MAKER:maketvee／譯：趣無盡?

本期再介紹一個基于 WS2812 的點陣顯示屏項目。具有 20×10 像素單元，78×35 厘米的尺寸，剛好可以用來玩俄羅斯方塊等復(fù)古游戲。

屏幕采用木質(zhì)貼面，當(dāng) LED 關(guān)閉時，木貼面可以完全隱藏 LED，裝飾效果非常棒。

材料清單

樹莓派 Zero W × 1
WS2812B LED（30 LED/m） × 200
帶有 MAX7219 的 SPI LED 點陣顯示器 × 4
電線 × 若干
藍(lán)牙游戲手柄 × 1
電源5V 5A × 1
激光切割的 MDF 板 × 若干
木質(zhì)貼面或擴散板 × 若干
電容 × 1
電阻 × 1
螺絲 × 若干

制作外框

點陣屏的框架由 MDF 木材制成，厚度為 3mm，并通過激光切割機切割。

大多數(shù)零件只是通過嵌入固定，只有某些零件（如外框）應(yīng)使用木膠將其粘合在一起。

在涂任何膠水之前，請確保之前的步驟是正確的。此外，還必須粘貼木質(zhì)貼面，但這是確保一切正常之后的最后一步。

在背板的右側(cè)（下部），有一個切割的部分，用于將電子元件固定到點陣屏上，并且當(dāng)膠合單板時仍然可以接通這些元件。

激光切割文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/209

安裝 LED

LED 燈條是標(biāo)準(zhǔn)的 30 LED/m WS2812 燈條。

激光切割段具有較小的切割區(qū)域，以適合 10cm 的 LED 寬度。該 LED 燈帶的背面帶有雙面膠帶，因此可以在精確定位后直接將它們直接粘貼到 MDF 上。

在使用膠帶之前，請檢查每條燈帶的正確方向（ DIN-DOUT 方向）。

接線方式為鋸齒形，因此在最后，點陣屏只有一個輸入引腳，電纜長度應(yīng)盡可能短。

為了正確分配電源并減少點陣屏頂部的布線，每個 LED 燈條都連接到點陣屏底部的 5V 和 GND。可以使用單線或原型 PCB 來分配 5V 和 GND 線。

組裝

只需按照分步安裝圖片進(jìn)行操作即可。背板具有交叉結(jié)構(gòu)，以固定長側(cè)壁和一些短側(cè)壁。如果在安裝部件時遇到問題，請使用砂紙打磨處理。

焊接

有多種方法可以將不同燈帶的電源線焊接在一起?？梢允褂脝胃娋€或某種銅制共軌來焊接不同的電線。

在這種情況下，使用原型 PCB 塊將電源軌引導(dǎo)到燈帶。WS2812B 燈帶已經(jīng)有單獨的電源電纜，可以使用它們將電源軌連接到第一個燈帶輸入（圖片的左側(cè)）。

安裝 SPI 顯示

為了顯示游戲成績和文字，使用了基于 LED 驅(qū)動器 MAX7219 的 LED 點陣屏顯示器。它通過 SPI（串行外圍接口）連接到樹莓派。四個 8×8 顯示器組合成一個 32×8 像素點矩陣顯示器?？梢栽诰W(wǎng)上購買這種 8×8 像素顯示器，也可以購買 32×8 像素組合顯示器。

同樣，有不同的顏色選擇；在這種情況下，使用紅色顯示。因為 SPI 就像移位寄存器一樣工作，所以通過將第一個矩陣的數(shù)據(jù)連接到第二個矩陣的數(shù)據(jù)輸入，依次將這些顯示器串聯(lián)在一起，依此類推，從顯示器的右側(cè)開始。

如果此顯示直接放置在飾面板層的后面，則只能從外部讀取。如果沒有，則只有紅色模糊可見。因此，必須將其安裝在背板切口段的頂部，背板表面與點陣屏表面之間的距離為 30mm。我使用了一些剩余的木制件和螺釘來適應(yīng)底板和 PCB 之間缺少的19毫米，也可以使用任何外部類型的墊片。

顯示屏的接線將在下面的步驟中進(jìn)行講解。

安裝樹莓派

在此安裝中，使用了樹莓派 Zero。也可以使用任何其他樹莓派型號，但是較新的型號具有集成的 WiFi 和藍(lán)牙，可以輕松連接到無線游戲手柄并簡化編程。

可以使用至少兩個螺釘和小的墊片將樹莓派固定到背板上，以固定樹莓派。

對于樹莓派 Zero W，使用以下引腳：

PIN 2：5V
PIN 6：GND
GPIO18-> LED燈條
GPIO11：SPI CLK -> MAX7219 matrix CLK
GPIO10：SPI MOSI -> MAX7219 matrix DIN
GPIO8：SPI CS -> MAX7219 matrix CS

接線和電源

根據(jù)接線方案進(jìn)行接線。電源為 5V 直流電源。

為了方便點陣屏的開/關(guān)切換，在電源插頭和點陣屏電路之間增加了一個開關(guān)。但是，由于樹莓派不喜歡硬關(guān)閉，因此軟件中有一個關(guān)閉選項，可以在切換點陣屏之前通過 Gamepad 安全關(guān)閉樹莓派。

