रास्पबेरी पाई ज़ीरो द्वारा संचालित वुडन एलईडी गेमिंग डिस्प्ले: 11 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

यह परियोजना 78x35 सेमी आकार के साथ 20x10 पिक्सेल WS2812 आधारित एलईडी डिस्प्ले का एहसास करती है जिसे रेट्रो गेम खेलने के लिए आसानी से लिविंग रूम में स्थापित किया जा सकता है। इस मैट्रिक्स का पहला संस्करण 2016 में बनाया गया था और कई अन्य लोगों द्वारा इसका पुनर्निर्माण किया गया था। इस अनुभव का उपयोग मैट्रिक्स के एक नए संस्करण को बनाने और इसे अब इंस्ट्रक्शंस डॉट कॉम पर लाने के लिए सभी सुधारों को समेटने के लिए किया गया था। मुख्य नई विशेषताएं रास्पबेरी पाई ज़ीरो का उपयोग करने के बजाय अपडेट हैं और पीआई ए प्लस एक अरुडिनो और पिछले बड़े नियंत्रक को ब्लूटूथ गेमपैड के साथ बदलना। इसके अलावा सिम्युलेटर सहित सॉफ्टवेयर में सुधार किया गया था, जो आपको कंप्यूटर पर कोड विकसित करने की अनुमति देता है, भले ही आपके पास मैट्रिक्स हार्डवेयर तक पहुंच न हो।

इस एलईडी मैट्रिक्स की एक विशेष विशेषता विशेष लकड़ी का लिबास है, जिसका उपयोग एलईडी को कवर करने और एलईडी के निष्क्रिय होने पर उन्हें छिपाने के लिए किया जाता है। यह गैर-तकनीकी लोगों के स्वीकृति कारक में अत्यधिक वृद्धि करता है;-) बेशक, यदि यह विशेष लिबास आपके देश में उपलब्ध नहीं है, तो आप एलईडी को छिपाने के लिए ऐक्रेलिक जैसी कुछ अन्य फैलाने वाली सामग्री का भी उपयोग कर सकते हैं। भविष्य में परियोजना के पुनर्निर्माण को आसान बनाने के लिए कुछ प्रमुख भागों को प्रदान करने की भी योजना है।

आपूर्ति:

• रास्पबेरी पाई ज़ीरो डब्ल्यू (कुछ अनुकूलन के साथ, अन्य सभी मॉडल भी काम करेंगे)
• 200 LED/s (WS2812B LED धारियां 30 LED/m के साथ)
• MAX7219. के साथ 4x SPI एलईडी मैट्रिक्स डिस्प्ले
• केबल
• ब्लूटूथ गेमपैड (उदाहरण के लिए यह पिमोरोनी से)
• बिजली की आपूर्ति 5V कम से कम 5A. के साथ
• लेजर काटने के लिए एमडीएफ लकड़ी
• लकड़ी के लिबास या प्रसार एक्रिलिक प्लेट
• संधारित्र, रोकनेवाला
• कुछ पेंच

चरण 1: लेजर काटना

मैट्रिक्स की आधार संरचना 3 मिमी की मोटाई के साथ एमडीएफ लकड़ी से बनी होती है और लेजर कटर द्वारा काटी जाती है। यदि आपके पास लेज़र कटर नहीं है, तो आप ऑनलाइन सेवा जैसे ponoko.com या formulor.de का उपयोग कर सकते हैं या अपने परिवेश में अगले fablab/makerspace से संपर्क कर सकते हैं। कार्डबोर्ड या अन्य हल्की सामग्री का उपयोग करना भी संभव है, लेकिन संलग्न फाइलें 3 मिमी मोटाई के लिए डिज़ाइन की गई हैं, इसलिए पतली या मोटी सामग्री को फ़ाइलों के नए स्वरूप की आवश्यकता होती है। फ़्यूज़न 360 में डिज़ाइन किया गया था। अधिकांश भाग केवल उन्हें एक स्थान पर खिसकाकर एक साथ पकड़ते हैं, केवल कुछ भागों जैसे बाहरी सीमाओं को लकड़ी के गोंद का उपयोग करके एक साथ चिपकाया जाना चाहिए। सुनिश्चित करें कि कोई भी गोंद लगाने से पहले आपका मैट्रिक्स पूरी तरह से काम कर रहा है! इसके अलावा लकड़ी के लिबास को चिपकाना पड़ता है, लेकिन यह सुनिश्चित करने के बाद कि सब कुछ काम करता है, यह अंतिम चरण है।

