakaan Nada Arduino.

Seperti yang disebutkan, kode telah dioptimalkan selama berbulan-bulan setelah pengujian QA ekstensif oleh anak-anak dan saat ini kami telah mengunggah versi 4 ke GitHub.

Versi terbaru dari Kode Sumber:

Yang perlu Anda lakukan adalah menginstal 1602 I2C LCD library (tersedia di dalam library manager Arduino IDE) dan kemudian mengupload kode kita.

Pertama, Anda mengunggah button-calibration.ino dan membuat catatan di selembar kertas tentang nilai yang dihasilkan setiap Tombol Arkade. Script ini juga akan menghapus EEPROM sehingga top skor direset.

Setelah itu Anda mengubah di Game-Settings.h nilai tombol yang Anda kalibrasi dan unggah file utama Lego-Games-Box.ino dan Anda dapat mulai bermain (asalkan Anda menghubungkan semuanya sesuai dengan skema yang diberikan di atas).

Catatan: jika Anda membuat game ini untuk anak-anak, harap hapus di Game-settings.h entri terakhir dari String GameTitle = {"Game Memori", "Game Reaksi", "Game Turnamen", "Game Melody", " Game Perang Nuklir"}; Entri terakhir ini memiliki aturan di mana setiap pemain memilih musuh dan mungkin terlalu memusuhi anak-anak.

Langkah 17: Video Cara Mendetail

Jika Anda merasa lebih mudah untuk menonton video daripada membaca instruksi, inilah versi video dari build ini.

Langkah 18: Aturan Permainan

Saat ini ada 5 game yang diimplementasikan. Jika Anda memiliki lebih banyak ide tentang game yang dapat dibuat menggunakan kotak ini - beri tahu kami di komentar. Saya akan membahas secara singkat setiap permainan yang menjelaskan aturan dan cara bermain.

Balikkan sakelar rocker di samping untuk menyalakan Kotak Game Lego Arcade. Semua game disertai dengan suara dari game nostalgia Mario. Saat startup Anda akan mendengar melodi startup dari game Mario.

Setelah dimulai, Anda akan melihat pada layar LCD game yang dipilih sekarang. Untuk mengubah permainan, tekan tombol hitam.

Saat memutuskan game mana yang ingin Anda mainkan, cukup tekan tombol Putih untuk memulai.

Jika Anda ingin keluar dari permainan yang sudah berjalan - Anda perlu menekan tombol hitam.

Saat startup Anda dapat mematikan suara (mode malam) dengan menekan tombol merah.

Memory Game ("Simon-Says", mirip dengan game Touch Me)

Aturannya terkenal dan sederhana. Gim ini menunjukkan urutan nada/lampu dan Anda harus mengulanginya. Setiap kali satu nada/cahaya ditambahkan ke urutan. Semakin lama Anda bertahan, semakin baik ingatan Anda. Ini sangat baik untuk melatih ingatan jangka pendek anak-anak dan orang dewasa.

Game reaksi (mirip dengan game Whack-a-Mole)

Anda harus cukup cepat untuk menekan setiap tombol yang menyala. Semakin lama Anda bermain, semakin cepat tombol menyala. Yang ini bagus untuk melatih reaksi anak-anak dan orang dewasa.

Game Kontes/Kompetisi (untuk 2-4 pemain)

Anda diberikan 5 putaran. Setiap orang harus menekan tombolnya dengan sangat cepat setelah sinyal diberikan (Coin tune dari Mario). Siapa pun yang menekan tombol lebih dulu memenangkan ronde. Jumlah kemenangan dihitung pada akhir 5 putaran dan pemenang diumumkan.

Melody Game (Mode gratis Push and Play untuk balita dan yang lebih kecil)

Yang satu ini sangat baik untuk balita - memainkan nada bergantian ketika Anda menekan dan menahan tombol. Setelah pengujian awal dengan anak-anak, kami menyadari bahwa anak kami yang lebih kecil yang berusia 1 tahun benar-benar ingin bermain tetapi tidak mengerti BAGAIMANA. Aturan permainan ini adalah - TIDAK ADA ATURAN. Anda dapat menekan tombol apa saja dan itu akan menghasilkan suara.

Game perang (untuk 2-4 orang dewasa)

Teman saya Alex, yang memprogram versi berikutnya dari kotak permainan ini, memunculkan ide untuk permainan ini selama krisis Trump/Kim tentang siapa yang memiliki tombol nuklir yang lebih besar. Aturan memerlukan video terpisah untuk penjelasan (Anda dapat menemukannya di sini dan di sini) tetapi singkatnya, Anda memilih jumlah pemain di awal dan selama setiap putaran setiap orang memilih musuhnya. Setelah semua orang memilih musuhnya, rudal mulai terbang. Orang yang telah dipilih sebagai musuh memiliki beberapa saat untuk menekan tombol untuk mengirim rudal persimpangan dan menyelamatkan negaranya. Putaran berlanjut sampai hanya ada satu negara yang tersisa.

Langkah 19: Hasil Akhir

Kami adalah 3 teman yang menghabiskan waktu untuk membangun permainan untuk anak-anak kami. Kami sangat berharap Anda akan sangat menyukai permainan ini sehingga Anda akan membuat versi Anda sendiri menggunakan petunjuk ini. Jika Anda memiliki pertanyaan atau saran - silakan kirim di komentar.

Hadiah Kedua dalam Kontes Kehidupan Game