Raspberry Pi Zero -ээр ажилладаг модон LED тоглоомын дэлгэц: 11 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Энэхүү төсөл нь 78x35 см хэмжээтэй, 20x10 пиксел WS2812 дээр суурилсан LED дэлгэцийг гаргаж, чимэг тоглоом тоглохын тулд зочны өрөөнд хялбархан суулгаж болно. Энэхүү матрицын анхны хувилбарыг 2016 онд бүтээсэн бөгөөд бусад олон хүмүүс дахин бүтээжээ. Энэхүү туршлагыг ашиглан матрицын шинэ хувилбарыг бий болгохын тулд хийсэн бүх сайжруулалтыг дүгнэж, одоо instablesable.com дээр авчирсан болно. Гол онцлог нь Raspberry Pi Zero -ийн шинэчлэлт, Pi A дээр Arduino ашиглах, өмнөх том хянагчийг Bluetooth тоглоомын самбараар солих явдал юм. Матрицын техник хангамжид нэвтрэх эрхгүй байсан ч гэсэн кодыг компьютер дээр хөгжүүлэх боломжийг олгодог симуляторыг багтаасан програм хангамжийг сайжруулсан болно.

Энэхүү LED матрицын нэг онцлог шинж чанар нь LED -ийг хаах, нуух зориулалттай модон өнгөлгөө юм. Энэ нь технологийн бус хүмүүсийн хүлээн зөвшөөрөх хүчин зүйлийг эрс нэмэгдүүлдэг;-) Мэдээжийн хэрэг, хэрэв энэ тусгай өнгөлгөө танай улсад байхгүй бол та LED-ийг нуухын тулд нийлэг гэх мэт бусад сарнисан материалыг ашиглаж болно. Төслийн бүтээн байгуулалтыг хөнгөвчлөхийн тулд ирээдүйд зарим үндсэн хэсгүүдийг өгөхөөр төлөвлөж байна.

Хангамж:

• Raspberry Pi Zero W (дасан зохицоход бусад бүх загварууд ажиллах болно)
• 200 LED/s (30 LED/м бүхий WS2812B LED зурвас)
• MAX7219 бүхий 4x SPI LED матриц дэлгэц
• Кабель
• Bluetooth тоглоомын самбар (жишээ нь үүнийг Пиморонигоос авсан)
• Хамгийн багадаа 5А хүчдэл бүхий 5V цахилгаан хангамж
• Лазер огтлох зориулалттай БСХС -ийн мод
• Модон өнгөлгөө эсвэл сарнисан нийлэг хавтан
• Конденсатор, эсэргүүцэл
• Зарим эрэг

Алхам 1: Лазер хайчлах

Матрицын үндсэн бүтэц нь 3 мм зузаантай БСХС -ийн модоор хийгдсэн бөгөөд лазер зүсэгчээр зүсэгдсэн байдаг. Хэрэв танд лазер таслагч байхгүй бол та ponoko.com эсвэл formulor.de гэх мэт онлайн үйлчилгээг ашиглах эсвэл орчныхоо дараагийн fablab/makerspace -тэй холбоо барьж болно. Түүнчлэн картон эсвэл бусад хөнгөн материалыг ашиглах боломжтой боловч хавсаргасан файлууд нь 3 мм зузаантай байхаар хийгдсэн тул нимгэн эсвэл зузаан материалууд нь файлуудыг дахин төлөвлөх шаардлагатай болдог. Дизайныг Fusion 360 дээр хийсэн. Ихэнх эд ангиудыг зүгээр л гулсуулснаар наалддаг, зөвхөн гадна талын хэсэг гэх мэт зарим хэсгийг модон цавуугаар наасан байх ёстой. Цавуу түрхэхээс өмнө таны матриц бүрэн ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаарай! Мөн модон өнгөлгөө наасан байх ёстой, гэхдээ энэ нь бүх зүйл ажиллаж байгааг баталгаажуулсны дараа хийх хамгийн сүүлийн алхам юм.

Арын хавтангийн баруун (доод) талд электрон эд ангиудыг матрицад бэхлэх сегмент байдаг бөгөөд өнгөлгөө наасан үед энэ бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нэвтрэх боломжтой хэвээр байна.

