Οπτική οθόνη LED Audio: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Ακολουθήστε περισσότερα από τον συγγραφέα:

[ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: ΦΩΤΙΣΤΙΚΑ ΦΩΣ ΣΕ ΒΙΝΤΕΟ]

Οι μήτρες RGB LED είναι ένα συνηθισμένο έργο για χομπίστες που θέλουν να πειραματιστούν με φωτεινές οθόνες, αλλά συχνά είναι είτε ακριβές είτε περιοριστικές στο μέγεθος και τη διαμόρφωσή τους. Ο στόχος αυτού του έργου ήταν να δημιουργήσει μια αναδιαμορφώσιμη οθόνη που θα μπορούσε να λειτουργήσει ως αυτόνομο κομμάτι ή ως μια διαδραστική οθόνη που ελέγχεται από μια κονσόλα χρησιμοποιώντας μια ποικιλία από Joysticks και κουμπιά. Η οθόνη θα μπορούσε να διευθετηθεί σε μια ποικιλία διατάξεων από σχηματισμό μήτρας σε πιο στατική διακοσμητική γραμμική λωρίδα.

Επισυνάπτοντας μια ποικιλία από αισθητήρες ήχου, κουμπιά και Joysticks, η οθόνη θα μπορούσε να αλλάξει μεταξύ διαδραστικών και αυτόματων λειτουργιών, με ρυθμιζόμενα χρώματα, εφέ, τρόπους, ταχύτητες, φωτεινότητα και μοτίβα.

Οι χρήστες μπορούν να κάνουν εναλλαγή μεταξύ λειτουργιών και διαμορφώσεων χρησιμοποιώντας τα κουμπιά MODE και CONFIG, χρησιμοποιώντας το κουμπί Joystick και SELECT για να κάνουν τις επιλογές τους. Η τρέχουσα επιλογή των χρηστών εμφανίζεται στην οθόνη LCD 16x2 στο κέντρο της κονσόλας.

Αυτό το έργο περιελάμβανε μια λωρίδα LED αποτελούμενη από 250 LED, αλλά ο κώδικας μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί για να επιτρέψει μια λωρίδα οποιουδήποτε μεγέθους.

Λειτουργίες

• Παιχνίδια: Τα παιχνίδια μπορούν να παιχτούν χρησιμοποιώντας τη μήτρα led ως οθόνη
• Θόρυβος: Οι λυχνίες LED ανάβουν ανάλογα με την ένταση και τη συχνότητα του θορύβου του περιβάλλοντος.
• Χρώμα: Οι λυχνίες LED που χρησιμοποιούνται ως φως που εμφανίζουν μια προκαθορισμένη παλέτα χρωμάτων.
• Rain: Falling Rain Light Effects

Διαμορφώσεις Λειτουργίας

• Χρώμα - Ορίζει παλέτα χρωμάτων λωρίδας

  • Σημαία υπερηφάνειας - Ουράνιο τόξο
  • Trans Flag - Μπλε, Ροζ, Λευκό
  • Φωτιά - Κόκκινο, Πορτοκαλί, Κίτρινο
  • Φως - Λευκό

• Στυλ - Ορίζει εφέ εμφάνισης λωρίδας

  • Αποκλεισμός - Εάν στο χρώμα της λειτουργίας, τα χρώματα των LED παραμένουν σταθερά, σε θόρυβο λειτουργίας, προκαλεί σε όλες τις λυχνίες LED να ορίσουν την πιο πρόσφατη τιμή χρώματος θορύβου, δημιουργώντας ένα εφέ που αναβοσβήνει.
  • Shimmer - Οι εναλλακτικές λυχνίες LED ταλαντεύονται, ξεθωριάζουν μεταξύ ενεργοποίησης και απενεργοποίησης.
  • Track - Εάν είναι σε κατάσταση λειτουργίας χρώματος, ο συνδυασμός χρωμάτων για τις λυχνίες LED μετακινείται σε όλη τη λωρίδα. Στη λειτουργία θορύβου, τα χρώματα θορύβου ταξιδεύουν σε όλη τη λωρίδα ως κινούμενο κύμα.

• Rain Effect - Πώς δημιουργούνται τα πρότυπα βροχής

  • Τυχαία - Οι νέες λωρίδες βροχής τοποθετούνται τυχαία και το μοτίβο ποικίλλει.
  • Σταθερή - Το μοτίβο βροχής επαναλαμβάνεται.

• Παιχνίδι - Ποιο παιχνίδι μπορείτε να παίξετε στη μήτρα

  Snake - Viva la Nokia, μπορεί να αναπαραχθεί μόνο όταν η ταινία είναι σε διαμόρφωση μήτρας

• Χρώμα εφέ - Ποια πηγή χρώματος χρησιμοποιούν τα εφέ;

  • Σύνολο χρωμάτων - Τα εφέ (π.χ. βροχή) παίρνουν τυχαίο χρώμα από την καθορισμένη παλέτα χρωμάτων.
  • Συχνότητα θορύβου - Τα εφέ όταν δημιουργούνται παίρνουν το χρώμα που αντιστοιχεί στην τρέχουσα συχνότητα θορύβου.
  • Noise Vol - Τα εφέ όταν δημιουργούνται παίρνουν το χρώμα που αντιστοιχεί στην τρέχουσα ένταση θορύβου.

