基于WS2811實現的賓果游戲機設計方案

背景

之前和朋友路過ACTION商店時，我發(fā)現了一個價格可以接受的數字LED（包括12V電源適配器，甚至包括帶紅外遙控器的控制器）。于是我決定買下來并做一個可以和他們一起玩的賓果機，方法則是用我的ArduinoUno來控制LED燈條。

盡管在包裝或LED燈條本身上沒有任何說明，但我發(fā)現這是一種燈條，由三個5050LED段組成，每3個LED使用一個WS2811驅動器。

我將條帶連接到ArduinoUno以使用AdafruitNeoPixel庫和一些示例代碼（例如RGBWstrandtest）對其進行試驗。

起初我構思了一場頭腦風暴，并產生了使用這些東西制作A4大小的7段顯示器的想法。如上圖所示的七個條帶部分可以完成這項工作，另外還有一個用于顯示屏上的小數點。這就可以使用8個段分別有效地并且只需Arduino的一個輸出引腳來控制，并由ACTION包中已包含的12V適配器供電。

但現在只有一個7段顯示器，我能做什么？

我決定制作其中的2個，并使用它們構建一個賓果機，在按下按鈕后顯示1到75之間的隨機數。

第1步：制作7段顯示器

顯示器的整個制作過程非常漫長。制作的簡短版本如下：

兩種A4尺寸的顯示器都是用傳統(tǒng)的方法和材料制成的。我使用的是激光切割機和3D打印機，整個過程會有所不同，并且更加簡單。

在制作的過程中，我還慢慢發(fā)現，制作這個項目也非常具有挑戰(zhàn)性和樂趣味。

對于LED燈條，我使用了16個部分，每個部分是從ACTION的WS2811LED燈條上切割下來的。

這些段通過焊接線連接到條帶的+12V、GND和Do和Di，具體的操作方法你可以在互聯網上尋找。

外殼的新正面由宜家的白色半透明砧板材料制成。

使用模板從板頂部的涂漆層（黑色底漆）中切割出一部分。

一條音頻電纜（取自ACTION）用于通過220Ω電阻將7段顯示器與3根電線（12V、GND和數據輸入）連接到Arduino。

我修改了外殼以便更輕松插入音頻連接器。

第2步：制作記分牌

同時我準備再做一個記分牌顯示器，以顯示生成的隨機數、一個用于生成新數字的按鈕和一個用于結束和啟動新一輪的“賓果按鈕”。

記分牌使用與外殼相同的ACTION釘板制成。蓋板由深灰色切菜板制成，上面鉆有幾個孔洞。頂蓋由宜家砧板制成。兩層之間是相紙上的打印件和保護性透明箔。

另一面貼在砧板背面的有5個部分，每個部分又有15個WS2812LED加上3*8個LED條部分，用于顯示背光“BINGO”一詞。

第3步：制作硬件

針對硬件方面，我用的是Arduino和無焊面包板，以完成對LED燈條和7段顯示器的編碼和播放的初步實驗。

大的瞬時按鈕連接到GND和Uno的數字IO引腳2，按下按鈕就開始生成新的隨機數。在短暫的“燈光秀1”之后，隨機數會顯示在兩個7段顯示器上。

用于在7段顯示器上創(chuàng)建數字的表格如下：

為了幫助構建ArduinoSketch，我制作了一些簡單的流程圖，這是一個用于非商業(yè)用途的免費版本（一旦你習慣了一些固有的限制，就可以使它基于此正常工作）。

生成的數字存儲在一個名為SCORE［］的數組中，該數組由75個位置組成，用“0”或“1”填充。如果生成的新數已經存在，則自動生成一個新的隨機數。

新號碼在記分牌上亮起（有75個號碼），同時新號碼顯示在7段顯示器上

記分牌不斷顯示生成的所有隨機數，直到達成有效的“BINGO”，一個名為“BINGO”的按鈕將以簡短的“BingoLightShow”結束回合

達成后SCORE數組被清除，就可以開始新的一輪。

當然，也可以隨時通過切換電源開關（斷開12V電源）來開始新一輪，這將重置Arduino并重新啟動程序。

第4步：電子設備

我用了一個12V、2A充電器為整個BingoMachine供電。

Arduino電源插孔上的12V輸入已修改為啟用電源切換（開-關）。

用于記分牌的99個LED（75+24）的5V電源是通過7805穩(wěn)壓器從12V輸入電源獲得的（它幾乎可以處理WS2812LED燈條吸收的電流），同時我有添加一個功率晶體管來處理主要由記分板內的99個WS2812LED消耗的所需5V電源。我以這種方式為Arduino制作了草圖記分牌的電力需求適中。

Fritzing圖中的布局如下所示：

請注意，Bingo記分板上的7段LED部分（12V）以及照亮數字1-75的LED燈條均由Uno的同一個輸出引腳（6）控制。