Алхам 2: LED суурилуулах

LED зурвас нь дэлхийн өнцөг булан бүрт Amazon, eBay эсвэл бусад онлайн дэлгүүрүүдээс худалдаж авах боломжтой 30 LED/m WS2812 тууз юм. Энэ нь ихэвчлэн байдаг хамгийн хямд хаягтай LED тууз юм. Хэрэв та бусад LED ашиглахыг хүсч байвал 30 LED/m зайг матрицын загварт нийцүүлэх ёстой. Лазертой сегментүүд нь 10 см -ийн LED өргөнтэй таарах жижиг хайчилбар хэсгүүдтэй. Энэхүү LED зурвасууд нь нуруун дээрээ хоёр талт соронзон хальстай тул нарийн байрлуулсны дараа шууд БСХС-д нааж болно. Туузыг ашиглахаас өмнө тууз бүрийн зөв чиглэлийг шалгана уу (DIN-DOUT чиглэл).

Утасны загвар нь зиг-заг тул төгсгөлд нь матрицанд ганцхан оролтын зүү байгаа бөгөөд кабелийн урт нь аль болох богино байна. Эрчим хүчийг зөв хуваарилах, матрицын дээд хэсэгт байрлах кабелийг багасгахын тулд LED зурвас бүрийг матрицын доод хэсэгт 5V ба GND -тэй холбоно. 5V ба GND шугамыг түгээхдээ та ганц утас эсвэл прототип ПХБ ашиглаж болно.

Алхам 3: угсрах

Тэсрэлтийн үзэл нь угсралтын зөв хэсгүүдийг тодорхойлоход тусална. Зүгээр л алхам алхмаар суулгах зургуудыг дагана уу. Арын хавтан нь хажуугийн урт хана, зарим богино ханыг барих хөндлөн бүтэцтэй. Хэрэв та хэсгүүдийг суулгахад асуудал гарвал элс цаас ашиглан засаарай.

Алхам 4: Гагнах

Янз бүрийн судлын цахилгаан дамжуулах шугамыг тэнд гагнах янз бүрийн арга байдаг. Янз бүрийн утсыг гагнахын тулд та ганц утас эсвэл зэсээс гаргаж авсан ердийн төмөр замыг ашиглаж болно. Энэ тохиолдолд протезийн ПХБ -ийн хэсгүүдийг цахилгаан дамжуулах шугамыг судлууд руу чиглүүлэхэд ашигласан. WS2812B зурвасууд нь тусдаа тэжээлийн кабельтай бөгөөд та цахилгаан шугамын эхний зурвасын оролттой холбох боломжтой (зургийн зүүн талд).

Алхам 5: SPI дэлгэцийг суулгана уу

Тоглоомын оноо, текстийг харуулахын тулд LED драйвер MAX7219 дээр суурилсан LED матриц дэлгэцийг ашигладаг. Энэ нь Raspberry Pi -тэй SPI (Цуваа захын интерфейс) -ээр холбогддог. Дөрвөн 8х8 дэлгэцийг 32x8 пикселийн цэг матриц дэлгэцтэй хослуулсан болно. Та энэ 8x8 пикселийн дэлгэцийг жишээ нь худалдаж авах боломжтой. eBay дээр 32x8 пикселийн хосолсон дэлгэцүүд байдаг. Мөн өөр өөр өнгөний сонголттой; Энэ тохиолдолд улаан дэлгэц ашигласан болно. SPI нь ээлжийн бүртгэл шиг ажилладаг тул дэлгэцийг баруун талаас эхлэн эхний матрицын өгөгдлийг хоёр дахь өгөгдөлтэй холбох замаар цувралаар холбодог.

Энэхүү дэлгэцийг өнгөлгөөтэй давхаргын ард шууд байрлуулсан тохиолдолд зөвхөн гаднаас унших боломжтой. Үгүй бол зөвхөн улаан бүдэг харагдана. Тиймээс та үүнийг арын хавтангийн гадаргуу ба матрицын гадаргуу хооронд 30 мм-ийн зайтай байх ёстой. Би үлдсэн модон эд анги, эрэг ашиглан 19 мм -ийн арын хавтан ба ПХБ -ийн хооронд тааруулж тохируулсан боловч гаднаас ямар ч төрлийн тусгаарлагч хийж болно.

Дэлгэцийн утсыг 7 -р алхамд үзүүлэв.

Алхам 6: Pi -г суулгана уу

Энэ суулгацад Raspberry Pi Zero ашигладаг. Та бас бусад Raspberry Pi загварыг ашиглаж болно, гэхдээ WiFi болон Bluetooth -ийг нэгтгэсэн шинэ загварууд нь утасгүй тоглоомын талбарт хялбархан холбогдох боломжийг олгодог бөгөөд програмчлалыг хялбаршуулдаг. Та доод тал нь хоёр боолт, жижиг тусгаарлагч ашиглан арын хавтан руу шургуулж Pi -г аюулгүй болгож чадна.

Raspberry Pi Zero W -ийн хувьд дараахь тээглүүрийг ашигладаг.