बैकप्लेन के दाहिने (निचले) हिस्से में, मैट्रिक्स में इलेक्ट्रॉनिक घटकों को सुरक्षित करने के लिए एक कट आउट सेगमेंट होता है और अभी भी इन घटकों तक पहुंच होती है जब लिबास को चिपकाया जाता है।

चरण 2: एल ई डी स्थापित करें

एलईडी पट्टियां मानक 30 एलईडी/एम डब्ल्यूएस2812 पट्टियां हैं, जो पूरी दुनिया में अमेज़ॅन, ईबे या अन्य ऑनलाइन स्टोर पर उपलब्ध हैं। यह आम तौर पर उपलब्ध सबसे सस्ता पता योग्य एलईडी पट्टी भी है। यदि आप अन्य एलईडी का उपयोग करना चाहते हैं, तो आपको मैट्रिक्स पैटर्न में फिट होने के लिए 30 एलईडी/मी दूरी सुनिश्चित करनी होगी। 10 सेमी की एलईडी चौड़ाई में फिट होने के लिए लेज़रकटेड सेगमेंट में छोटे कट आउट क्षेत्र होते हैं। इस एलईडी धारियों में उनकी पीठ पर दो तरफा टेप होता है, इसलिए आप सटीक स्थिति के बाद उन्हें सीधे एमडीएफ में गोंद कर सकते हैं। टेप (DIN-DOUT दिशा) का उपयोग करने से पहले प्रत्येक पट्टी के सही अभिविन्यास की जाँच करें।

वायरिंग पैटर्न एक ज़िग-ज़ैग है, इसलिए अंत में, मैट्रिक्स में केवल एक इनपुट पिन होता है और केबल की लंबाई यथासंभव कम होती है। शक्ति को उचित रूप से वितरित करने और मैट्रिक्स के शीर्ष पर केबलिंग को कम करने के लिए, प्रत्येक एलईडी पट्टी मैट्रिक्स के नीचे 5V और GND से जुड़ी होती है। आप 5V और GND लाइन को वितरित करने के लिए सिंगल वायर या प्रोटोटाइप पीसीबी का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 3: विधानसभा

विस्फोट दृश्य असेंबली के लिए सही टुकड़ों की पहचान करने में मदद करता है। बस चरण-दर-चरण स्थापना चित्रों का पालन करें। बैकप्लेन में लंबी साइड की दीवारों और कुछ छोटी दीवारों को पकड़ने के लिए क्रॉस स्ट्रक्चर हैं। यदि आपको टुकड़ों को स्थापित करने में समस्या है, तो इसे ठीक करने के लिए सैंड पेपर का उपयोग करें।

चरण 4: सोल्डरिंग

अलग-अलग धारियों के लिए एक साथ बिजली लाइनों को मिलाप करने के अलग-अलग तरीके हैं। या तो आप अलग-अलग तारों को मिलाप करने के लिए तांबे के एकल तारों या किसी प्रकार की आम रेल का उपयोग कर सकते हैं। इस मामले में, प्रोटोटाइप पीसीबी के टुकड़ों का उपयोग पावर रेल को धारियों के लिए मार्गदर्शन करने के लिए किया गया था। WS2812B स्ट्राइप्स में पहले से ही अलग पावर केबल होते हैं जिनका उपयोग आप पावर रेल को पहले स्ट्राइप इनपुट (चित्र पर बाईं ओर) से जोड़ने के लिए कर सकते हैं।

चरण 5: एसपीआई डिस्प्ले स्थापित करें

गेम स्कोर और टेक्स्ट प्रदर्शित करने के लिए एलईडी ड्राइवर MAX7219 पर आधारित एलईडी मैट्रिक्स डिस्प्ले का उपयोग किया जाता है। यह एसपीआई (सीरियल पेरिफेरल इंटरफेस) के जरिए रास्पबेरी पाई से जुड़ा है। चार 8x8 डिस्प्ले को 32x8 पिक्सेल डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले के साथ जोड़ा गया है। उदाहरण के लिए आप इस 8x8 पिक्सेल डिस्प्ले को खरीद सकते हैं। ईबे पर, संयुक्त 32x8 पिक्सेल डिस्प्ले भी उपलब्ध हैं। इसके अलावा आपके पास अलग-अलग रंग विकल्प हैं; इस मामले में लाल डिस्प्ले का इस्तेमाल किया गया था। क्योंकि SPI एक शिफ्ट रजिस्टर की तरह काम करता है, पहले मैट्रिक्स के डेटा को दूसरे मैट्रिक्स के डेटा से कनेक्ट करके और इसी तरह डिस्प्ले के दाईं ओर से शुरू करके डिस्प्ले को सीरियल में एक साथ जोड़ा जाता है।

