用树莓派做一个木制LED游戏显示器

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正文共：4619字33图

预计阅读时间：12分钟

该LED矩阵屏的一个特殊功能是特殊的木质贴面，当LED禁用时，它可以遮盖住LED。这极大地提高了非技术人员的接受度；-)

当然，如果您所在的国家/地区没有这种特殊的贴面，您还可以使用其他诸如丙烯酸树脂之类的扩散材料来隐藏LED。

耗材：

• Raspberry Pi Zero W（如果经过一些调整，其他型号也可以使用）

• 200 LED / ss（30 LED /m的WS2812B LED灯带）

• 带有MAX7219的SPI LED矩阵显示器 *4

• 电缆线

• 蓝牙游戏手柄

• 电源5V，至少5A

• 用于激光切割的MDF木材

• 木质贴面或丙烯酸扩散板

• 电容，电阻

• 一些螺丝

步骤1：激光切割

在背板的右侧（下部），有一个切割的部分，用于将电子元件固定到矩阵屏上，并且当胶合单板时仍然可以接通这些元件。

文件点击文末阅读原文下载。

步骤2：安装LED

接线方式为锯齿形，因此在最后，矩阵屏只有一个输入引脚，电缆长度应尽可能短。为了正确分配电源并减少矩阵屏顶部的布线，每个LED灯条都连接到矩阵屏底部的5V和GND。您可以使用单线或原型PCB来分配5V和GND线。

步骤3：组装

步骤4：焊接

步骤5：安装SPI显示

如果此显示直接放置在饰面板层的后面，则只能从外部读取。如果没有，则只有红色模糊可见。因此，您必须将其安装在背板切口段的顶部，背板表面与矩阵屏表面之间的距离为30mm。我使用了一些剩余的木制件和螺钉来适应底板和PCB之间缺少的19毫米，您也可以使用任何外部类型的垫片。

显示屏的接线在步骤7中显示。

步骤6：安装树莓派

对于Raspberry Pi Zero W，使用以下引脚：

• PIN 2：5V

• PIN 6：GND

• GPIO18-> LED灯条

• GPIO11：SPI CLK -> MAX7219 matrix CLK

• GPIO10：SPI MOSI -> MAX7219 matrix DIN

• GPIO8：SPI CS -> MAX7219 matrix CS

步骤7：接线和电源

为了方便矩阵屏的开/关切换，在电源插头和矩阵屏电路之间增加了一个开关。但是，由于Raspberry Pi不喜欢硬关闭，因此软件中有一个关闭选项，可以在切换矩阵屏之前通过Gamepad安全关闭Pi。

LED灯条DIN引脚通过电阻连接到Pi，还添加了一个大电容（4700uF）来缓冲电源。有关更多详细信息，请查看AdafruitÜberguidefor Neopixels。

每个LED消耗的最大电流为60mA，因此最大电流为200x60mA = 12A是可以的！！！通过降低亮度并且不使用所有全白LED，这虽然是一个理论值，但取决于达到最大电流的代码。因此，选择足够大的电源非常重要。对于大多数应用，具有5V / 5A（25W）的电源就足够了。

要将背板与PI和矩阵显示器固定在一起，可以使用一些小木块将它们的边缘固定，也可以使用螺钉将背板固定到位。

步骤8：设定树莓派

2.复制到SD卡，8GB就足够了。

3.在使用SD卡启动Pi之前，请准备好WIFI和SSH访问

4.将SD卡插入任何计算机，启动文件夹应可访问

5.将以下行复制到文件wpa_supplicant.conf（如果不存在，请生成文件）并根据您的Wifi和区域更改参数

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev<br>country=US
update_config=1
network={
    ssid="Home Wifi"
    psk="mypassword"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

6.添加一个名为ssh（没有任何扩展名）的空文件以启动以启用ssh访问

7.现在，将SD卡插入Raspberry Pi并启动它。检查您的wifi路由器以获取Pi的IP地址

8.使用终端（Linux，Mac）或例如Putty（Windows），启动到Pi的SSH连接。插入Pi的IP而不是192.168.xy

ssh pi@192.168.x.y

9.更新Pi（需要一些时间！）

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

10.安装pip和设置tool

sudo apt-get install python3-pip

sudo pip3 install --upgrade setuptool

11.安装Neopixel驱动程序，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

12.通过调用raps-config启用SPI，导航至5接口选项/ P4 SPI /Enable

sudo raspi-config

13.添加蓝牙游戏手柄

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是您的蓝牙游戏手柄的MAC地址。调用“ scan on”命令后，会显示该地址。确保您的蓝牙控制器已准备好配对，请检查控制器手册以了解如何进行配对。

14.现在，您可以通过以下方式连接到Pi，默认密码是raspberry（Windows用户可以使用Putty）：

ssh pi@192.168.x.y

步骤9：Python代码，测试和模拟器

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

该代码具有一个选项，可以使用pygame在Pi之外的模拟模式下运行，以模拟矩阵屏。这对开发新功能非常有帮助，而无需直接访问矩阵屏硬件。而且调试也容易得多。您必须设置PI常数才能激活仿真模式（第15行）：

PI=False

在此模拟模式下，还可以使用键盘代替蓝牙游戏手柄。按钮1、2、3、4分别映射到游戏手柄的A，B，X，Y，方向箭头键，“ s”表示开始，“ x”表示选择。您可以使用标准编辑器以及控制台，也可以使用某些集成的IDE（例如Micosoft Visual Studio Code或Jetbrain PyCharm）在PC上进行开发。

如果使用矩阵和Raspberry Pi，则必须定义：

PI=True

要将代码复制到Raspberry Pi，可以使用scp命令。打开控制台窗口，切换到包含Github文件的文件夹并调用

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

然后通过ssh连接到Pi（Windows用户可以使用Putty）：

ssh pi@192.168.x.y

成功登录后，您可以通过调用以下命令来启动python代码：

sudo python3 games_pi_only.py

如果代码正确运行，则可以通过调用以下命令启用自动启动：

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 &

步骤10：最终测试和贴面

用过的木质贴面是一种特殊的枫木贴面纸，称为Microwood，单面覆盖有纸，厚度为0.1毫米。可以使用标准的无水纸胶将纸面直接粘合在mdf上。

步骤11：完工！！！

▲ 完整视频演示

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