• Μέγεθος - Πώς είναι ρυθμισμένη η οθόνη;

  • Λωρίδα 250x1
  • 50x5 μήτρα
  • 25x10 μήτρα

Ταχύτητα και Φωτεινότητα

Ελέγχεται μέσω περιστρεφόμενων αναλογικών ποτενσιόμετρων, για να αλλάξει η φωτεινότητα των LED και ο ρυθμός ενημέρωσης της οθόνης. Αυτό επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ένταση των εφέ φωτισμού και τη δυσκολία των παιχνιδιών.

Strobe & LED Status

Οι κονσόλες επάνω αριστερά Switch επιτρέπουν την απενεργοποίηση των LED, ως επιλογή για τη διαμόρφωση της οθόνης. Ο κάτω αριστερός διακόπτης ενεργοποιεί το Strobe Effect, αναβοσβήνοντας την οθόνη με τη ρυθμισμένη ταχύτητα.

Βήμα 1: Απαιτήσεις

Συστατικά:

• BreadBoard ~ 5
• StripBoard ~ 10 για σετ 5
• Arduino Mega (οποιοσδήποτε κλώνος θα κάνει) ~ £ 20
• 2x αντιστάσεις ποτενσιόμετρου 1Μ
• Λωρίδα 300 RGB μεμονωμένα διευθύνσιμη ~ 30
• Κεφαλίδες καρφιτσών £ £ 5
• 10x 10K, 1x 300 Αντίσταση
• I2C LCD μονάδα ~ £ 5
• 4-Switch Joystick 10 £
• Αισθητήρας ήχου £ £ 5
• Πυκνωτές 1x 1μF, 1x 10μF, 1x 100nF
• 3x (στιγμιαία) κουμπιά. Συστάσεις: Arcade, Mini £ £ 3
• 2x διακόπτες. Συστάσεις: Εναλλαγή ~ £ 5
• Power Jack
• Κουτί ~ 20x20x15cm - Το χαρτόνι είναι το πιο εύκολο, αλλά αν έχετε πρόσβαση σε κόφτη λέιζερ, το κάνετε.

Οι προτάσεις μου για το Joystick/Button ήταν καθαρά στιλιστικές επιλογές, μετά από ένα arcade θέμα. στιγμιαίοι διακόπτες οποιασδήποτε φύσης θα κάνουν. Μπορούν να ληφθούν φθηνότερα joystick που αναφέρουν τη θέση τους μέσω αναλογικών σημάτων που παράγονται χρησιμοποιώντας 2 ποτενσιόμετρα (ένα για κάθε άξονα). Εάν είστε διατεθειμένοι να αλλάξετε τον κώδικα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αντίχειρα Joysticks.

Ενώ χρησιμοποίησα ένα ελάχιστο ποσοστό των ακίδων εισόδου/εξόδου Arduino Megas, επιλέχθηκε για το μεγαλύτερο δυναμικό μέγεθος και τη μνήμη του προγράμματος, για το οποίο το Arduino Uno αποδείχθηκε ανεπαρκές.

Επιλογή LEDStrip

Η λωρίδα LED που χρησιμοποίησα ήταν μια εύκαμπτη λωρίδα LED WS2813 300 RGB με ξεχωριστή διεύθυνση. μια αναβαθμισμένη έκδοση του WS2812, Αυτή η μορφή ενώ είναι λίγο πιο ακριβή, βελτιώνεται στο WS2812 με διπλή μετάδοση σήματος που σημαίνει ότι εάν ένα LED σταματήσει να λειτουργεί, η υπόλοιπη λωρίδα αφού εξακολουθεί να λειτουργεί. Ως εκ τούτου, έχει 4 ακίδες: 5V, GND, DI (εισαγωγή δεδομένων) και BI (εφεδρική είσοδο).

Συνολικό κόστος: 100

Εξοπλισμός:

• Συγκολλητικό σίδερο + συγκολλητικό
• Πολύμετρο (προαιρετικό, αλλά συνιστάται)
• Κόφτες και απογυμνωτές σύρματος
• Σύρμα: κατά προτίμηση μονόπυρη, ευέλικτο (LOTS)
• Χειρουργικό νυστέρι
• Χάρακας/Μολύβια
• Τροφοδοτικό 1x 5V
• Χειροκίνητα κατσαβίδια
• Καλώδιο USB εκτυπωτή A έως B

Λογισμικό:

Arduino IDE

Δεξιότητες:

• Συγκόλληση
• Κάποια εμπειρία Arduino, αλλά απολύτως απαραίτητη

Βήμα 2: Σχηματικό & Κωδικός

Αυτό το έργο αποτελείτο από 2 ποτενσιόμετρα, 1 αισθητήρα ήχου, 1 λωρίδα LED, 3 στιγμιαία κουμπιά, 1 Joystick (4 στιγμιαία κουμπιά), 1 μονάδα LCD και 2 διακόπτες.