यह डिस्प्ले केवल बाहर से पढ़ने योग्य है, अगर इसे सीधे विनियर लेयर के पीछे रखा जाए। यदि नहीं, तो केवल एक लाल धब्बा दिखाई देता है। तो आपको बैकप्लेन की सतह और मैट्रिक्स की सतह के बीच 30 मिमी की दूरी के साथ बैकप्लेन कट-आउट सेगमेंट के शीर्ष पर माउंट करना होगा। मैंने बैकप्लेन और पीसीबी के बीच लापता 19 मिमी को अनुकूलित करने के लिए लकड़ी के कुछ बचे हुए टुकड़ों और स्क्रू का उपयोग किया है, लेकिन आप किसी भी बाहरी प्रकार के स्पेसर भी कर सकते हैं।

डिस्प्ले की वायरिंग को चरण 7 में दिखाया गया है।

चरण 6: पाई स्थापित करें

इस इंस्टॉलेशन में, रास्पबेरी पाई ज़ीरो का उपयोग किया जाता है। आप किसी अन्य रास्पबेरी पाई मॉडल का भी उपयोग कर सकते हैं, लेकिन एकीकृत वाईफाई और ब्लूटूथ वाले नए आपको वायरलेस गेमपैड से आसानी से कनेक्ट करने और प्रोग्रामिंग को सरल बनाने की अनुमति देते हैं। आप इसे बैकप्लेन में पेंच करने के लिए कम से कम दो स्क्रू और छोटे स्पेसर का उपयोग करके पाई को सुरक्षित कर सकते हैं।

रास्पबेरी पाई ज़ीरो डब्ल्यू के लिए, निम्नलिखित पिन का उपयोग किया जाता है:

• पिन २: ५वी
• पिन 6: जीएनडी
• GPIO18 -> एलईडी धारियां
• GPIO11: SPI CLK -> MAX7219 मैट्रिक्स CLK
• GPIO10: SPI MOSI -> MAX7219 मैट्रिक्स DIN
• GPIO8:SPI CS -> MAX7219 मैट्रिक्स CS

कुछ लोगों ने एलईडी के लिए GPIO18 का उपयोग करने में समस्या की सूचना दी। कृपया इस मामले में GPIO21 का उपयोग करें। अगर ऐसा है, तो आपको लाइन 21 में कोड को pixel_pin = board. D21 में बदलना होगा।

WS2812B पट्टी का उपयोग यहाँ इसके विनिर्देश के बाहर किया गया है। आम तौर पर इसे DIN पर 5V तर्क स्तर की आवश्यकता होती है, लेकिन Pi केवल 3, 3V प्रदान करता है। यहां तक कि अगर यह ज्यादातर मामलों में काम करता है, तो आपको इसे अपनी पट्टी से जांचना चाहिए। यदि यह काम नहीं करता है, तो आप पाई और पट्टी के बीच 74HCT245 या किसी अन्य 3V3 से 5V कनवर्टर की तरह एक स्तर कनवर्टर जोड़ सकते हैं।

चरण 7: तारों और बिजली की आपूर्ति

वायरिंग योजना के अनुसार वायरिंग की जाती है। बिजली की आपूर्ति एक 5V डीसी आपूर्ति है।

मैट्रिक्स के आसान ऑन/ऑफ स्विचिंग के लिए, पावर प्लग और मैट्रिक्स सर्किट के बीच एक स्विच जोड़ा जाता है। फिर भी, क्योंकि रास्पबेरी पाई को हार्ड स्विच ऑफ पसंद नहीं है, मैट्रिक्स को स्विच करने से पहले गेमपैड के माध्यम से पाई को सुरक्षित रूप से बंद करने के लिए सॉफ़्टवेयर में शटडाउन विकल्प है।

एलईडी पट्टी डीआईएन पिन एक प्रतिरोधी के माध्यम से पीआई से जुड़ा हुआ है, बिजली की आपूर्ति को बफर करने के लिए एक बड़ा संधारित्र (4700uF) भी जोड़ा जाता है। अधिक जानकारी के लिए कृपया Neopixels के लिए Adafruit Überguide देखें।

