迷你茎LED游戏平台

这是一个容易建设的Arduino驱动的LED杆式显示器，有四个按钮和压电音频OUT;这很容易被孩子和初学者组装。
它是STEM教学的一部分和平台。对于那些只需要示例代码或需要立即实用程序的用户，我提供了硬件/软件接口支持库的软件下载（提供倍增LED亮度和声音级别）以及六个游戏和活动的高级代码。

这是一个简单的小型STEM（科学技术工程和数学）项目平台，可作为小学、夏令营或中学STEM/maker教育课程的基础。别忘了家教和自学。无需焊接、热熨斗或喷胶枪。

此外，它非常便宜，可以在大教室里使用。
我还创建了一个软件开发教学课程集，它利用了这个硬件平台。此处给出：STEM游戏平台课程计划另外（截至2020年7月），用于莫尔斯电码训练器。

许多人可能会发现，这个平台非常适合他们设想的项目，但由于必须完成所有的布线或编写对它的底层硬件I/O支持而变得笨重。

这个构建对孩子们来说也很有趣。当他们喜欢能够自己制作东西，以及播放伴随的LED游戏和迷你应用程序。这种微控制器杆/游戏平台可以在不到一小时内放在一起（给定标头销已经焊接）
与更复杂的Arduino 12 LED条形显示游戏设备不同，它有点类似于：指令娃娃,/single-line-led-display-games.. 但值得注意的是，它的游戏可以适应这个平台。我这样做是为了“乒乓球”游戏，包括在STEMèu平台_游戏.ino作为此项目一部分的草图。

允许建造这种特别容易的是，在使用纳米微控制器模块的引脚上直接排列按钮和LED显示模块的情况下，仍然可以进行工作，并且仍然根据需要操作。随后处理公共按钮接地和公共LED +电压非常键。

获取下面列出的所需的零件和用品。

部分

• Nano V3.0 ATmega328P微控制器
• Arduino的4键按键模块
• 8个LED条框显示模块，4种颜色，适用于Arduino
• 直径9mm。压电的被动的蜂鸣器
• 170pin迷你无焊接面包板

所有这些组件都可以在易趣上找到，价格非常合理。只需使用我在您的易趣搜索中提供的文本。虽然交货时间可能是4-8周。

请注意，一些按钮模块的头引脚预先焊接在PCB的错误一侧，以便在本项目中直接使用。

杂物. . .

• 几英寸的22-24克。固体跳线
• 1/16-1/8英寸厚的轻木、工艺胶合板或建筑板小片。
• 可能是焊料和焊接用品
• 编程：使用微型USB电缆和电脑。
• 移动用：小型电源组。

如果您设法使用已焊接的标题引脚获得所有前三种主要组件，则此项目在没有任何焊接的情况下进行。如果某些标题槽尚未打开，而预定的制造商很年轻或学生应该提前为他们完成焊接。确保标题都在每个模块的理想侧;在组件的底部相反。
如有需要，请参阅：Recorderables.com/id/solder-arduino-header-pinsaeLy.

注意，对于这个项目，我们不打算使用盒式机箱。
为了创造一个更机械健全和坚固的最终组装，我们分裂的原型钉板和安装在基板上，底层支撑层（薄硬板）。这也使我们能够更好地获得更多的引脚，以备日后进行实验。

切把无焊料的试验板切成两半。

坐骑将纳米微控制器模块插入两个插脚板中，以便桥接它们；从顶部开始两个插脚。留下来，尽可能多的别针。见图。把这个，微控制器+无焊试验板，在一张选定的支持材料，概述它，然后剪下这个划定的部分。露出两段面包板的粘背，将整个组件垂直压在“木制”件上。

在试验板上在Arduino Nano已经插入的情况下…

1. 插入1.75“导线连接PIN D13到左侧的顶部排
2. 插入一根3.25英寸的导线，将5V引脚连接到引脚D10（最好是红色导线）
3. 插入按钮模块，下面有一个衬垫（位置见照片）
4. 插入LED杆显示模块
5. 插入压电发声器，注意+侧位于第一排，另一侧位于第二排