Σας συνιστώ να βεβαιωθείτε ότι έχετε κατανοήσει την καλωδίωση και να ρυθμίσετε το βασικό κύκλωμα σε ένα breadboard, πριν κολλήσετε τα ηλεκτρονικά στο stripboard στο επόμενο βήμα για μακροπρόθεσμη αντοχή. Θα πρέπει τουλάχιστον να μπορείτε να συνδέσετε τις διάφορες καρφίτσες Arduino στις προεπιλεγμένες τιμές HIGH (5V)/LOW (GND) και να πειραματιστείτε με τη διαφορά των αρχικών ρυθμίσεων του LEDStrip στον κώδικα (αυτό επισημαίνεται - δείτε βήμα κώδικα) για να δείτε μερικά από τα προκαταρκτικά εφέ φωτισμού.

Κύκλωμα ήχου

Το κύκλωμα ήχου συζητείται στο επόμενο βήμα και είναι απαραίτητο μόνο εάν επιθυμείτε ηχητικά εφέ, διαφορετικά μπορείτε απλά να συνδέσετε τους ακροδέκτες αναλογικής εισόδου AUDIO A0, A1 στο GND μέσω αντίστασης έλξης (~ 300 Ohm). Αυτό το κύκλωμα επιδιώκει να εξαγάγει τη συχνότητα και την ένταση του ήχου, δίνοντας δύο διαφορετικές τιμές εισόδου για τον έλεγχο των οπτικοποιήσεων ήχου π.χ. ύψος (πλάτος vol) και χρώμα (συχνότητα).

Λωρίδα LED

Έχω επισυνάψει το φύλλο δεδομένων για τη λωρίδα WS2813, αυτό διαθέτει την ιδανική καλωδίωση. Ο πείρος BI μπορεί να τραβηχτεί μέσω μιας αντίστασης στη γείωση και ένας πυκνωτής πρέπει να συνδεθεί μεταξύ του GND και +5V και να τοποθετηθεί κοντά στη λωρίδα. Αυτό εξομαλύνει τις ξαφνικές αλλαγές στην τρέχουσα ζήτηση της λωρίδας, για παράδειγμα εάν υπάρχει μια ξαφνική μεγάλη αύξηση όταν ανάψουν όλα τα LED, ο πυκνωτής που χρησιμοποιεί το αποθηκευμένο φορτίο του μπορεί να το προσφέρει ταχύτερα από το Arduino, μειώνοντας την καταπόνηση στα εξαρτήματα των σανίδων.

Η λωρίδα ελέγχεται χρησιμοποιώντας τη βιβλιοθήκη FASTLED (βλ. Βήμα κώδικα για περισσότερες λεπτομέρειες) και συνδέεται με τον πείρο 5.

Μονάδα LCD

Η μονάδα LCD που έχω προτείνει χρησιμοποιεί ένα εσωτερικό κύκλωμα έτσι ώστε να απαιτεί μόνο 2 ακίδες εισόδου, αυτό μειώνει σημαντικά την πολυπλοκότητα της συγκόλλησης στο κύκλωμα. Συνδέεται με τις ακίδες SCL, SDA.

Ποτενσιόμετρα

Τα ποτενσιόμετρα είναι μεταβλητές αντιστάσεις, οι οποίες σας επιτρέπουν να ελέγχετε την τάση που μετράται στην εσωτερική ακίδα, το Arduino μπορεί να το διαβάσει ως αναλογική τιμή. Τα χρησιμοποίησα ως διαδραστικό τρόπο για τον χειροκίνητο έλεγχο της ταχύτητας και της φωτεινότητας της οθόνης και συνδέονται με αναλογικές ακίδες εισόδου: A3, A2.

Εξωτερική ισχύς

Για μικρότερα έργα (<20 LED) το Arduino μπορεί να τροφοδοτηθεί μόνο μέσω USB, αλλά για αυτή τη μεγαλύτερη περίπτωση χρήσης (250 LED), λόγω της μεγάλης ζήτησης ρεύματος απαιτείται εξωτερική πηγή ενέργειας +5V. Τροφοδοτούσα το Arduino μέσω μιας εξωτερικής υποδοχής συνδεδεμένης με το GND και το VIN του Arduino. Όταν τροφοδοτούνται μόνο μέσω USB, τα χρώματα των LED θα παραμορφωθούν και η οθόνη LCD δεν θα ανάψει πλήρως.

Κουμπιά/Διακόπτες/Joystick

Σε ουδέτερη θέση, οι καρφίτσες INPUT των κουμπιών τραβιούνται προς τα κάτω στο GND και το Arduino διαβάζει ψηφιακά LOW, αλλά όταν πιέζονται, οι ακίδες συνδέονται με +5V ανάγνωση ψηφιακού Υ HIGHΗΛΟΥ. Δείτε εδώ για ένα τυπικό παράδειγμα κουμπιού Arduino. Αυτές οι τιμές ανάγνωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προϋποθέσεις boolean υπό όρους για το πρόγραμμα, προκαλώντας την εκτέλεση διαφορετικών τμημάτων κώδικα. Τα κουμπιά/διακόπτες συνδέονται με τις ακόλουθες ψηφιακές ακίδες εισόδου: Mode/Config: 3/2. Joystick L/R/U/D: 10/11/13/12. Επιλέξτε: 9.

