Tęczowe kości: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

To sprawia, że pudełko do gier w kości z 5 kostką składa się z diod LED smd w 5 kolorach. Oprogramowanie sterujące nim pozwala na różne tryby gry z udziałem wielu kości.

Jeden główny przełącznik umożliwia wybór gry i rzucanie kośćmi. Indywidualne przełączniki obok każdej kości umożliwiają wybór lub sterowanie w zależności od typu gry.

Koszty budowy są bardzo skromne, ale wymagają sporo czasu budowy, dobrej lutownicy i pewnej ręki.

Elektronika oparta jest na module ESP8266 (ESP-12F), który obsługuje serwer sieciowy umożliwiający łatwą aktualizację oprogramowania oraz możliwość monitorowania / rozbudowy gier.

Pudełko jest zasilane baterią akumulatorową, a ponieważ pobór prądu jest dość skromny, będzie działał przez wiele godzin na jednym ładowaniu.

Krok 1: Części i narzędzia

składniki

Potrzebne są następujące składniki. Wszystkie są dostępne w serwisie eBay

1. Moduł przetwarzania Wi-Fi ESP-12F ESP8266. (1,50 £)
2. 18650 bateria i uchwyt (3,00 £)
3. Diody LED SMD x7 czerwonych, niebieskich, zielonych, żółtych, białych (opakowanie po 20 sztuk każdego koloru 0,99 GBP)
4. Przełączniki przyciskowe 6mm x6 (0,12 £)
5. Przełącznik suwakowy mini 8x4mm (0,10 £)
6. Moduł ładowarki LIPO USB (0,20 £)
7. n-kanałowy MOSFET - AO3400 x6 (0,20 £)
8. Regulator niskiego spadku napięcia 3,3 V - XC6203E (0,20 £)
9. elektrolityczny 220uF (0,15 £)
10. Rezystor 220R x5 (0,05)
11. Rezystor 4K7 x 6 (0,06)
12. Płyta prototypowa izolowane podwójne otwory boczne (0,50 £)
13. Elastyczny przewód do mocowania
14. Drut miedziany emaliowany 32
15. Kołki nagłówka 40-pinowe paski x3 (0,30 £)

Dodatkowo potrzebna jest obudowa. Zaprojektowałem pudełko wydrukowane w 3D, aby pomieścić wszystko i przeświecać diodami LED. Jest to dostępne w Thingiverse.

Narzędzia

1. Lutownica punktowa
2. Drobne pęsety
3. Nożyce do drutu
4. Młodsza piła do metalu
5. Pilniki igłowe są przydatne
6. Żywica Klej
7. Dostęp do drukarki 3D w przypadku korzystania z dołączonego projektu pudełka.

Krok 2: Opis obwodu

Schemat przedstawia moduł ESP-12F sterujący 5 matrycami LED tworzącymi kostki.

Każda kostka składa się z 7 diod LED ułożonych w 3 pary (2 przekątne i środek) plus pojedyncza dioda centralna. Potrzebują one 4 pinów GPIO, aby wybrać diody LED do wyświetlenia. Rezystory 220R są używane do określenia prądu, a 2 są używane szeregowo dla środkowej diody LED, dzięki czemu prąd jest taki sam.

5 kostek jest multipleksowanych przez 5 linii GPIO sterujących przełącznikami MOSFET. W danej chwili włączony jest tylko jeden przełącznik. Oprogramowanie pozwala na 1mSec na kość, więc całkowity okres odświeżania wynosi 200Hz i nie ma migotania.

Z każdą kością związanych jest 5 przełączników. Ponieważ GPIO jest ograniczone, są one odczytywane za pomocą tych samych linii, które są używane do multipleksowania matrycy. Podczas sekwencji multipleksowej te linie sterujące są ustawiane jako wejścia z podciąganiem i odczytywanym stanem przełączników. Są one następnie zwracane na wyjścia dla reszty sekwencji multipleksowej.

Szósty przełącznik do ogólnej kontroli jest odczytywany przez linię GPIO16. To może być tylko ściągane, więc przełącznik jest podłączony do 3,3 V. To odczytuje niski, gdy przełącznik jest otwarty i wysoki, gdy jest zamknięty.

Krok 3: Budowa matrycy

Jest to najbardziej czasochłonna część pracy i wymaga opieki.

Każda matryca jest skonstruowana na kawałku kwadratowej płytki prototypowej z 6 otworami x 6 otworów. Pierwszym krokiem jest wycięcie 5 z nich z jednej deski za pomocą mini piły do metalu. Postaraj się zostawić jak najmniej granic poza otworami.