注意组件的位置和对齐，如上图所示。
按钮模块与纳米微控制器的引脚A1-A5互连。
Led条引脚与纳米微控制器的引脚D2-D10互连。
压电发声器（+侧）通过一根导线连接到D13，另一个针脚连接到D12。

以下是一些详细信息，以便更好地理解：
照片中的红线为D10处的公共阳极提供+V电压（将设置为输入模式，以免冲突）。
蓝线是简单地路由音频在D13以上的压电“扬声器”。
压电元件的接地（-v）和按钮模块的接地（-v）不再使用其他接线，而是由驱动相关引脚低电位（D12和D15处）的代码提供。

顺便说一句：我在上电LED上添加了一小块电动带，因为我发现它分散了主要LED的活动。当我是被噪声困扰的其他人的地方时，我将一块带上的胶带放在压电音频设备上。

支持软件

这里有一个include“library”文件Mini\u STEM\u Platform.h，包含一组标准函数和公共变量，为按钮输入、LED显示和音频输出提供支持（基本API）。这使得游戏和迷你应用程序的开发变得简单。

还有硬件_测试.ino为方便迷你STEM游戏平台的硬件布线验证和功能测试而提供。

测试你的结构

下载附带的草图硬件_测试.ino加上Mini_STEM_Platform.h.使用ArduinoIDE，编译并下载到您的单元。
有关此过程的更多信息，请参阅：https://www.arduino.cc/en/Guide/ArduinoNano#toc2

要验证所有组件放置和互连是否正确，请运行草图软件，观察并执行以下操作：

1. 当它初始化时，您应该看到LED从左到右以暗淡的方式扫描，然后适度点亮，然后明亮，然后熄灭。
2. 会有三种声音……“噗……哔……嗡嗡”
3. 测试每个按钮；按下和松开按钮时应该有一个啁啾声。对于每个，按下时，两个相应的LED将亮起。前两个LED为按钮1亮起，后两个为按钮2亮起，依此类推。同时按下多个按钮应该简单地组合它们的效果，而不受干扰。
4. 如果没有按钮按下超过10秒，“你好，别忘了我”的哔哔声将响起。
5. 可以在串行监视器窗口中看到按钮状态的日志。

如果所有表现如上所述，您的设备被组装并正常运行。恭喜。
就这样。您已经完成并准备好使用您的设备。

阀杆平台_游戏.ino已作为该平台的示例使用，包括六个示例迷你应用程序。它还使用上面使用的更新的包含库文件，因此它的副本必须位于同一草图文件夹中。

附带的视频给出了这个示例应用程序软件的简要演示。

示例软件概述

菜单：BTN1：选择BTN2：<移动光标左BTN3：>对

#1硬件支持演示
演示提供的LED显示和音频支持功能。
要将这些效果用于您自己的应用程序，请参阅代码。

#双速扫描
目标是在第5或第6个LED上出现移动光点时按下按钮。
速度增加，您的进度将在您到达时表示。

#现在3个月
当第一个LED亮起时，试着按一下按钮，测量你的反应时间。第一个LED为0-100毫秒，额外的LED每多花20毫秒点亮一次。

#4见
当LED亮起时，您必须尝试击中相关按钮，但在给定的时间内有限。如果成功，LED将打开或关闭。

#5乒乓球

有趣的个人挑战和伟大的两人竞技游戏；球（一个光点）从一边到另一边，越来越快，每次它得到'打'回来。

#6算命师
问问题，得到预言般的回答（红色：不YEL：也许Grn：是蓝色：再试一次）
使用BTN2为1-6〜骰子，可用于确定一个人的幸福或选项。

完整的操作细节见随附的手册：平台活动_手册.odt

这个软件只是为了激发你的创造力，并继续创造你自己的应用程序和游戏。如果您不确定如何有效地为此设备编程，请学习这套软件开发培训课程（基于此设备平台）：
[未来链接]