Βήμα 3: Ηχητικά εφέ

Το πιο περίπλοκο μέρος του κυκλώματος ήταν το Audio Voltage - Frequency Converter. Ακολούθησα το σχηματικό σχήμα που φαίνεται παραπάνω (δείτε εδώ για περισσότερες πληροφορίες). Κάποια αλλαγή στον πυκνωτή, μπορεί να απαιτηθούν τιμές αντίστασης ανάλογα με την ισχύ του ηχητικού σας σήματος. Το παράδειγμα που δόθηκε, χρησιμοποίησε εναλλασσόμενο σήμα 12V, βρήκα καλά αποτελέσματα χρησιμοποιώντας 3,3V ως τάση τροφοδοσίας και τροφοδοτώντας 5V στον αισθητήρα ήχου.

Τα δύο σήματα που έβγαλα από αυτό το κύκλωμα ήταν η συχνότητα (VOUT) και η ένταση (V2 +).

Χρήσιμες σημειώσεις

Μεγαλύτεροι πυκνωτές (το κατώφλι περίπου πάνω από 1 μF, μη κεραμικοί) είναι πολωμένοι, αυτοί περιλαμβάνουν ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές, ρεύματα που ρέουν σε αυτούς από + προς την πλευρά. Στο διάγραμμα έχω σημειώσει την κατεύθυνση που πρέπει να είναι διατεταγμένα.

Το τρανζίστορ που χρησιμοποιείται σε αυτό το κύκλωμα είναι PNP, αυτά τα τρανζίστορ επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει από τον πομπό στον συλλέκτη όταν εφαρμόζεται αρνητική πολικότητα στη βάση τους σε σχέση με τον πομπό.

Θλίψη #1

Αρχικά προσπάθησα να τροφοδοτήσω τον ήχο στο κύκλωμα χρησιμοποιώντας μια υποδοχή ήχου, το όνειρο ήταν να συνδέσω τον ήχο απευθείας από το τηλέφωνό μου. Δυστυχώς, το σήμα που παρήχθη φάνηκε πολύ αδύναμο και μετά από μια εβδομάδα αγώνα για να λειτουργήσει, κατέφυγα στη χρήση μιας μονάδας αισθητήρα ήχου. Είμαι βέβαιος ότι υπάρχουν τεχνικές ενίσχυσης που θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω και αυτό είναι σίγουρα το κύριο ζήτημα του έργου μου που θα επιδιώξω να διορθώσω στο μέλλον.

Βήμα 4: Σχεδιασμός και δημιουργία κονσόλας

Ο σχεδιασμός της κονσόλας μου ήταν εμπνευσμένος από παλιές σχολικές στοές, με ρετρό Joystick, κουμπιά και διακόπτες εναλλαγής. Το κατασκεύασα χρησιμοποιώντας ένα παλιό κουτί από ακουστικά από χαρτόνι, (η αποθήκευση έχει τις χρήσεις του). αυτό ήταν εξαιρετικά αποτελεσματικό καθώς το κουτί είχε αφρώδη εσωτερική επένδυση, οπότε μόλις γυρίσει από μέσα έβγαλε ένα ωραίο γυαλισμένο αποτέλεσμα.

1. Σχεδιάστε τη γενική διάταξη της κονσόλας που θέλετε.
2. Μετρήστε και σημειώστε τις θέσεις των διαφορετικών εξαρτημάτων στην κορυφή του κουτιού. Βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει τις εσωτερικές μετρήσεις των κουμπιών/διακοπτών/χειριστηρίων, καθώς θέλετε τα κενά να είναι αρκετά μεγάλα για να πιέζουν τα εξαρτήματα, αλλά να έχουν ακόμα τις εξωτερικές τους άκρες στο χαρτόνι. Προτείνω να χρησιμοποιήσετε νυστέρι για να κόψετε αυτές τις τρύπες, αλλά το αιχμηρό ψαλίδι σε συνδυασμό με κατσαβίδια για κυκλικές τρύπες θα κάνει το κόλπο. Κόψτε αργά, προσπαθώντας να προσαρμόσετε το εξάρτημα και αυξάνοντας σταδιακά τα μεγέθη, κάντε ένα συστατικό τη φορά.
3. Για τα μεγαλύτερα εξαρτήματα όπως το χειριστήριο και την οθόνη LCD, συνιστώ να βιδώσετε μερικά παξιμάδια/μπουλόνια στο επάνω μέρος της κονσόλας για να τα κρατήσετε με ασφάλεια στη θέση τους.
4. Κόψτε τρεις οπές στο κάτω μέρος του πίσω μέρους της κονσόλας, αυτές θα είναι για την είσοδο τροφοδοσίας, την είσοδο USB για προαιρετικό προγραμματισμό του συνδέσμου εξόδου Arduino και LEDStrip.

Καλύτερες συμβουλές

Σας συνιστώ να προ-κολλήσετε κάθε έναν από τους μεταλλικούς συνδετήρες πριν τους τοποθετήσετε στην κονσόλα για ευκολότερη πρόσβαση και για να μειώσετε τον κίνδυνο καύσης του χαρτονιού.