Następnym etapem jest dodanie 2 6-pinowych nagłówków z każdej strony i 2 zestawów 3 izolowanych pinów obok nich, a następnie kolejnej pary pośrodku. To one utrzymają diody LED SMD. Uważam, że dobrze jest usunąć 2 nieużywane szpilki z każdej z zewnętrznych kolumn. Górna strona płytki, na której mają być zamontowane diody, powinna mieć odcięte piny nagłówka tak, aby wystawało tylko około 1mm. Staraj się, aby wszystkie były na poziomie. Dzięki temu diody LED mogą wystawać ponad powierzchnię płytki.

7 diod LED SMD jest teraz przylutowanych na górze każdej pary pinów. Jest to najtrudniejsza część całej konstrukcji, ale po odrobinie praktyki nie zajmuje to zbyt wiele czasu. Zastosowana przeze mnie technika polegała na cynowaniu górnej części połowy szpilek tak, że było już trochę lutu. Następnie trzymając diodę LED pęsetą, ponownie stop lut i włóż do niego diodę LED. Na tym etapie nie przejmuj się zbytnio jakością połączenia. Ważniejsze jest uzyskanie jak najlepszego wyrównania diody LED w poziomie i w poprzek pinów. Po umieszczeniu diody LED na swoim miejscu można ją odpowiednio przylutować na drugim końcu do sworznia, a następnie w razie potrzeby ponownie przylutować pierwsze złącze.

Polaryzacja diod musi być właściwa. Rozmieszczam wszystkie zewnętrzne szpilki głowicy, które mają być podłączone do anod. Środkowa dioda zrobiłem taką samą orientację jak lewa kolumna (patrząc z przodu iz zapasowym rzędem na dole. Diody mają słabe oznaczenie na katodzie, ale dobrze też sprawdzić miernikiem. Diody będą faktycznie świecą podczas korzystania z zakresu rezystancji (powiedzmy 2K) i czerwonego ołowiu na anodzie i czarnego na katodzie. Pozostają nieoświetlone na odwrót. Jest to również dobra metoda sprawdzania kolorów, jeśli się pomieszają.

Po zamontowaniu diod LED można dokończyć resztę płytki.

Na spodzie deski.

1. Połącz wszystkie katody razem za pomocą cienkiego, nieizolowanego drutu jednożyłowego.
2. Przylutuj mosfet z pinem spustowym podłączonym do struny katody
3. Podłącz źródło mosfet do jego pinu nagłówkowego, który ostatecznie będzie wynosić 0 V
4. Podłącz bramkę przez rezystor 4K7 do jej pinu nagłówkowego. Dobrze jest zakorzenić to w innym dolnym otworze, jak pokazano, ponieważ tutaj połączy się przełącznik.

Z przodu płytki krzyżowo połącz 3 pary anod.

1. Użyj emaliowanego drutu do lutowania, aby utrzymać niski profil.
2. Wstępnie cynować jeden koniec każdego drutu
3. Przylutuj do jednej anody.
4. Przeprowadź go i przytnij na długość.
5. Wstępnie ocynować i przylutować do odpowiedniej pary anod.

W tym momencie dobrze jest przeprowadzić wstępny test każdej kostki za pomocą multimetru. Z czarnym przewodem na wspólnych katodach (dren Mosfet), czerwony przewód można przenieść na 3 pary anod i pojedynczą anodę. Powinny się zaświecić odpowiednie diody LED.

Krok 4: Budowa pudełek

Zakłada się, że używana jest wersja pudełkowa wydrukowana w 3D. Pudełko ma wcięcia na każdą matrycę i każdą diodę LED. Dolna warstwa pod każdą diodą LED jest bardzo cienka (0,24 mm), więc z białym plastikiem pozwala bardzo dobrze przeświecać światło i działa jak dyfuzor. Są wycięcia na wszystkie przełączniki i punkt ładowania. Bateria ma własną komorę.

Najpierw zamontuj 6 mini przełączników przyciskowych i przełącznik suwakowy na swoim miejscu. Upewnij się, że są równo z powierzchnią zewnętrzną. Przełączniki przyciskowe mają dwie pary styków połączonych równolegle. Ustaw je tak, aby styki przełączające przylegały do ich kości. Użyj szybkowiążącej żywicy, aby zablokować na miejscu.

Teraz zamontuj akumulator i jego pudełko w przewidzianym miejscu. Powinien być dość dobrze dopasowany, ale w razie potrzeby użyj odrobiny kleju.

Przyklej ładowarkę LIPO do ściany z micro USB dostępnym przez otwór.