请分享你利用这个平台创建的任何游戏或有趣的功能。

最后一分钟注意：
由于站点上载错误“内部服务器错误”，一些文件的文件名中添加了额外的扩展名（如.txt）；在创建此指令表时。

（更新1月2020年）

#1不将试验板切成两半

这可以完成，但是没有足够的空间来直接插入压电设备的引线。您可以在照片中看到＃1我有一个领先地挂在侧面，在那里我持有电线通过紧张。这让我让我从导线下面滑动导线以禁用声音。其他缺点是LED和键键模块牢记更多。这尤其是关键模块的问题，因为它可以在使用中来回摇滚，这可能是或可能不会成为电连接的问题。

＃2带外壳和内部电池

我用一个小围墙做了一个建筑。最大的问题是如何使用按钮，以及如何看到LED。在盒子上打洞装按钮和灯对模块来说不太好。不使用这些模块将与本项目的精神背道而驰。所以我在箱子的顶部开了一条缝，让模块坐在上面，让它们的销钉插入箱子。我还将每个模块旋转了180度，使其不会突出。在内部，我颠倒了模块引脚的布线顺序，以便进行短距离直接布线。目前，硬件支持库文件已经注释掉了适用于此配置的布线分配。我还装了锂离子电池、充电模块和开关。请参阅本说明中建议的电源接线：便携式微控制器项目的双电源
缺点是，它不再是'快速和容易'建立，有许多电线，需要使用烙铁。不符合本课程的主要目标。

（2月20日更新）

我想添加电池操作而不会失去其简单的紧凑性。好吧，有一个遗嘱的地方。虽然这样做确实涉及一点点焊接。

我决定为这个平台的移动电池操作和充电组件设计一个实现，它是最小的，并且与没有外骨骼（又名：没有容器外壳）一致，尽管有点老套。我使用了两个二极管，一个电阻器，和一个滑动开关，塞在Arduino纳米板和木质基板之间板材底座支撑。我放了一个（3x40x40mm）电池，用双面胶带贴在整个组件的下面。和我一样，连接到Nano末端的“5V”和“GND”引脚比连接到侧面的引脚更容易（见第二张照片）。当心不要让胶水进入开关时，胶到位。

该设计依赖于3.7v锂离子电池（最大为4.2v）。请参阅照片中的示意图。当开关接通时，蓄电池将通过反向电压阻断二极管（1N5817）提供电压，该二极管的电压降非常低，为0.2伏。在电池的3.2–4.2v可用范围内，将向Arduino Nano提供3.0–4.0伏。

当纳米有电源进入Micro USB连接器时，它将提供0.6V，而不是进入“5V”引脚。所以给出5.0V，'5V'引脚将是4.4伏。鉴于电池很低，这又将提供3.8V（在0.6伏下1N4001的0.6伏下），用于对电池充电。无论开/关开关位置如何，电池都可以充电。还有一个2欧姆（我使用2.2）电流限制滤压，其仅在那里在第一秒钟内的初始尖峰期间仅在那里减小组件的应力，当第一开始充电耗尽的电池时。通常，这可能只会将电池充电到大约半满。但仍有很多能力来提供几个小时的游戏游戏;如果您收取100％，电池的寿命将很好地扩展它。

注意：USB适配器名义上供应5.0v，最大允许高达5.25v。我有许多是从4.9v到5.25v。我有一个坏的一个来自未知的5.7伏输出部分。如果USB电源电压过高，电池可能会充电过度。这可能会导致电子部件和蓄电池故障。电池实际上不应该出现故障，因为它应该有内部过电压（充电切断）电路；就像我正在使用并提供链接的电路一样。不过，不要使用不合规格的USB适配器。你可以用一个USB电压测试仪. 我建议最多充电8小时，不要让它连接到USB电源超过12小时。我做了测试，电池已经满了1/2，用5.3v电源充电12个小时，电池电压上升到4.15v（低于最高4.2v）。然后我又坚持了4个多小时，没有看到电池电压的变化。

虽然我等待交付3x40x40mm电池，我正在使用'303040'，略小一点。较大的一个将完美地适合该装置的底部。一旦我拥有它，我计划通过覆盖侧面和底部的白色管道胶带来完成一些东西。