Βήμα 5: Σχηματικό συγκολλητικό

Θα χρειαστείτε ένα κομμάτι σανίδας λωρίδας τουλάχιστον 25 σειρών σε 20 κολών σε μέγεθος. Ωστόσο, επιλέγοντας ένα μεγαλύτερο, θα μπορείτε να τοποθετήσετε το Micro-Controller σας στο Stripboard δίπλα στα καλώδια, αυτό σημαίνει ότι οι μόνες μη σταθερές συνδέσεις θα είναι αυτές μεταξύ του Stripboard και των εξαρτημάτων που είναι προσαρτημένα στην επιφάνεια των κονσολών. Αυτό που είναι απαραίτητο σε κάθε βήμα αυτής της διαδικασίας είναι όπου είναι δυνατόν να μειωθεί η καταπόνηση που θα μπορούσε να υφίσταται οποιαδήποτε καλωδίωση για να εξασφαλιστεί ένα μακράς διαρκείας τελικό προϊόν.

Χρησιμοποίησα κεφαλίδες pin για να οργανώσω καθαρά τα καλώδια σε ομάδες και να τα συνδέσω με το Arduino με τρόπο που να μπορεί εύκολα να αποσυνδεθεί για εντοπισμό σφαλμάτων.

Υποστήριξα εν μέρει το Stripboard που κρατούσε το βαρύτερο κύκλωμα χρησιμοποιώντας κάποια χορδή/σύρμα για να το συνδέσω με τον εσωτερικό τοίχο του κουτιού από χαρτόνι.

Τα κύρια καλώδια τροφοδοσίας και LEDStrip που έβγαιναν από την κονσόλα είχαν συνδετήρες μεσαίου καλωδίου που μπορούσαν να αποσπαστούν, αυτό σήμαινε ότι τα καλώδια θα μπορούσαν να περάσουν μέσα από τρύπες στο κάτω μέρος της κονσόλας και να επιτρέψουν ακόμα το κουτί να ανοίξει.

Συμβουλές συγκόλλησης

Ένας σφιγκτήρας για τη συγκράτηση των συρμάτων/λωρίδων κατά τη συγκόλληση θα κάνει τη διαδικασία πολύ πιο εύκολη. Πάντα κολλήστε κάθε σύρμα πριν προσπαθήσετε να τα συνδέσετε.

Συμβουλές διάταξης

Όλα τα καλώδια (πηγαίνοντας προς τις καρφίτσες Arduinos) βρίσκονται στην άκρη του πίνακα.

Εάν είναι δυνατόν, η χρήση διαφορετικού χρώματος σύρματος σε κοντινές σειρές βοηθά στην αποφυγή σύγχυσης στην καλωδίωση.

GND, +3.3V, +5.5V πρέπει πάντα να τοποθετούνται στις άκρες, για εύκολη αναγνώριση, η τοποθέτηση GND και +3.3/5V στα απέναντι άκρα βοηθά στην αποφυγή βραχυκυκλώματος, αλλά προσωπικά δεν ασχολήθηκα και τα τοποθέτησα στην κορυφή 3 σειρές. Η διάταξη της κονσόλας μπορεί εν μέρει να καθορίσει τη σειρά των συρμάτινων σειρών, τα κοντινά εξαρτήματα να αντιστοιχούν στις κοντινές σειρές, οι αριθμοί PIN στο Arduino IDE μπορούν πάντα να ξαναγραφτούν.

Συγκολλώντας όλες τις καρφίτσες +5V των κουμπιών/αντιστάσεων μαζί στο πίσω μέρος της κονσόλας σε αλυσίδα μαργαρίτας, χρειάζεται μόνο ένα καλώδιο +5V μεταξύ του Stripboard και της κορυφής της κονσόλας, μειώνοντας μαζικά τον αριθμό των ευάλωτων καλωδίων σύνδεσης. Για παράδειγμα, για τους 4 διακόπτες του χειριστηρίου ένωσα όλα τα τερματικά 5V μαζί.

Να είστε γενναιόδωροι στο μήκος των καλωδίων που εκτείνονται μεταξύ του Stripboard και της κονσόλας, πολύ πιο εύκολο να μειωθούν αργότερα, παρά να προσπαθήσετε να αυξήσετε.

Εάν είναι δυνατόν, χρησιμοποιήστε εύκαμπτο σύρμα μεταξύ του Stripboard και των εξαρτημάτων της κονσόλας, αυτό διευκολύνει το άνοιγμα και τον εντοπισμό σφαλμάτων της κονσόλας αργότερα.

Βήμα 6: Επέκταση 1: μήτρα LED

Συνδέοντας το LED Strip όπως είναι στην κονσόλα, μπορεί να εμφανιστεί η πλειοψηφία των εφέ βροχής, χρώματος, στροβοσκοπίου και θορύβου, αλλά η μορφή απεικόνισης είναι περιορισμένη. Ο κώδικας επιτρέπει την περαιτέρω διαμόρφωση της οθόνης σε ρυθμίσεις 250x1, 50x5 και 25x10, πράγμα που επιτρέπει οπτικοποιήσεις μήτρας. Ο θόρυβος μπορεί να εμφανιστεί ως κινούμενα κύματα, τα παιχνίδια μπορούν να παιχτούν στη μήτρα σαν μια οθόνη χαμηλής ανάλυσης. Η επιλογή μεμονωμένου μήκους λωρίδας 25 pixel ήταν προσωπική και μπορείτε να το επιλέξετε μόνοι σας και να το ορίσετε στον κώδικα. Αυτό που ήθελα πάνω απ 'όλα ήταν η ευελιξία, έτσι ώστε όποιο γραφικό εφέ αποφάσισα να κωδικοποιήσω αργότερα, θα μπορούσα να συγκεντρώσω το HW στην απαιτούμενη διάταξη.

