Raspberry Pi Zero жұмыс жасайтын ағаштан жасалған LED дисплейі: 11 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Бұл жоба 20x10 пиксельді WS2812 өлшемді 78x35 см жарықдиодты дисплейді іске қосады, оны қонақ бөлмесінде ретро ойындарын ойнау үшін оңай орнатуға болады. Бұл матрицаның бірінші нұсқасы 2016 жылы салынған және оны көптеген адамдар қайта жасаған. Бұл тәжірибе матрицаның жаңа нұсқасын құру үшін барлық жақсартуларды қорытындылау үшін қолданылды және қазір оны instablesables.com сайтына шығарды. Негізгі жаңа мүмкіндіктер - бұл Raspberry Pi Zero жаңарту және Pi A плюс Arduino пайдалану және алдыңғы үлкен контроллерді Bluetooth геймпадына ауыстыру. Сондай -ақ, бағдарламалық қамтамасыз ету жетілдірілді, оның ішінде симулятор, ол матрицалық жабдыққа қол жеткізе алмасаңыз да, компьютерде кодты дамытуға мүмкіндік береді.

Бұл жарықдиодты матрицаның бір ерекшелігі - жарықдиодты өшіру кезінде жарықдиодты жабу және оны жасыру үшін қолданылатын ағаштан жасалған арнайы шпон. Бұл технологиялық емес адамдарды қабылдау коэффициентін жоғарылатады;-) Әрине, егер бұл арнайы шпон сіздің елде болмаса, жарықдиодты жасыру үшін акрил сияқты басқа да таралған материалды қолдануға болады. Сонымен қатар, жобаны қайта құруды жеңілдету үшін болашақта кейбір негізгі бөліктерді ұсыну жоспарлануда.

Жабдықтар:

• Raspberry Pi Zero W (кейбір бейімделуімен басқа барлық модельдер жұмыс істейді)
• 200 светодиод/с (WS2812B жарық диодты жолақтары 30 светодиод/м)
• MAX7219 бар 4x SPI жарықдиодты матрицалық дисплей
• Кабельдер
• Bluetooth геймпады (мысалы, бұл Pimoroni -ден)
• 5А кем емес 5А қуат көзі
• Лазермен кесуге арналған MDF ағашы
• Ағаш шпон немесе диффузиялық акрил пластина
• Конденсатор, резистор
• Кейбір бұрандалар

1 -қадам: лазерлік кесу

Матрицаның негізгі құрылымы қалыңдығы 3 мм MDF ағаштан жасалған және лазерлік кескішпен кесілген. Егер сізде лазерлік кескіш болмаса, сіз ponoko.com немесе formulor.de сияқты онлайн қызметін пайдалана аласыз немесе қоршаған ортадағы келесі fablab/makerspace -ке хабарласа аласыз. Картон немесе басқа да жеңіл материалдарды қолдануға болады, бірақ бекітілген файлдар 3 мм қалыңдыққа арналған, сондықтан жіңішке немесе қалың материалдар файлдарды қайта жобалауды қажет етеді. Дизайн Fusion 360 -да жасалды. Бөлшектердің көпшілігі оларды сырғыту арқылы бір -біріне жабысады, тек сыртқы жиектер сияқты кейбір бөлшектерді ағаш желіммен жабыстыру керек. Кез келген желімді қолданар алдында матрицаның толық жұмыс істейтініне көз жеткізіңіз! Сондай -ақ, ағаш шпонды желімдеу керек, бірақ бұл бәрі жұмыс істейтініне көз жеткізгеннен кейінгі соңғы қадам.

Артқы панельдің оң (төменгі) жағында электронды компоненттерді матрицаға бекіту үшін кесілген сегмент бар және шпон жабыстырылған кезде бұл компоненттерге қол жетімді болады.

2 -қадам: жарықдиодты шамдарды орнатыңыз

Жарық диодты жолақтар Amazon, eBay немесе бүкіл әлемдегі басқа интернет -дүкендерде сатылатын стандартты 30 LED/m WS2812 жолақтары болып табылады. Бұл әдетте қол жетімді ең арзан адресті диодты жолақ. Егер сіз басқа светодиодтарды қолданғыңыз келсе, матрицаның үлгісіне сәйкес келетін жарықдиодты 30 м/с қамтамасыз етуіңіз керек. Лазермен кесілген сегменттерде жарық диодты ені 10 см болатын шағын кесілген аймақтар бар. Бұл жарықдиодты жолақтардың артқы жағында екі жақты таспа бар, сондықтан дәл орналастырудан кейін оларды тікелей MDF-ге жабыстыруға болады. Таспаны қолданар алдында әр жолақтың дұрыс бағытын тексеріңіз (DIN-DOUT бағыты).

