Arduino Arcade Lego Games Box: 19 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Si tiene hijos, es probable que se enfrente a los mismos problemas que enfrentamos con los juegos de Lego que les compró. Se ensamblan y juegan con ellos, pero después de un tiempo los conjuntos se transforman en una sola pila de ladrillos. Los niños crecen y no sabes qué hacer con este montón.

Decidimos reciclar los ladrillos de Lego no deseados y creamos un juego de arcade.

Esta guía paso a paso es el resultado de varios meses de trabajo para hacer que el juego sea repetible y de muy bajo costo. ¡Casi cualquiera podría repetir este proyecto! El código ha sido escrito de tal manera que no tiene dependencias y se compilará en cualquier placa Arduino. Y, por supuesto, nuestros hijos han probado los juegos de forma intensiva:-)

¿En qué se diferencia este juego de muchos otros que se han publicado antes?

En primer lugar, hay 5 juegos integrados:

• Juego de memoria (similar a "Simon-Says", similar al juego Touch Me)
• Juego de reacción (similar al juego Whack-a-Mole)
• Concurso / Juego de competición (para 2-4 jugadores)
• Melody Game (modo gratuito Push and Play para niños pequeños y más pequeños)
• Juego de guerra (para 2-4 adultos)

En segundo lugar, tiene un gran diseño (desde nuestra perspectiva) y se puede repetir fácilmente.

Y en tercer lugar, es ecológico porque te permite reciclar el plástico.

Al final de esta guía también hay un video paso a paso en caso de que prefiera el formato de video.

Paso 1: Lista de piezas

Si te gusta este proyecto pero no tienes un montón de ladrillos Lego no deseados, lo más fácil sería comprar el juego Lego Classic 10704 con 900 piezas en su interior.

Aquí hay una lista de elementos que necesitará para crear este proyecto:

• 1 kg (2 lb) de ladrillos Lego no deseados (o ladrillos similares de otra marca como Mega Bloks)
• Placa base de 25 x 25 cm para Lego (o similar de otra marca). La base de Lego tiene 32 x 32 puntos. Si no lo tiene, la base cuesta alrededor de 3 $ incl. gastos de envío si compra en línea (término de búsqueda "32 25 bloques")
• Pieza de plexiglás transparente de 30 x 30 cm (5 o 6 mm de grosor)
• 4 x botones pulsadores de 60 mm estilo arcade grandes (recomiendo rojo, verde, azul, amarillo) (término de búsqueda para tiendas en línea: "botón arcade de 60 mm"). Son el componente más caro de esta construcción a alrededor de 2 $ cada uno.
• 2 x pulsador momentáneo de 16 mm de radio (recomiendo blanco y negro) (término de búsqueda: "pulsador de 16 mm")
• Interruptor basculante de encendido / apagado Tamaño de montaje de 27x21 mm (recomiendo rojo transparente con 4 pines) (término de búsqueda: "interruptor basculante 16a")
• Arduino Nano
• Pantalla LCD 1602 y módulo de conexión I2C
• 2 altavoces de 4 ohmios y 5 W, tamaño 30 x 70 mm (puede usar otros pequeños, pero el dibujo CAD se realiza para 30 x 70 mm)
• Tablero prototipo de 8 x 6 cm o tablero de pruebas de 830 pines
• 2x18650 baterías recargables (se pueden reciclar de la batería descargada del portátil)
• Soporte de batería doble 18650 (término de búsqueda: "soporte 2 x 18650")
• Controlador de carga TP4056 y protector de descarga
• Convertidor elevador de 5 V (el más pequeño de 500 mA servirá)
• Cosas pequeñas: algunos cables, cable Mini-USB o enchufe de bricolaje, toma Micro-USB en la ruptura de PCB, pernos / tuercas / arandelas M3, 4 tornillos de la cubierta superior

• Resistencias:

  • 6 x 100 ohmios
  • 1 x 1k
  • 3 x 10k

Paso 2: construcción de la caja

Esta es la parte más fácil del proyecto que puede delegar a sus hijos.

Tome la placa base Lego de 32x32 puntos y coloque las paredes usando las partes recicladas. Debes tener alrededor de 9 capas en total. Elegimos el color gris claro para la base para que las paredes de ladrillos de colores aleatorios sean el foco principal.

Ninguna caja será similar. Sea creativo cuando construya las capas. Recicle incluso las piezas pequeñas, se ven geniales. Además, las formas irregulares también se ven bien. Agregue ventanas, parabrisas de automóviles, puertas y cajas.

La caja debe tener al menos una puerta Lego de tamaño completo. Esto es necesario para instalar el interruptor basculante en la pared.