Θλίψη #2

Είχα ένα όνειρο και ήταν να χρησιμοποιήσω ένα αγώγιμο μελάνι για να βάψω τις συνδέσεις κυκλωμάτων στο χαρτόνι, το οποίο θα μπορούσε να πιεστεί στα γειτονικά άκρα των λωρίδων LED.

Οφέλη:

1. Φαίνεται εξαιρετικά δροσερό και θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω πολύ διαφορετικό χρωματιστό χαρτόνι
2. Σχεδιάζω κυκλώματα
3. Τελική προσαρμογή, σκεφτείτε μια νέα ρύθμιση, απλά σχεδιάστε την.

Μειονεκτήματα:

1. Δεν λειτούργησε.
2. Ούτε καν λίγο.
3. Γιατί θα μπορούσατε να σχεδιάσετε με το χέρι μια αρκετά ακριβή καλωδίωση και στη συνέχεια να εφαρμόσετε μια αρκετά ακριβή και σταθερή πίεση σε ένα συμπιέσιμο υλικό όπως το χαρτόνι;

Διατηρώ αν είχε λειτουργήσει θα ήταν πραγματικά υπέροχο και μετανιώνω μόνο εν μέρει για τις 2 ώρες που αφιερώθηκαν σε αυτήν την προσπάθεια.

Πραγματική Λύση

Αποφάσισα να χρησιμοποιήσω ένα σύστημα συνδέσμων ανδρών/γυναικών κεφαλίδων, παρόμοιο με εκείνο που χρησιμοποιήθηκε για τη σύνδεση των καλωδίων του Stripboard στο Arduino. Τοποθετώντας εναλλακτικά το M/F σε κάθε άκρο, οι μεμονωμένες λωρίδες μπορούν προαιρετικά να συνδεθούν μεταξύ τους, δημιουργώντας ξανά την αρχική άκοπη λωρίδα. Or μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενδιάμεσοι εύκαμπτοι σύνδεσμοι σύρματος, ώστε οι λωρίδες να διπλώνονται και να σχηματίζουν μια μήτρα ή οποιαδήποτε άλλη διαστημική διαμόρφωση.

1. Κόψτε το Led Strip σε τμήματα, επέλεξα 10 λωρίδες μήκους 25, αφήνοντας εφεδρικά 50 LED για ένα άλλο έργο
2. Συγκολλήστε κάθε μία από τις συνδέσεις χαλκού σε κάθε άκρο της λωρίδας. Προσέξτε να μην λιώσει το πλαστικό, αν αγοράσατε ένα με αδιάβροχο κάλυμμα, θα πρέπει να κόψετε ένα μικρό επάνω τμήμα μακριά σε κάθε άκρο.
3. Το LEDStrip μου είχε 4 συνδετήρες σε κάθε άκρο και 10 λωρίδες, οπότε έκοψα 10 αρσενικά, 10 θηλυκά τμήματα κεφαλίδων το καθένα μήκους 4. Για κάθε λωρίδα κόλλησα αρσενικά στο ένα άκρο και θηλυκό στο άλλο. Βεβαιωθείτε ότι τα ίδια άκρα είναι αρσενικά/θηλυκά για κάθε λωρίδα, αυτό θα σας επιτρέψει να τα συνδέσετε σε μια αλυσίδα μαργαρίτας όπως η μόδα.
4. Δοκιμάστε τις συνδέσεις συνδέοντας τις 10 λωρίδες μαζί, διορθώστε με περισσότερη συγκόλληση εάν είναι απαραίτητο.
5. Χρειαζόμαστε τώρα τους συνδετήρες σύρματος, που θα χρησιμοποιηθούν για τη σύνδεση των μεμονωμένων λωρίδων σε ευέλικτες διατάξεις, είτε ο στόχος είναι η επίτευξη απόστασης μεταξύ τους είτε η συναρμολόγηση μιας μήτρας. Το μήκος τους θα καθορίσει πόσο μακριά μπορείτε να τοποθετήσετε κάθε συνεχές τμήμα του LEDStrip. κόψτε το σύρμα λίγο περισσότερο από όσο θέλετε, καθώς θα χαθεί κάποιο μήκος κατά τη σύνδεση των καλωδίων. Κόψτε άλλα 10 αρσενικά, 10 θηλυκά τμήματα κεφαλίδας μήκους 4. Κόψτε 40 κομμάτια σύρματος (ιδανικά πολύχρωμα, εύκαμπτα), αφαιρέστε κάθε άκρο και προ-κολλήστε.
6. Για να δημιουργήσετε μια ενσύρματη σύνδεση, πάρτε πρώτα 4 καλώδια (ιδανικά διαφορετικά χρώματα για να επιτρέψετε την αναγνώριση του καλωδίου που συνδέεται σε ποια καρφίτσα) και συγκολλήστε τα σε μια αντρική κεφαλίδα. Στη συνέχεια, θέλετε να πλέξετε αυτά τα 4 σύρματα, αυτό διατηρεί την καλωδίωση καθαρή. Μόλις πλέξετε (αρκεί η ποιότητα που ψάχνουμε εδώ), μπορείτε να κολλήσετε τα άλλα άκρα στο θηλυκό βύσμα. Βεβαιωθείτε ότι τα ίδια καλώδια είναι συγκολλημένα στις ίδιες ακίδες. Εάν όλο το καλώδιο σας είναι του ίδιου χρώματος, σημειώστε ή χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο για να προσδιορίσετε ποιο είναι το σύρμα, καθώς μετά το πλέξιμο δεν θα είναι ξεκάθαρο. Επαναλάβετε αυτήν τη διαδικασία για κάθε ενσύρματη σύνδεση που χρειάζεστε.
7. Δοκιμάστε ξανά τις συνδέσεις, συνδέοντας όλες τις λωρίδες με τις ενσύρματες συνδέσεις, παίξτε με τη ρύθμιση μεγέθους της κονσόλας και τακτοποιήστε τις λωρίδες LED σε διαφορετικούς σχηματισμούς μήτρας. Είναι καλύτερα να σπάσετε και να εντοπίσετε αδύναμες συνδέσεις νωρίτερα παρά αργότερα.