Сымның үлгісі-зиг-заг, сондықтан соңында матрицаның бір ғана кіріс түйреуі бар және кабель ұзындығы мүмкіндігінше қысқа. Қуатты дұрыс бөлу және матрицаның жоғарғы жағындағы кабельдеуді азайту үшін әрбір жарықдиодты жолақ матрицаның төменгі жағында 5В және GND -ге қосылады. 5V және GND желісін тарату үшін сіз бір сымды немесе ПТБ прототипін қолдана аласыз.

3 -қадам: құрастыру

Жарылыс көрінісі құрастыру үшін дұрыс бөлшектерді анықтауға көмектеседі. Қадамдық орнату суреттерін орындаңыз. Артқы панельде ұзын бүйірлік қабырғаларды және қысқа қабырғаларды ұстауға арналған көлденең құрылымдар бар. Егер бөлшектерді орнатуда қиындықтар туындаса, оны түзету үшін құмды қағазды қолданыңыз.

4 -қадам: дәнекерлеу

Әр түрлі жолақтар үшін электр желілерін бірге дәнекерлеудің әртүрлі әдістері бар. Әр түрлі сымдарды дәнекерлеу үшін бір сымды немесе мысдан жасалған қарапайым рельсті қолдануға болады. Бұл жағдайда электрлік рельстерді жолақтарға бағыттау үшін ПХД прототипінің бөліктері қолданылды. WS2812B жолақтарында жеке рельсті кабельдер бар, оларды электр жолын бірінші жолақ кірісіне қосу үшін пайдалануға болады (суреттің сол жағы).

5 -қадам: SPI дисплейін орнатыңыз

Ойын ұпайлары мен мәтінді көрсету үшін MAX7219 диодты драйверіне негізделген жарықдиодты матрицалық дисплей қолданылады. Ол Raspberry Pi -ге SPI (сериялық перифериялық интерфейс) арқылы қосылады. Төрт 8х8 дисплей 32х8 пиксельді нүктелік матрицалық дисплейге біріктірілген. Сіз бұл 8x8 пиксельді дисплейлерді сатып ала аласыз, мысалы: eBay -де 32x8 пиксельді біріктірілген дисплейлер бар. Сонымен қатар сізде түрлі түсті опциялар бар; бұл жағдайда қызыл дисплейлер қолданылды. SPI ауысымдық регистр сияқты жұмыс істейтіндіктен, дисплейлер бірінші матрицадан алынған деректерді екіншісінің деректеріне қосу арқылы сериялық түрде қосылады және дисплейдің оң жағынан басталады.

Бұл дисплей сырттан ғана оқылады, егер ол шпон қабатының артында орналасса. Олай болмаған жағдайда, тек қызыл бұлыңғырлық көрінеді. Сондықтан оны артқы панельдің беті мен матрицаның беті арасындағы қашықтық 30 мм болатын артқы панельдің кесілген сегментінің үстіне бекіту керек. Мен артқы панель мен ПХД арасындағы 19 мм жетіспейтін ағаш бөлшектер мен бұрандаларды қолдандым, бірақ сіз кез келген сыртқы бөлгішті жасай аласыз.

Дисплейдің сымы 7 -қадамда көрсетілген.

6 -қадам: Pi орнатыңыз

Бұл қондырғыда Raspberry Pi Zero қолданылады. Сіз сондай -ақ Raspberry Pi -дің кез келген басқа үлгісін қолдана аласыз, бірақ Wi -Fi мен Bluetooth қосылған жаңалары сымсыз геймпадтарға оңай қосылуға және бағдарламалауды жеңілдетуге мүмкіндік береді. Пиді артқы панельге бұрап алу үшін кемінде екі бұранданы және кішкене аралықтарды қолдана отырып, бекітуге болады.