Paso 3: hacer la cubierta superior

La tapa superior está hecha de plexiglás de 5 o 6 mm (lámina acrílica transparente). Descargue el dibujo CAD, colóquelo en una memoria USB y vaya a la tienda de CNC más cercana; ellos lo fresarán por usted. El dibujo CAD también incluye la placa de montaje del interruptor basculante (ver foto).

Tendrá que hacer algunos acabados en la placa superior. Biselar el borde con papel de lija y un bloque de madera. También taladre los orificios para montar los altavoces y la pantalla 1602. La pantalla 1602 también requiere un pequeño triángulo fresado en el costado de la ventana LCD en la lámina acrílica (ver foto). Hice esto a media profundidad usando la herramienta giratoria (dremel) y una pequeña broca de enrutador.

Paso 4: agregue todos los componentes a la cubierta superior

Instale los 4 botones grandes de arcade, 2 botones de cambio / selección de juego, 2 parlantes y un módulo 1602 LCD + I2C. Todo se fija con tornillos M3 + arandelas y tuercas M3 en la parte posterior.

Antes de instalar los botones de arcade, retire los soportes de luz LED. Deberá modificarlos un poco; consulte el siguiente paso.

Paso 5: Modificación de los LED en los botones de Arcade

Estos botones arcade están diseñados para funcionar a 12V. Trabajarán con 5V, que es el voltaje predeterminado para este proyecto, pero serán demasiado tenues. Así que quité los enchufes de LED de los botones de la sala de juegos, saqué los soportes de LED y quité los LED con resistencias. Las resistencias de 460 ohmios deben desoldarse y reemplazarse por 100 ohmios. Una vez hecho esto, volví a ensamblar todo e instalé los LED con soportes en los botones.

Paso 6: (opcional) Etiquetas de los botones de control

Es posible que haya notado las etiquetas en los 2 botones de control. Nuestra primera versión de la compilación no los tenía, pero decidí agregarlos cuando repetí la compilación por segunda vez.

Ambos botones tienen múltiples funciones según el estado del juego. El botón blanco inicia el juego seleccionado o confirma la selección durante algunos de los juegos. El botón negro cambia el juego seleccionado o sale durante el juego.

Para crear etiquetas redondas, necesita una hoja de aluminio delgada (máximo de 1 mm de grosor), una broca para sierra de corona, una broca escalonada y perforaciones para letras (ver foto). Primero, corta el círculo con una sierra de perforación. Luego agranda el diámetro interno con la broca escalonada y luego usa perforaciones para crear etiquetas. Para hacer las letras más visibles, use un marcador negro permanente (sharpie).

Paso 7: Hacer el tablero de desglose

Tienes dos opciones aquí. Ya sea para usar la placa de pruebas y cablear Arduino con cables a través de la placa de pruebas o para instalar una pequeña ruptura en la parte posterior del panel LCD.

Para la primera construcción usamos el tablero (ver foto). Para la segunda construcción, decidimos dedicar más tiempo a crear un tablero de ruptura. La funcionalidad no cambia, pero hay menos cables y la ruptura está oculta debajo del panel LCD.

Si opta por usar la placa de ruptura, tome la placa prototipo de 8x6 y córtela como se muestra en la imagen. La parte más grande se utilizará para la ruptura y la más pequeña para crear una fuente de alimentación.

Suelde Arduino Nano en esta placa proto.

Paso 8: cableado de las conexiones

Prepare algunos cables y conecte su configuración, interruptores y conexiones a Nano de acuerdo con el diagrama.

Desde que comencé a usar los cables de par trenzado Ethernet, me olvidé del dolor de cabeza de dónde obtener los cables para mis proyectos. Son de diferentes colores y multinúcleo, por lo que no se rompen fácilmente. Lo único que debe tener en cuenta al trabajar con ellos es que la soldadura debe ser muy rápida para que no queme el aislamiento.

Observe en la segunda imagen cómo se conectan las resistencias de 100 ohmios para las conexiones a los altavoces.

Algunas notas sobre las conexiones:

• Los botones de control en blanco y negro están conectados desde los pines D2 / 3 directamente a tierra porque en Nano se utilizan resistencias pull-up internas.
• A4 / 5 están conectados a los pines I2C SDA / SCL. Esto es necesario para el módulo LCD I2C.
• Los altavoces deben estar conectados a D10 / 11 porque estos pines están habilitados para PWM.
• Se recomienda agregar una pequeña línea de cobre como riel de tierra para facilitar la conexión de todos los cables de tierra (habrá alrededor de 5 de ellos).