एल ई डी अधिकतम 60mA प्रति एलईडी की खपत कर रहे हैं, इसलिए 200x60mA = 12A की अधिकतम धारा संभव है !!! चमक को कम करके और पूरे सफेद रंग में सभी एल ई डी का उपयोग नहीं करके, यह एक सैद्धांतिक मूल्य है, लेकिन यह उस कोड पर निर्भर करता है जो अधिकतम वर्तमान तक पहुंचता है। इसलिए एक बड़ी पर्याप्त बिजली आपूर्ति का चयन करना बहुत महत्वपूर्ण है। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए 5V/5A (25W) के साथ बिजली की आपूर्ति पर्याप्त होनी चाहिए।

पाई और मैट्रिक्स डिस्प्ले के साथ बैकप्लेन को ठीक करने के लिए, लकड़ी के कुछ छोटे टुकड़ों का उपयोग किनारों में खुरचने के लिए किया जा सकता है और बैकप्लेन को रखने के लिए स्क्रू का भी उपयोग किया जा सकता है।

चरण 8: सेटअप पाई

1. raspberrypi.org. से नवीनतम रास्पियन लाइट छवि डाउनलोड करें

2. इसे और एसडी कार्ड में कॉपी करें, 8GB पर्याप्त है। आप उपयोग कर सकते हैं उदा। ऐसा करने के लिए ईथर।

3. एसडी कार्ड के साथ पीआई को बूट करने से पहले, वाईफ़ाई और एसएसएच एक्सेस तैयार करें

4. किसी भी कंप्यूटर में एसडी कार्ड डालें, बूट फोल्डर पहुंच योग्य होना चाहिए

5. निम्न पंक्तियों को फ़ाइल में कॉपी करें wpa_supplicant.conf (यदि मौजूद नहीं है तो इसे उत्पन्न करें) और अपने वाईफाई और क्षेत्र के आधार पर पैरामीटर बदलें

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

देश = यूएस अपडेट_कॉन्फिग = 1 नेटवर्क = { एसएसआईडी = "होम वाईफाई" psk = "mypassword" key_mgmt = WPA-PSK }

6. ssh एक्सेस को सक्षम करने के लिए बूट करने के लिए ssh (बिना किसी एक्सटेंशन के) नामक एक खाली फ़ाइल जोड़ें

7. अब रास्पबेरी पाई में एसडी कार्ड डालें और इसे बूट करें। पाई का आईपी पता प्राप्त करने के लिए अपने वाईफाई राउटर की जांच करें

8. एक टर्मिनल (लिनक्स, मैक) या उदा। पोटीन एक विंडोज़। 192.168.x.y. के बजाय Pi का IP डालें

ssh [email protected]

9. पाई को अपडेट करें (कुछ समय लगता है!)

सुडो एपीटी-अपडेट प्राप्त करें

सुडो एपीटी-अपग्रेड प्राप्त करें

10. पाइप और सेटअप टूल इंस्टॉल करें

sudo apt-python3-pip स्थापित करें

sudo pip3 install --upgrad setuptools

11. Neopixel ड्राइवर स्थापित करें, ws281x lib, pygame और libsdl

sudo pip3 rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixel स्थापित करें

sudo pip3 स्थापित करें pygame sudo apt-get install libsdl1.2-dev sudo pip3 --upgrad luma.led_matrix

12. रैप्स-कॉन्फ़िगरेशन पर कॉल करके एसपीआई को सक्षम करें, 5 इंटरफेसिंग विकल्प / पी 4 एसपीआई / सक्षम करें पर नेविगेट करें

सुडो रास्पि-कॉन्फ़िगरेशन

13. ब्लूटूथ गेमपैड जोड़ें

सुडो ब्लूटूथctl

[ब्लूटूथ]# एजेंट [ब्लूटूथ]# पेयरेबल ऑन [ब्लूटूथ]# स्कैन ऑन [ब्लूटूथ]# पेयर आ:बीबी:सीसी:डीडी:ईई:एफएफ [ब्लूटूथ]# ट्रस्ट आ:बीबी:सीसी:डीडी:ई:एफएफ [ब्लूटूथ] # कनेक्ट एए: बीबी: सीसी: डीडी: ईई: एफएफ [ब्लूटूथ] # छोड़ दें