Raspberry Pi Zero W үшін келесі түйреуіштер қолданылады:

• PIN 2: 5В
• PIN 6: GND
• GPIO18 -> жарық диодты жолақтар
• GPIO11: SPI CLK -> MAX7219 матрицасы CLK
• GPIO10: SPI MOSI -> MAX7219 DIN матрицасы
• GPIO8: SPI CS -> MAX7219 матрицалық CS

Кейбір адамдар светодиоды үшін GPIO18 қолданумен байланысты мәселелер туралы хабарлады. Бұл жағдайда GPIO21 пайдаланыңыз. Олай болса, 21 -жолдағы кодты pixel_pin = board етіп өзгертуге тура келеді. D21.

WS2812B жолағы мұнда оның сипаттамасынан тыс қолданылады. Әдетте ол DIN бойынша 5В логикалық деңгейді қажет етеді, бірақ Pi тек 3, 3В қамтамасыз етеді. Егер бұл көп жағдайда жұмыс істесе де, сіз оны жолағыңызбен сынап көруіңіз керек. Егер ол жұмыс істемесе, сіз 74HCT245 сияқты деңгейлік түрлендіргішті немесе кез келген басқа 3V3 -тен 5В -қа дейін Pi мен жолақ арасындағы түрлендіргішті қоса аласыз.

7 -қадам: сымдар мен қуат көзі

Сымдар сымдар схемасына сәйкес орындалады. Қуат көзі - 5В тұрақты ток көзі.

Матрицаны оңай қосу/өшіру үшін қуат ашасы мен матрицалық тізбектер арасында қосқыш қосылады. Дегенмен, Raspberry Pi қатты өшіруді ұнатпайтындықтан, матрицаны ауыстырмас бұрын Gamepad арқылы Pi -ді қауіпсіз түрде өшіру үшін бағдарламалық қамтамасыз етуде өшіру мүмкіндігі бар.

Жарық диодты DIN түйреуіші резистор арқылы Pi -ге қосылады, сонымен қатар қоректену буферіне үлкен конденсатор (4700uF) қосылады. Қосымша ақпарат алу үшін Adafruit Überguide неопиксельді қараңыз.

Жарықдиодты шамдар бір жарық диодына 60мА максималды ток жұмсайды, сондықтан максималды ток 200х60мА = 12А болуы мүмкін !!! Жарықтығын азайту және барлық жарықдиодты ақ түспен пайдаланбау - бұл теориялық мән, бірақ ол максималды токқа жеткен кодқа байланысты. Сондықтан жеткілікті үлкен қуат көзін таңдау өте маңызды. Көптеген қосымшалар үшін 5В/5А (25 Вт) қуат көзі жеткілікті болуы керек.

Артқы панельді Pi және Matrix дисплейі арқылы бекіту үшін, ағаштың кішкене бөліктерін оларды жиектерге тегістеу үшін қолдануға болады, сонымен қатар артқы панельді бекіту үшін бұрандаларды қолданыңыз.

8 -қадам: Pi орнату

1. Raspberrypi.org сайтынан Raspbian Lite соңғы суретін жүктеңіз

2. Оны SD картасына көшіріңіз, 8 ГБ жеткілікті. Сіз мысалы, пайдалана аласыз этчер мұны істеу үшін.

3. Pi картасын SD картасымен жүктемес бұрын, WIFI мен ssh қатынасын дайындаңыз

4. SD картасын кез келген компьютерге салыңыз, жүктеу қалтасы қолжетімді болуы керек

5. Келесі жолдарды wpa_supplicant.conf файлына көшіріңіз (егер жоқ болса, оны жасаңыз) және Wifi мен аймаққа байланысты параметрлерді өзгертіңіз.

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. ssh қатынасын қосу үшін жүктеу үшін ssh деп аталатын бос файлды (кеңейтусіз) қосыңыз

7. Енді SD картаны Raspberry Pi -ге салыңыз және жүктеңіз. Pi -дің IP -адресін алу үшін Wi -Fi маршрутизаторын тексеріңіз

8. терминал арқылы Linux (Linux, Mac) арқылы SSH қосылымын бастаңыз. Шпатлевка және Windows. Pi IP мекенжайын 192.168.x.y орнына енгізіңіз

ssh [email protected]