Έχετε τώρα 10 μεμονωμένες λωρίδες, που μπορούν να συνδεθούν απευθείας η μία στην άλλη για να δημιουργήσετε ξανά μια μακρά λωρίδα ή να αναδιαταχθούν σε σχηματισμούς μήτρας.

Βήμα 7: Διαμόρφωση και ρύθμιση

Η πιο πρόσφατη έκδοση μπορεί πάντα να βρεθεί στο github μου: rs6713/leddisplay/, μη διστάσετε να το φορτώσετε/κατεβάσετε και να παίξετε.

Εγκαταστήστε το Arduino IDE

Στην θαυματουργή εκδήλωση με κάποιο τρόπο ολοκληρώσατε αυτό το σεμινάριο χωρίς προηγούμενη εμπειρία Arduino, το Arduino IDE μπορείτε να το κατεβάσετε εδώ. Απλώς εγκαταστήστε και ανοίξτε τον κωδικό στο IDE, συνδέστε την πλακέτα μέσω του καλωδίου του εκτυπωτή στον υπολογιστή. (Youσως χρειαστεί να εγκαταστήσετε ένα πρόγραμμα οδήγησης για τον υπολογιστή για να αναγνωρίσει τον πίνακα Arduino, αλλά αυτό θα συμβεί αυτόματα την πρώτη φορά που συνδέετε ένα Arduino στον υπολογιστή σας). Επιλέξτε τον τύπο της πλακέτας και επιλέξτε την ενεργή θύρα COMM στο οποίο είναι συνδεδεμένο το Arduino.

Διαμόρφωση

Για να αλλάξετε τις διάφορες ρυθμίσεις της οθόνης δεν απαιτούν εξελιγμένες γνώσεις προγραμματισμού.

Οι περιοχές του προγράμματος που είναι ευαίσθητες στη διαμόρφωση επισημαίνονται με /*** CONFIGURE ME *** /

Μπορείτε εύκολα να αλλάξετε/διαμορφώσετε τις ακόλουθες περιοχές του προγράμματος:

• Οι ακίδες με τις οποίες συνδέονται τα εξαρτήματα
• Το μέγεθος των μεμονωμένων λωρίδων LED
• Συνολικός αριθμός LED στις λωρίδες συνολικά
• Οι λειτουργίες που θέλετε να επιτρέψετε για το πρόγραμμα
• Το μήκος των σταγόνων βροχής για το φαινόμενο της βροχής.

Οι καρφίτσες και ο συνολικός αριθμός LED είναι απαραίτητα για να έχετε το δικαίωμα να κάνετε τον κώδικα να λειτουργεί με την έκδοση του ηλεκτρονικού κυκλώματος που συζητήσατε στα προηγούμενα βήματα. Είναι επίσης χρήσιμο έτσι ώστε να μπορείτε να δοκιμάσετε διαφορετικές λειτουργίες οθόνης ρυθμίζοντάς τις κατά την προετοιμασία κώδικα αντί να χρειάζεται να κατασκευάσετε και να συνδέσετε όλα τα κουμπιά χειριστηρίου, λειτουργίας και διαμόρφωσης.

Μεταφόρτωση

Αφού ορίσετε τους σωστούς αριθμούς PIN για τα εξαρτήματα, το μέγεθος της λωρίδας και τον αριθμό των LED, μπορείτε να ανεβάσετε το πρόγραμμα στο Arduino πατώντας αποστολή. Ας ελπίσουμε ότι το έχετε ήδη κάνει αυτό ως σημείο φυσικά κατά τη διάρκεια των δοκιμών. Συνδέστε το εξωτερικό τροφοδοτικό 5V και θα πρέπει να είστε έτοιμοι.

Αποσφαλμάτωση

Εάν το LEDStrip/Console δεν λειτουργεί όπως αναμένεται, υπάρχουν διάφορες πιθανές αιτίες.