जहां आ: बीबी: सीसी: डीडी: ईई: एफएफ आपके ब्लूटूथ गेमपैड की मैक ड्रेस है। यह पता "स्कैन ऑन" कमांड को कॉल करने के बाद दिखाया जाना चाहिए। सुनिश्चित करें कि आपका ब्लूटूथ नियंत्रक युग्मित करने के लिए तैयार है, कृपया नियंत्रक के मैनुअल की जांच करें कि यह कैसे करना है।

14. अब आप पाई से कनेक्ट कर सकते हैं, डिफ़ॉल्ट पासवर्ड रास्पबेरी है (विंडोज उपयोगकर्ता पुट्टी का उपयोग कर सकते हैं):

ssh [email protected]

चरण 9: पायथन कोड, परीक्षण और सिम्युलेटर

कोड जीथब पर उपलब्ध है। games_pi_only.py और सभी बीएमपी फाइलों की जरूरत है।

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

कोड में मैट्रिक्स को अनुकरण करने के लिए पायगम का उपयोग करके पीआई के बाहर सिमुलेशन मोड में चलाने का विकल्प होता है। यह मैट्रिक्स हार्डवेयर तक सीधी पहुंच के बिना नई सुविधाओं को विकसित करने में बहुत मददगार है। इसके अलावा डिबगिंग बहुत आसान है। सिमुलेशन मोड (लाइन 15) को सक्रिय करने के लिए आपको पीआई स्थिरांक सेट करना होगा:

पीआई=गलत

इस सिमुलेशन मोड में, ब्लूटूथ गेमपैड के बजाय कीबोर्ड का भी उपयोग किया जाता है। बटन 1, 2, 3, 4 को गेमपैड के ए, बी, एक्स, वाई में मैप किया जाता है, दिशाओं के लिए तीर कुंजी, प्रारंभ के लिए "एस" और चयन के लिए "एक्स"। आप अपने पीसी पर विकास करने के लिए एक मानक संपादक प्लस कंसोल या कुछ एकीकृत आईडीई जैसे माइक्रोसॉफ्ट विजुअल स्टूडियो कोड या जेटब्रेन पायचर्म का उपयोग कर सकते हैं।

यदि आप मैट्रिक्स और रास्पबेरी पाई का उपयोग करते हैं, तो आपको परिभाषित करना होगा:

पीआई=सच

कोड को रास्पबेरी पाई में कॉपी करने के लिए, आप scp कमांड (Windows WinSCP) का उपयोग कर सकते हैं। एक कंसोल विंडो खोलें, जीथब फाइलों को संतुष्ट करने वाले फ़ोल्डर में स्विच करें और कॉल करें

scp games_pi_only [email protected]:/home/pi

scp *.bmp [email protected]:/home/pi

फिर एसएसएच के माध्यम से पीआई से कनेक्ट करें (विंडोज उपयोगकर्ता पुट्टी का उपयोग कर सकते हैं):

ssh [email protected]

सफलतापूर्वक लॉग ऑन करने के बाद, आप कॉल करके पायथन कोड शुरू कर सकते हैं:

sudo python3 games_pi_only.py

यदि कोड सही ढंग से चलता है, तो आप कॉल करके ऑटोस्टार्ट को सक्षम कर सकते हैं:

सुडो नैनो /etc/rc.local

और निकास 0 से पहले निम्न पंक्ति जोड़ें:

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

सहेजें (Ctrl+O) और बाहर निकलें (Ctrl+X)

चरण 10: अंतिम परीक्षण और लिबास

इससे पहले कि लिबास सामने की तरफ गोंद हो, मैट्रिक्स का परीक्षण यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाना चाहिए कि सभी एलईडी काम कर रहे हैं। लिबास को चिपकाए जाने से पहले कुछ ठीक करना बहुत आसान है।

प्रयुक्त लकड़ी का लिबास एक विशेष मेपल लिबास कागज है जिसे माइक्रोवुड कहा जाता है, जो एक तरफ कागज से ढका होता है और इसकी मोटाई 0, 1 मिमी होती है। मानक पानी मुक्त कागज गोंद का उपयोग करके कागज की तरफ सीधे एमडीएफ पर चिपकाया जा सकता है।

चरण 11: परिणाम

आनंद उठाएं और खेल का मजा लें!

रास्पबेरी पाई प्रतियोगिता 2020 में भव्य पुरस्कार