Uzupełnij podstawowe okablowanie zasilania, wykonując pętlę uziemienia akumulatora przez wszystkie przełączniki przyciskowe i połączenie LIPO B i pozostawiając ogon do podłączenia do elektroniki. Bateria + powinna przejść do B+ na ładowarce LIPO i na przełączniku suwakowym. Po drugiej stronie przełącznika suwakowego powinien przejść szósty przełącznik i ogon świni dla elektroniki. Upewnij się, że przełącznik suwakowy jest w pozycji wyłączonej i tymczasowo zaizoluj ogony świń. Nie chcesz zwierać baterii!

Przylutuj dwa krótkie nieizolowane ogony świńskie do każdego z 5 przełączników matrycy. Muszą być nieco elastyczne.

Ustaw i zabezpiecz każdą z matryc na swoim miejscu, przylutowując dwa pigtaile przełącznika do płytki matrycy, upewniając się, że 0V przełącznika jest podłączone do źródła mosfet / punkt 0V, a strona pod napięciem przełącznika do 4K7 / brama mosfet. Diody LED na płytce powinny pasować do zagłębień w obudowie, a przewody przełącznika powinny wystarczyć do utrzymania matrycy na miejscu.

Następnie połącz wszystkie wspólne anody z 5 kostek. Jest to ułatwione, ponieważ połączenia par diod są dostępne po obu stronach matrycy, ale należy pamiętać, że są one skrzyżowane na przekątnych. Nie daj się zwieść czerwonemu przewodowi na obrazie, który najwyraźniej zmierza do kości. To tylko warkocz i na tym etapie nie jest z niczym połączony.

ESP-12F makijaż

Pamiętaj, że możesz chcieć zaprogramować moduł ESP-12F przed montażem. Po sflashowaniu wszystkie inne aktualizacje można wykonać za pomocą Wi-Fi OTA.

Uzupełnij regulator 3,3 V na kawałku pozostałej karty prototypowej. To po prostu ma na sobie regulator LDO i kondensator odsprzęgający. Chociaż rozpraszanie mocy jest bardzo niskie, kilka styków lutuję razem, aby działały jako radiator dla urządzenia. Dwa przewody mogą wystawać i wykonać bezpośrednie połączenie z 3,3 V / 0 V ESP-12F.

Przylutuj przewody do pinów GPIO dla 5 linii multipleksowych i przełącznika 6. 4 linie sterownika anody LED wymagają rezystorów serii 220R / 440R w linii. W tym celu można użyć małych rezystorów przewlekanych na ESP-12F lub zrobiłem to z SMD po prostu ułożonym na otworach, co również jest dość solidne.

Na koniec podłącz linie multipleksowe do poszczególnych pinów głowicy matrycy, a linie sterujące anodą do odpowiedniego łańcucha.

Krok 5: Oprogramowanie

Oprogramowanie do tego oparte jest na środowisku Arduino ESP8266. Jest dostępny na github.

Kod dostępny tutaj

Istnieje biblioteka diceDriver, która udostępnia funkcje niskiego poziomu używane do multipleksowania diod LED i odczytywania przełączników. Jest to sterowane przerwaniami, więc po ustaleniu wartości kości jest samoczynne.

Całkowity czas jest podzielony na interwał 1 ms na kostkę. Okres w ciągu 1 msek., w którym świecą się diody LED, można ustawić niezależnie dla każdej matrycy. Pozwala to na zrównoważenie oświetlenia w różnych kolorach, a także umożliwia ściemnianie i miganie w ramach kontroli gry.

Biblioteka odczytuje również przełączniki kostek jako część multipleksu i posiada procedury „rzucania” jedną lub większą liczbą kości równolegle.

Szkic wykorzystuje bibliotekę, aby zapewnić wybór trybów gry w kości i uruchomić te gry. Zapewnia również funkcje konserwacji, aby wstępnie skonfigurować Wi-Fi, pobrać nowe oprogramowanie układowe OTA i zapewnić podstawowe funkcje internetowe do testowania i sprawdzania stanu urządzenia.

