DIY Бинго-машина на Arduino: два A4 7-сегментных дисплея на WS2811/WS2812B

Компоненты и материалы

Компонент	Количество	Примечание
Arduino UNO	1
Перфорированные платы (Peg Board) для корпусов дисплеев	3	2 для 7-сегментников, 1 для табло
Пластиковая разделочная доска (серая) — корпус табло	1
LED-лента WS2811 5м (5050, 3 LED на чип)	1	Для сегментов 7-сегментников (12V)
LED-лента WS2812B 5м (300 LED, 60 LED/м, 5V)	1	Для табло (75 номеров + 24 LED "BINGO")
Аудиокабель (3 провода: 12V, GND, Data)	1	Соединение табло и 7-сегментников
Прозрачная пластиковая доска (фронтали 7-сегментников)	2
Гибкая серая пластиковая доска (крышка табло)	1
Резистор 220 Ом (на линию данных)	2
Конденсатор 100 мкФ (на питание лент)	2
Кнопка большая (моментарная) — "Новый номер"	1	Пин D2
Кнопка малая (моментарная) — "BINGO"	1	Пин D4
Стабилизатор LM7805 (5V, на радиаторе)	1	Питание WS2812B табло от 12V

Инструменты

Обычные инструменты для DIY: паяльник, дрель, ножницы для металла/пластика, мультиметр, термоусадка, клеевой пистолет.

О проекте

Автор (Pierre Pennings, ноябрь 2018) купил дешёвую RGB-ленту WS2811 с пультом и решил сделать крупные 7-сегментные дисплеи формата A4. Каждый сегмент = 3 LED (один чип WS2811). 7 сегментов + точка = 8 адресуемых блоков на цифру. Две цифры = 16 блоков. Управление — одним пином Arduino (D6). Питание ленты WS2811 — 12V (в комплекте был БП).

Дополнительно сделано табло (Scoreboard) на WS2812B (5V) для 75 номеров бинго + слово "BINGO" (подсветка). Табло показывает уже выпавшие номера. Управление тем же пином D6 (параллельно через резисторы 220 Ом).

Этапы изготовления

1. Изготовление 7-сегментных дисплеев

• Корпус: перфорированная плата (Peg Board) из магазина ACTION.
• Сегменты: куски ленты WS2811 (по 3 LED), распаянные и соединённые проводами (+12V, GND, DO/DI).
• Фронтальная панель: белая полупрозрачная пластиковая доска (IKEA). Вырезаны сегменты по шаблону (чёрный грунт + вырезание).
• Соединение с табло: аудиокабель (3 жилы) с джеками для разъёмного подключения.

2. Изготовление табло (Scoreboard)

• Корпус: та же перфоплата. Крышка: серая пластиковая доска с просверленными отверстиями под LED.
• Внутри: 5 секций по 15 WS2812B (75 номеров) + 3 секции по 8 LED для букв B-I-N-G-O.
• Между слоями — фото-печатка с номерами и защитная фольга.

3. Программное обеспечение

Разработка на макетной плате. Использована библиотека Adafruit_NeoPixel. Таблица сегментов для цифр 0-9 (8 сегментов включая DP).

Алгоритм:

1. Нажатие "New Number" (D2) -> генерация случайного числа 1-75.
2. Короткое световое шоу (LightShow1).
3. Число выводится на два 7-сегментника.
4. Число записывается в массив SCORE[76] (1 = выпало). Если уже выпадало — генерация повторяется.
5. На табло соответствующий номер зажигается зелёным, новое — красным. Слово BINGO — синим/красным.
6. Нажатие "BINGO" (D4, удержание 3 сек) -> BingoLightShow, сброс массива, новый раунд.
7. Выключение питания также сбрасывает раунд.

4. Электроника

• БП 12V 2A -> разъём питания Arduino (с выключателем).
• LM7805 (с радиатором) -> 5V для 99 LED WS2812B табло (ток ~2А, LM7805 на пределе — лучше использовать импульсный стабилизатор или мощный LDO).
• Оба типа лент (WS2811 12V и WS2812B 5V) управляются с пина D6 через резисторы 220 Ом.
• Кнопки с подтяжкой к VCC (INPUT_PULLUP), замыкание на GND.

Схема в Fritzing: bingo_sketch_66WRdQITE2.fzz.

Код (BINGO_Machine_rev04.ino)

Полный скетч с комментариями (GPL3+). Основные функции:

• GENERATENEWNUMBER(range) — случайное число 1-75.
• DISPLAYNUMBER(tens, units) — зажигает сегменты на двух дисплеях (красный).
• DISPLAYSCORE() — обновляет табло (зелёные выпавшие, красное текущее, синее BINGO).
• LIGHTSHOW1() — радужная анимация при генерации.
• BINGOLIGHTSHOW() — каскад белых LED на табло, мигание дисплеями.
• CLEARDISPLAY() — гасит 7-сегментники.

Массив SEGMENTarray[8][10] задаёт активные сегменты для каждой цифры. Массив color_scheme[] — палитра для LightShow1.

Файлы проекта

• Код: BINGO_Machine_rev04.ino
• Шаблон фронтов (SVG): tekening_gaten_patroon_puntjes_xgW76A8Jmw.svg
• Схема Fritzing: bingo_sketch_66WRdQITE2.fzz

Советы по повторению

• Ток WS2812B табло велик — обязательно используйте импульсный преобразователь 12V->5V (3А+) вместо LM7805.
• Для надёжности добавьте конденсаторы 1000 мкФ на входе и выходе 5V.
• Уровень данных 5V (WS2812B) совместим с Arduino. Для WS2811 (12V) логика тоже 5V-толерантна.
• Структура кода модульная — легко добавить новые эффекты или режимы игры.