Το LEDStrip είναι εντελώς/μερικώς απενεργοποιημένο:

• Ελέγξτε ότι ο διακόπτης LEDStrip είναι ενεργοποιημένος,
• Εάν επεκτείνετε τη λωρίδα και τα τελευταία τελευταία τμήματα της λωρίδας LED δεν ανάβουν, αυτό πιθανότατα οφείλεται σε ελαττωματική σύνδεση. Ελέγξτε τις συνδέσεις σας για ξηρούς συνδέσμους και μετακολλήσεις, δοκιμάστε να αλλάξετε τη σειρά των ταινιών και εάν πρόκειται για ενσύρματη σύνδεση, δοκιμάστε να αλλάξετε μία ενσύρματη σύνδεση με άλλη.

Η φωτεινότητα της οθόνης LCD είναι χαμηλή/ LED Τα χρώματα της λωρίδας είναι λάθος:

• Ελέγξτε ότι η εξωτερική σύνδεση τροφοδοσίας είναι ενεργοποιημένη/σωστά συνδεδεμένη. Όταν η ισχύς είναι χαμηλή, δεν ανάβουν σταθερά όλα τα χρώματα των LED RGB και η οθόνη LCD αγωνίζεται να φωτιστεί.
• Τα χρώματα μπορεί επίσης να είναι λάθος εάν η διαμόρφωση μεγέθους π.χ. 250x1 του προγράμματος δεν αντικατοπτρίζει την πραγματική διάταξη LED.
• Το χειρότερο σενάριο μπορείτε να αλλάξετε το πρόγραμμα για να μειώσετε τον αριθμό των φωτισμένων λωρίδων.

Τυχαία Τρομερότητα

Ως έσχατη λύση, οι σειριακές εκτυπώσεις που έχουν σχολιαστεί έχουν μείνει σε όλο τον κώδικα, χωρίς να σχολιάσετε θα σας δώσουν ανατροφοδότηση για διάφορες καταστάσεις συστατικών και εσωτερικών προγραμμάτων.

Μια πιθανή κατάσταση είναι ότι μια είσοδος που πρέπει να γειωθεί, έχει αποσυνδεθεί και παραμείνει κυμαινόμενη, αυτό θα δημιουργήσει ψευδείς ενεργοποιητές συμβάντων (τυχαία ταλαντευόμενη ανάγνωση καρφίτσας μεταξύ FALSE και TRUE) και απρόβλεπτη συμπεριφορά προγράμματος.

Αλλαγές προγράμματος

Περαιτέρω περιοχές πιθανών αλλαγών επισημαίνονται με /** CHANGE ME ** /

Αυτές οι περιοχές είναι βασικά παραδείγματα όπου μπορείτε να προσθέσετε τις δικές σας προσαρμογές:

• Προσθέστε νέες επιλογές παλέτας χρωμάτων
• Προσθέστε νέα εφέ π.χ. λαμπύρισμα
• Προσθέστε νέα παιχνίδια

Αυτές είναι απλώς προτάσεις, μη διστάσετε να αλλάξετε τον κώδικα όπως θέλετε.

Βήμα 8: Επέκταση 2: OpenProcessing

** Κατά τη στιγμή της γραφής, αυτή η δυνατότητα παραμένει ανεφάρμοστη, επομένως αυτό το βήμα έχει ως στόχο να αναδείξει μελλοντικά σχέδια/εκδηλώσεις αυτού του έργου και να τονίσει τη σημασία της επέκτασης του LEDStrip ώστε να επιτρέπονται οθόνες μήτρας. **

Ένας από τους λόγους που ήμουν τόσο ενθουσιασμένος που η επέκταση του LEDStrip επέτρεψε τη διαμόρφωσή του ως μήτρα, ήταν ότι η ύπαρξη οθόνης ανοίγει πολλές ευκαιρίες για χαρτογράφηση οπτικοποιήσεων 2D από άλλο λογισμικό στο Arduino HW.

Το OpenProcessing είναι μια κοινότητα 2D διαδραστικών γραφικών που βασίζεται στη γλώσσα επεξεργασίας. Χρησιμοποιώντας μια απλή λειτουργία σειριακής εκτύπωσης, η εμφάνιση κάθε καρέ μπορεί να μεταδοθεί pixel ανά pixel στο Arduino. Επομένως, μπορεί να υπάρξει μια μελλοντική λειτουργία για την κονσόλα, όπου το Arduino απλώς ακούει τη σειριακή σύνδεση και απλώς ενημερώνει το LED Matrix καρέ -καρέ σύμφωνα με την κίνηση που καθορίζεται από το πρόγραμμα επεξεργασίας. Αυτό έχει πολλά πλεονεκτήματα στο ότι η Επεξεργασία είναι μια γλώσσα που ειδικεύεται στις εικαστικές τέχνες και είναι εύκολο να μάθει, καθιστώντας πολύ γρήγορη τη δημιουργία σύνθετων οπτικοποιήσεων τέχνης. Μεταφέρει επίσης την πολυπλοκότητα της μνήμης και της επεξεργασίας στον υπολογιστή σας με τη συγκριτικά περιορισμένη ισχύ μνήμης/επεξεργασίας του Arduino να χρειάζεται μόνο να χειρίζεται τις πληροφορίες που διαβιβάζονται μέσω του Serial.

Αναθέτοντας τις οπτικοποιήσεις LED Display σε μια προϋπάρχουσα βιβλιοθήκη 2D Graphic Effects, οι δυνατότητες είναι ατελείωτες. Δείτε τον κατάλογο του openprocessing.org για έμπνευση.