9. Pi жаңартыңыз (біраз уақыт қажет!)

sudo apt-get жаңартуы

sudo apt-get жаңарту

10. Пип пен орнату құралын орнатыңыз

sudo apt-get python3-pip орнатыңыз

sudo pip3 install -setuptools жаңарту

11. Neopixel драйверін, ws281x lib, pygame және libsdl орнатыңыз

sudo pip3 rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixel орнатыңыз

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

12. Raps-config шақыру арқылы SPI қосыңыз, 5 Interfacing Options / P4 SPI / Enable тармағына өтіңіз.

sudo raspi-config

13. Bluetooth Gamepad қосыңыз

sudo bluetoothctl

[bluetooth] [bluetooth] бойынша# агент [bluetooth] бойынша жұптастыру мүмкіндігі бар# bluetooth арқылы сканерлеу# жұп aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# сенім aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# aa: bb: cc: dd: ee: ff [bluetooth]# шығу

мұнда aa: bb: cc: dd: ee: ff - бұл сіздің Bluetooth геймпадының MAC киімі. Бұл мекен -жай «сканерлеу» пәрменін шақырғаннан кейін көрсетілуі керек. Bluetooth контроллері жұптастыруға дайын екеніне көз жеткізіңіз, мұны қалай жасау керектігі туралы контроллердің нұсқаулығын қараңыз.

14. Енді сізге Pi арқылы қосыла аласыз, әдепкі құпия сөз - таңқурай (Windows пайдаланушылары Putty қолдануы мүмкін):

ssh [email protected]

9 -қадам: Python коды, тест және тренажер

Код Github -те қол жетімді. games_pi_only.py және барлық bmp файлдары қажет.

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

Кодта матрицаны имитациялау үшін pygame көмегімен Pi сыртында модельдеу режимінде жұмыс істеу мүмкіндігі бар. Бұл матрицаның аппараттық құралдарына тікелей қол жеткізусіз жаңа мүмкіндіктерді дамытуға өте пайдалы. Сонымен қатар отладка жасау әлдеқайда жеңіл. Модельдеу режимін қосу үшін PI тұрақты мәнін орнату қажет (15 -жол):

PI = жалған

Бұл модельдеу режимінде Bluetooth геймпадының орнына пернетақта қолданылады. 1, 2, 3, 4 түймелері геймпадтың A, B, X, Y нүктелерімен, бағыттар үшін көрсеткі пернелермен, бастау үшін «s» және таңдау үшін «x» көмегімен салыстырылады. Компьютерде жұмыс жасау үшін стандартты редакторды плюс консольді немесе Micosoft Visual Studio Code немесе Jetbrain PyCharm сияқты интеграцияланған IDE -ді қолдануға болады.

Егер сіз матрицаны және Raspberry Pi қолдансаңыз, сіз мыналарды анықтауыңыз керек:

PI = рас

Кодты Raspberry Pi -ге көшіру үшін scp пәрменін қолдануға болады (Windows WinSCP). Консоль терезесін ашыңыз, Github файлдары бар қалтаға ауысыңыз және қоңырау шалыңыз

scp games_pi_only [email protected]:/home/pi

scp *.bmp [email protected]:/home/pi

содан кейін ssh арқылы Pi -ге қосылыңыз (Windows пайдаланушылары Putty қолдануы мүмкін):

ssh [email protected]

табысты кіргеннен кейін, питон кодын мына телефон арқылы бастауға болады:

sudo python3 games_pi_only.py

Егер код дұрыс жұмыс істесе, қоңырау шалу арқылы автоматты іске қосуды қосуға болады:

sudo nano /etc/rc.local

және 0 шығудан бұрын келесі жолды қосыңыз:

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

Сақтау (Ctrl+O) және Шығу (Ctrl+X)

10 -қадам: Қорытынды тест және шпон

Шпонның алдыңғы жағына желім жабыспас бұрын, барлық светодиодтардың жұмыс істейтініне көз жеткізу үшін матрицаны тексеру керек. Шпон жабыстырылмай тұрып, бір нәрсені түзету әлдеқайда оңай.

Қолданылған ағаш шпон-бұл бір жағынан қағазбен қапталған және қалыңдығы 0,1 мм Microwood деп аталатын үйеңкіден жасалған арнайы қағаз. Қағаз жағын стандартты суы жоқ қағаз желімінің көмегімен тікелей mdf -ге жабыстыруға болады.

11 -қадам: Нәтиже

Көңілді болыңыз және ойыннан ләззат алыңыз!

Raspberry Pi байқауының бас жүлдесі 2020