Paso 9: cableado de los botones

Todos los botones Arcade están conectados a un solo pin A1 a través de una serie de resistencias. A1 está configurado como Pull-up analógico interno. Esta es una de esas características poco conocidas de Arduino que nos ayudó a ahorrar en la cantidad de cables que van a los botones.

Entonces, la configuración es la siguiente: desde A1 hasta el primer botón a través de una resistencia de 1k. De button1 a button2 a través de 10k. De button2 a button3 a 10k y de button3 a button4 a 10k. Cada botón en el estado "cerrar" se pone en cortocircuito al suelo. Dado que ya hay Tierra en cada botón para los LED, el segundo pin de cada interruptor está conectado a tierra desde el LED. Eche un vistazo al diagrama para comprender el cableado.

En ese momento, conectar un cable Mini-USB al Arduino Nano debería permitirle jugar el juego después de cargar el boceto. Todo lo que necesitas es una fuente de alimentación para que el juego sea portátil.

Paso 10: instalación de las baterías

Usé dos celdas 18650 recicladas de las baterías agotadas de la computadora portátil. Estos son de menor capacidad (alrededor de 600 mAh) que no quería usar para aplicaciones de mayor carga. El dispositivo realmente no usa tanta energía, por lo que debería ser suficiente para ejecutar el juego durante días.

Las baterías están instaladas en un soporte de batería doble 18650 y hay un conector para una fácil conexión a la fuente de alimentación.

Paso 11: Instalación del extensor de enchufe USB

El juego debería poder recargar y actualizar el firmware sin desmontarlo. Entonces perforé uno de los bloques para ocultar el conector Micro-USB.

Para extender el USB desde la pared de ladrillos al Arduino Nano, tomé un cable Mini-USB y corté el extremo USB-A (el conector USB grande) y pele los cables. En mi caso, el rojo / negro eran conexiones de alimentación y el blanco / verde eran conexiones D +/-.

D +/- debe soldarse en la salida Micro-USB. Los 5V y la tierra (rojo / negro) deben pasar por la fuente de alimentación.

¿Por qué se eligió la salida Micro-USB si el Nano usa Mini-USB? Simplemente porque Micro-USB está en todas partes en nuestros hogares: se usa para cargar teléfonos y otros dispositivos. Así podrás cargar el juego y actualizar el firmware con el cable de tu teléfono:-)

Paso 12: Fabricación de la fuente de alimentación

Tomé la placa prototipo más pequeña y soldé directamente sobre ella el módulo de protección y cargador de batería TP4056 y también el amplificador de 5V.

La entrada en TP4056 va desde la toma Micro-USB. El cable de la batería está conectado a los pines TP4056 marcados como B +/-. Los pines marcados como OUT +/- van al interruptor basculante. Desde el interruptor basculante, las conexiones +/- van al módulo de refuerzo de 5 V y desde la salida de refuerzo se conectan los cables rojo / negro del cable USB pelado.

Eche un vistazo al diagrama para comprender el cableado.

Paso 13: Epoxi el micro USB Breakout

Usé un poco de epoxi para arreglar la fuga de Micro-USB en el ladrillo Lego. Después de que se cure, el enchufe será más resistente que los que se encuentran en los teléfonos celulares para que los niños puedan recargar el juego y no se rompa.

Recomiendo usar epoxi de curado rápido para esta pieza. Si no lo tienes, agrega un poco más de endurecedor a la resina y déjalo reposar un rato.

Paso 14: instale el interruptor basculante, conecte el arnés de alimentación

Este cambio es enorme. Está diseñado para voltaje de red de 250V. Pero todavía utilicé este modelo porque se ve muy bien y encaja perfectamente en una puerta estándar de Lego City. Así que inserté el interruptor en la placa de montaje y luego fijé la placa en la pared de ladrillo con los 2 tornillos (las paredes estaban perforadas previamente).

Además, ahora se pudo instalar finalmente el arnés, así como la ruptura Micro-USB que se pegó con epoxi en el ladrillo Lego. Observe cómo se usaron algunos ladrillos adicionales para unir los componentes a la base.

Paso 15: Cerrar la tapa

inserte el cable Mini-USB en el Arduino Nano que está fijado a la cubierta superior y cierre la tapa.

Pretaladé 4 agujeros en las paredes y usé 4 tornillos para fijar la parte superior a la caja.

Paso 16: el código

La primera versión del juego fue escrita por mí, seguida de 4 versiones nuevas de mi amigo Alex, quien agregó 4 juegos más y limpió el código a la perfección. También usamos el trabajo de Reyboz para los sonidos: el nivel de sonido producido usando este código es asombroso comparado con lo que viene por defecto usando la biblioteca Tone de Arduino.