Oprogramowanie jest skompilowane w środowisku Arduino IDE. Oprócz ino wykorzystuje bibliotekę BaseSupport do dostarczania podstawowych funkcji. Jest to konfigurowane w lokalnym pliku BaseConfig.h. Domyślne hasło „hasło” jest używane do łączenia się z konfiguracją Wi-Fi. Możesz to zmienić na coś innego. Możesz również skonfigurować go ze stałymi danymi uwierzytelniającymi Wi-Fi, jeśli nie chcesz korzystać z wbudowanej konfiguracji. Podobnie istnieje to samo domyślne hasło dla procesu aktualizacji oprogramowania układowego OTA, które możesz chcieć zmienić. Za pierwszym razem oprogramowanie układowe musi zostać załadowane przez połączenie szeregowe do Arduino IDE. Musi to być zgodne z normalnymi zasadami flashowania z GPIO0 wyciągniętym w dół podczas resetowania, aby przejść do trybu szeregowego flashowania. Jest to wygodniejsze przed ostatecznym podłączeniem modułu, ale można to zrobić na miejscu, jeśli klipsy są przymocowane do odpowiednich styków.

Gdy oprogramowanie układowe jest uruchamiane po raz pierwszy, nie połączy się z lokalnym Wi-Fi i automatycznie przejdzie w tryb konfiguracji, konfigurując własną sieć dostępową. Możesz połączyć się z nim z urządzenia Wi-Fi (np. Telefonu), a następnie przejść do 192.168.4.1, co pozwoli wybrać prawdziwe lokalne Wi-Fi i wprowadzić jego hasło. Jeśli wszystko jest w porządku, uruchomi się ponownie i użyje tej sieci.

OTA odbywa się poprzez eksportowanie plików binarnych w Arduino IDE, a następnie przeglądanie do ip/firmware, gdzie ip jest adresem IP skrzynki po podłączeniu. Spowoduje to monitowanie / przeglądanie w poszukiwaniu nowego pliku binarnego.

Inne funkcje sieciowe to

• setpower - ustawia moc dla kości (ip/setpower?dice=3&power=50)
• setflash - ustawia błysk dla kości (ip/setflash?mask=7&interval=300)
• setdice - ustawia jedną wartość kości (ip/setdice?dice=3&value=2)
• parameters - ustawia parametry rolki (ip/parameters?mask=7&time=4000&interval=200)
• status - zwraca wartości kostek i status przełącznika

Krok 6: Gry

Oprogramowanie umożliwia wybór gier i uruchamianie gry kontrolowane przez główny przełącznik.

Początkowo system jest w trybie ustawień gry, a tylko pierwsza kość pokazuje „1”. Poruszasz się po 12 różnych trybach gry, naciskając krótko ten przycisk. Pierwsza kostka ma wartość 1-6, a następnie pozostaje na 6, podczas gdy druga kostka pokazuje 1-6.

Aby wybrać konkretną grę, naciśnij i przytrzymaj przycisk (> 1 sekundę), co spowoduje przejście do trybu uruchamiania gry.

W grze rzut rozpoczyna się zwykle krótkim naciśnięciem tego przełącznika. Aby wrócić do trybu wyboru gry z trybu uruchamiania, naciśnij i przytrzymaj ten przełącznik, a następnie wyświetli numer gry jak poprzednio i umożliwi dalszy wybór.

W tej chwili zdefiniowano 9 trybów gry z 3 zapasowymi.

Gry od 1 do 5 to proste rzuty taką liczbą kostek. Każdy rzut po prostu rzuca wszystkimi kośćmi. Przełączniki kości nie działają w tych grach.

Gra 6 to dynamiczna liczba kości. Naciśnij jeden z przełączników kości, aby wybrać liczbę kości, a następnie przełącznik główny, aby rzucić kostką. Liczbę kości można zmienić przed każdym rzutem.

Gra 7 to rzut wielokrotny. W grę wchodzą wszystkie 5 kości. Naciśnięcie głównego przełącznika rzuca wszystkimi kośćmi. Naciśnięcie każdego przełącznika matrycy powoduje jego miganie. Po naciśnięciu głównego przełącznika rzuci się tylko migająca kostka, z wyjątkiem tego, że jeśli żadna nie miga, wszystkie będą się rzucać. To jest jak kości do gry w pokera lub Yahtzee. Zauważ, że nie ma egzekwowania dozwolonej liczby rzutów. To zależy od uczciwości gracza.

Gra 8 jest podobna do gry 7, z wyjątkiem tego, że przyciemnienie służy do wskazania, że wybrana kostka nie miga.

Gra 9 używa przełączników kości do określenia rzutów. Jeśli zostanie wybrana jedna z pierwszych 3, określa to liczbę kości do rzutu 1, 2 lub 3). Następnie, jeśli jeden z dolnych 2 przełączników zostanie naciśnięty, to górny rząd zostanie zachowany, a to wybierze liczbę kostek do rzucenia w dolnym rzędzie (1 lub 2). Jest to używane w grach takich jak Ryzyko.