LED燈條DIN引腳通過電阻連接到Pi，還添加了一個大電容（4700uF）來緩沖電源。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請查看Adafruitüberguidefor Neopixels。

每個 LED 消耗的最大電流為 60mA，因此最大電流為 200x60mA = 12A 是可以的。通過降低亮度并且不使用所有全白 LED，這雖然是一個理論值，但取決于達(dá)到最大電流的代碼。

因此，選擇足夠大的電源非常重要。對于大多數(shù)應(yīng)用，具有 5V/5A（25W）的電源就足夠了。

要將背板與樹莓派和矩陣顯示器固定在一起，可以使用一些小木塊將它們的邊緣固定，也可以使用螺釘將背板固定到位。

配置樹莓派

1、下載最新的 Raspian Lite 版鏡像并安裝，參考教程:
https://shumeipai.nxez.com/2013/09/07/how-to-install-and-activate-raspberry-pi.html

2、配置網(wǎng)絡(luò)，參考教程：
https://shumeipai.nxez.com/2017/09/13/raspberry-pi-network-configuration-before-boot.html

3、在 boot 分區(qū)下添加一個名為 ssh（沒有任何擴展名）的空文件以啟動以啟用 ssh 訪問。

4、將 SD 卡插入樹莓派并啟動它。

5、運行下面的命令安裝軟件和依賴。

sudo apt-get install python3-pip
sudo pip3 install --upgrade setuptool

6、安裝 Neopixel 驅(qū)動程序，ws281x lib，pygame 和 libsdl

sudo pip3 install rpi_ws281x adafruit-circuitpython-neopixels
sudo pip3 install pygame
sudo apt-get install libsdl1.2-dev
sudo pip3 install --upgrade luma.led_matrix

7、通過調(diào)用 raps-config 啟用 SPI，導(dǎo)航至 5 接口選項 /P4 SPI/Enable

sudo raspi-config

8、添加藍(lán)牙游戲手柄

sudo bluetoothctl
[bluetooth]# agent on
[bluetooth]# pairable on
[bluetooth]# scan on
[bluetooth]# pair aa:bb:cc:dd:ee:ff
[bluetooth]# trust aa:bb:cc:dd:ee:ff
[bluetooth]# connect aa:bb:cc:dd:ee:ff
[bluetooth]# quit

其中 aa:bb:cc:dd:ee:ff 是藍(lán)牙游戲手柄的 MAC 地址。使用“scan on”命令后，會顯示該地址。確保藍(lán)牙控制器已準(zhǔn)備好配對，請檢查控制器手冊以了解如何進(jìn)行配對。

9、現(xiàn)在，可以通過以下方式連接到樹莓派，默認(rèn)密碼是 raspberry（Windows 用戶可以使用 Putty）：

ssh pi@192.168.x.y

Python 代碼，測試和模擬器

可以在 Github 上找到代碼。games_pi_only.py 和所有 bmp 文件都是必需的。

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

該代碼具有一個選項，可以使用 pygame 在樹莓派之外的模擬模式下運行，以模擬點陣屏。這對開發(fā)新功能非常有幫助，而無需直接訪問點陣屏硬件。

而且調(diào)試也容易得多。必須設(shè)置PI常數(shù)才能激活仿真模式（第 15 行）：

PI=False

在此模擬模式下，還可以使用鍵盤代替藍(lán)牙游戲手柄。按鈕 1、2、3、4 分別映射到游戲手柄的 A，B，X，Y，方向箭頭鍵，“s”表示開始，“x”表示選擇。可以使用標(biāo)準(zhǔn)編輯器以及控制臺，也可以使用某些集成的 IDE（例如 Micosoft Visual Studio Code 或 Jetbrain PyCharm）在 PC 上進(jìn)行開發(fā)

如果使用矩陣和樹莓派，則必須定義：

PI=True

要將代碼復(fù)制到樹莓派，可以用 scp 命令。打開控制臺窗口，切換到包含 Github 文件的文件夾并運行：

scp games_pi_only pi@192.168.x.y:/home/pi
scp *.bmp pi@192.168.x.y:/home/pi

然后通過 ssh 連接到樹莓派（Windows用戶可以使用Putty）：

ssh pi@192.168.x.y

成功登錄后，通過以下命令來啟動 python 代碼：

sudo python3 games_pi_only.py

如果代碼正確運行，則可通過以下命令啟用自動啟動：

sudo nano /etc/rc.local

并在出口 0 之前添加以下行：

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

測試和貼面

在將膠合板粘貼在正面頂部之前，應(yīng)先測試點陣屏以確保所有 LED 都能正常工作。

木質(zhì)貼面是一種特殊的楓木貼面紙，稱為 Microwood，單面覆蓋有紙，厚度為 0.1mm?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的無水紙膠將紙面直接粘合在 MDF 板上。

完工！

現(xiàn)在可以開心的玩耍啦！

本項目文件庫地址：

http://make.quwj.com/project/209

via?instructables.com/id/Wooden-LED-Gaming-Display-Powered-by-Raspberry-Pi-/

-END-

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??最 后??

?

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