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

Зарим хүмүүс LED -д GPIO18 ашиглахтай холбоотой асуудлуудыг мэдээлсэн. Энэ тохиолдолд GPIO21 ашиглана уу. Хэрэв тийм бол та 21 -р мөрөнд байгаа кодыг pixel_pin = board болгон өөрчлөх хэрэгтэй. D21.

WS2812B туузыг энд өөрийн онцлогоос гадуур ашигладаг. Ихэвчлэн энэ нь DIN дээр 5V логик түвшинг шаарддаг боловч Pi нь зөвхөн 3, 3V өгдөг. Ихэнх тохиолдолд энэ нь үр дүнтэй байсан ч та үүнийг туузаар туршиж үзэх хэрэгтэй. Хэрэв энэ нь ажиллахгүй бол та 74HCT245 эсвэл бусад 3V3 -аас 5V хүртэлх хөрвүүлэгч гэх мэт түвшний хөрвүүлэгчийг Pi ба туузны хооронд нэмж болно.

Алхам 7: Утас ба цахилгаан хангамж

Цахилгааны утас холбох схемийн дагуу хийгддэг. Цахилгаан хангамж нь 5V тогтмол гүйдлийн хангамж юм.

Матрицыг хялбархан асаах/унтраахын тулд цахилгаан залгуур ба матрицын хэлхээний хооронд шилжүүлэгчийг нэмж оруулна. Гэсэн хэдий ч Raspberry Pi нь хатуу унтраалтад дургүй байдаг тул матрицыг солихоос өмнө Gamepad -ээр дамжуулан Pi -г аюулгүй унтраах програм хангамж дээр унтраах сонголт байдаг.

LED зурвас DIN зүү нь резистороор Pi -д холбогддог бөгөөд цахилгаан хангамжийг буфер болгохын тулд том конденсатор (4700uF) нэмдэг. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Adafruit Überguide -ээс неопикселээс авна уу.

LED нь нэг LED -д хамгийн ихдээ 60мА гүйдэл зарцуулдаг тул хамгийн их гүйдэл нь 200х60мА = 12А байж болно !!! Гэрлийг багасгаж, бүх LED -ийг бүрэн цагаан өнгөөр ашиглахгүй бол энэ нь онолын хувьд илүү үнэ цэнэтэй боловч хамгийн их гүйдэлд хүрэх кодоос хамаарна. Тиймээс хангалттай том цахилгаан хангамжийг сонгох нь маш чухал юм. Ихэнх програмуудын хувьд 5V/5A (25W) тэжээлийн хангамж хангалттай байх ёстой.

Арын хавтанг Pi болон Matrix дэлгэцээр бэхлэхийн тулд модны жижиг хэсгүүдийг ирмэгээр нь хусах, мөн боолтыг ашиглан арын хавтанг бэхлэх боломжтой.

Алхам 8: Pi -г тохируулна уу

1. Raspberrypi.org -аас хамгийн сүүлийн үеийн Raspbian lite зургийг татаж авах

2. Үүнийг SD карт руу хуулж ав, 8GB хангалттай. Та жишээ нь ашиглаж болно. etcher үүнийг хийх.

3. Pi -г SD картаар ачаалахаас өмнө WIFI болон ssh хандалтыг бэлтгэ

4. SD картыг дурын компьютерт хий, ачаалах хавтас нь хүртээмжтэй байх ёстой

5. Дараах мөрүүдийг wpa_supplicant.conf файл руу хуулж (байхгүй бол үүсгэнэ үү) өөрийн Wifi болон бүс нутгаас хамааран параметрүүдийг өөрчилнө үү.

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

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

6. ssh хандалтыг идэвхжүүлэхийн тулд ачаалах бол ssh (ямар ч өргөтгөлгүйгээр) нэртэй хоосон файлыг нэмнэ үү

7. Одоо SD картаа Raspberry Pi -д оруулаад ачаална уу. Pi -ийн IP хаягийг авахын тулд wifi чиглүүлэгчээ шалгана уу

8. терминал (Linux, Mac) ашиглан Pi -тэй SSH холболт эхлүүлэх. Windows шаваас. 192.168.x.y -ийн оронд Pi -ийн IP хаягийг оруулна уу

ssh [email protected]

9. Pi -г шинэчлэх (хэсэг хугацаа шаардагдана!)

sudo apt-get update

sudo apt-get шинэчлэлт

10. Пип ба тохируулгын хэрэгслийг суулгаарай

sudo apt-get python3-pip суулгана уу

sudo pip3 install -setuptools -ийг шинэчлэх

11. Neopixel драйвер, ws281x lib, pygame, libsdl суулгаарай

sudo pip3 суулгах rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixel

sudo pip3 суулгах pygame sudo apt-get install libsdl1.2-dev sudo pip3 install-luma.led_matrix-ийг шинэчлэх