Como se mencionó, el código se ha optimizado durante meses después de extensas pruebas de control de calidad por parte de los niños y actualmente hemos subido la versión 4 a GitHub.

Última versión del código fuente:

Todo lo que necesita hacer es instalar la biblioteca LCD 1602 I2C (disponible dentro del administrador de la biblioteca IDE de Arduino) y luego cargar nuestro código.

Primero, carga el button-calibración.ino y hace un registro en una hoja de papel de los valores que produce cada botón de Arcade. Este script también borrará EEPROM para que se restablezcan las puntuaciones máximas.

Después de eso, cambia en Game-Settings.h los valores de los botones que calibró y carga el archivo principal Lego-Games-Box.ino y puede comenzar a jugar (siempre que haya conectado todo de acuerdo con el esquema que se proporcionó anteriormente).

Nota: si está creando este juego para niños, elimine en Game-settings.h la última entrada de String GameTitle = {"Memory Game", "Reaction Game", "Tournament Game", "Melody Game", " Juego de guerra nuclear "}; Esta última entrada tiene reglas en las que cada jugador selecciona enemigos y puede ser demasiado hostil para los niños.

Paso 17: Video instructivo detallado

En caso de que le resulte más fácil ver el video en lugar de leer las instrucciones, aquí está la versión en video de esta compilación.

Paso 18: Reglas del juego

Actualmente hay 5 juegos implementados. Si tiene más ideas sobre juegos que podrían crearse con este cuadro, háganoslo saber en los comentarios. Voy a repasar brevemente cada juego explicando las reglas y cómo jugar.

Mueva el interruptor basculante en el costado para encender el Lego Arcade Games Box. Todos los juegos están acompañados con los sonidos del nostálgico juego de Mario. Al inicio deberías escuchar la melodía de inicio del juego de Mario.

Una vez iniciado, verá en la pantalla LCD el juego que está seleccionado ahora. Para cambiar el juego, presione el botón negro.

Cuando decidas qué juego te gustaría jugar, simplemente presiona el botón blanco para comenzar.

Si desea salir del juego que ya se está ejecutando, debe presionar el botón negro.

Al inicio, puede apagar los sonidos (modo nocturno) presionando el botón rojo.

Juego de memoria (similar a "Simon-Says", similar al juego Touch Me)

Las reglas son bien conocidas y sencillas. El juego te muestra una secuencia de notas / luces y debes repetirla. Cada vez que se agrega un tono / luz más a la secuencia. Cuanto más sobreviva, mejor será su memoria. Es excelente para entrenar la memoria a corto plazo de niños y adultos.

Juego de reacción (similar al juego Whack-a-Mole)

Debes ser lo suficientemente rápido para presionar cada botón que se ilumina. Cuanto más juegues, más rápido se encenderán los botones. Este es ideal para entrenar la reacción de niños y adultos.

Concurso / Juego de competición (para 2-4 jugadores)

Se le dan 5 rondas. Todos tienen que presionar su botón muy rápido después de que se dé la señal (Coin tune de Mario). Quien presione el botón primero gana la ronda. El número de victorias se calcula al final de 5 rondas y se anuncia el ganador.

Melody Game (modo gratuito Push and Play para niños pequeños y más pequeños)

Este es excelente para niños pequeños: reproduce melodías alternas cuando presionas y mantienes presionado un botón. Después de la prueba inicial con niños, nos dimos cuenta de que nuestro pequeño, que tenía 1 año, realmente quiere jugar, pero no entiende CÓMO. Las reglas de estos juegos son: NO HAY REGLAS. Puede presionar cualquier botón y producirá sonidos.

Juego de guerra (para 2-4 adultos)

A mi amigo Alex, que programó las siguientes versiones de esta caja de juegos, se le ocurrió la idea de este juego durante la crisis de Trump / Kim sobre quién tiene el botón nuclear más grande. Las reglas necesitan un video separado para una explicación (puedes encontrarlo aquí y aquí) pero en pocas palabras, seleccionas el número de jugadores al principio y durante cada ronda cada persona selecciona a su enemigo. Una vez que todos seleccionaron a su enemigo, los misiles comienzan a volar. El que ha sido seleccionado como enemigo tiene unos momentos para presionar el botón para enviar el misil de intersección y salvar su país. Las rondas continúan hasta que solo queda un país.

Paso 19: Resultado final

Somos 3 amigos que dedicamos el tiempo a construir el juego para nuestros hijos. Realmente esperamos que te guste tanto el juego que puedas crear tu propia versión siguiendo estas instrucciones. Si tiene alguna pregunta o sugerencia, publíquela en los comentarios.

Segundo premio en el concurso Game Life