12. RAP-config-ийг дуудаж SPI-ийг идэвхжүүлж, 5 Interfacing Options / P4 SPI / Enable рүү очно уу.

sudo raspi-config

13. Bluetooth Gamepad нэмэх

sudo bluetoothctl

[bluetooth] [bluetooth] дээрх# агент [bluetooth] дээр# хослуулах боломжтой# bluetooth дээр скан хийх# хос aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# итгэлцэл aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# холбох aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# гарах

aa: bb: cc: dd: ee: ff бол таны Bluetooth тоглоомын талбайн MAC даашинз юм. "Хайх" командыг дуудсаны дараа энэ хаягийг харуулах ёстой. Таны Bluetooth хянагч хослоход бэлэн байгаа эсэхийг шалгаарай, үүнийг хэрхэн хийх талаар хянагчийн гарын авлагыг шалгана уу.

14. Та одоо Pi -ээр дамжуулан холбогдож болно, үндсэн нууц үг нь бөөрөлзгөнө (Windows хэрэглэгчид Putty ашиглаж болно):

ssh [email protected]

Алхам 9: Python код, тест ба симулятор

Кодыг Github дээрээс авах боломжтой. games_pi_only.py болон бүх bmp файлууд хэрэгтэй.

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

Энэ код нь матрицыг дуурайхын тулд pygame ашиглан Pi -ийн гадна талд симуляцийн горимд ажиллах боломжтой. Энэ нь матрицын техник хангамжид шууд хандахгүйгээр шинэ боломжуудыг хөгжүүлэхэд маш их тустай. Мөн дибаг хийх нь илүү хялбар байдаг. Та симуляцийн горимыг идэвхжүүлэхийн тулд PI тогтмолыг тохируулах ёстой (15 -р мөр):

PI = худал

Энэхүү симуляцийн горимд Bluetooth тоглоомын товчлуурын оронд гарыг ашигладаг. 1, 2, 3, 4 товчлуурууд нь тоглоомын талбайн A, B, X, Y, чиглэлийг зааж өгөх сум товчлуурууд, эхлэхийн тулд "s", сонгохын тулд "x" гэсэн тэмдэглэгээтэй байна. Та компьютер дээрээ хөгжүүлэлт хийхийн тулд стандарт засварлагч, консол эсвэл Micosoft Visual Studio Code эсвэл Jetbrain PyCharm гэх мэт зарим нэгдсэн IDE ашиглаж болно.

Хэрэв та матриц болон Raspberry Pi -ийг ашигладаг бол та дараах зүйлийг тодорхойлох ёстой.

PI = Үнэн

Кодыг Raspberry Pi руу хуулахын тулд та scp командыг ашиглаж болно (Windows WinSCP). Консолын цонхыг нээгээд Github файлуудыг агуулсан хавтас руу шилжиж дуудна уу

scp games_pi_only [email protected]:/home/pi

scp *.bmp [email protected]:/home/pi

дараа нь ssh -ээр дамжуулан Pi -д холбогдоно уу (Windows хэрэглэгчид Putty ашиглаж болно):

ssh [email protected]

Амжилттай нэвтэрсний дараа та python кодыг дуудаж эхлүүлж болно.

sudo python3 тоглоом_pi_only.py

Хэрэв код зөв ажиллаж байвал та дараахыг дуудаж автоматаар эхлүүлэхийг идэвхжүүлж болно.

sudo нано /etc/rc.local

0 гарахаас өмнө дараах мөрийг нэмнэ үү.

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

Хадгалах (Ctrl+O) ба гарах (Ctrl+X)

Алхам 10: Эцсийн шалгалт ба өнгөлгөө

Өнгөлгөө нь нүүрэн талд наалдахаас өмнө бүх LED ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд матрицыг туршиж үзэх шаардлагатай. Өнгөлгөө наахаас өмнө ямар нэгэн зүйлийг засах нь илүү хялбар байдаг.

Ашигласан модон өнгөлгөө нь Microwood хэмээх тусгай агч өнгөлгөөтэй цаас бөгөөд нэг талдаа цаасаар бүрсэн, зузаан нь 0, 1 мм байна. Цаасан талыг стандарт усгүй цаасан цавуу ашиглан mdf дээр шууд нааж болно.

Алхам 11: Үр дүн

Хөгжилтэй байж, тоглоомыг сайхан өнгөрүүлээрэй!

Raspberry Pi уралдааны 2020 оны гол шагнал