2019-04-04 项目分享——arduino梦幻交互雪花2019

梦幻雪花由30颗LED打造,分为17个独立的部分,由Arduino Nano控制。每组LED都可以用PWM调校,这样就可以创作出梦幻视觉效果。


首先打印一个漂亮而简单的雪花,记住要让它可以容纳Arduino Nano。


支撑结构也用于走线,由0.8mm黄铜棒与锡焊接而成。我总共使用了2米的黄铜棒。这是对你的耐心和技巧的一次考验。


首先,我通过弯曲一根黄铜棒并将两端焊接在一起来构建一个核心六边形。通过在六边形的顶部添加另外伸出6个黄铜棒,接地线完成,现在需要将LED的所有阴极引线焊接到其上以产生雪花图案。棘手的部分是添加贴片LED,不妨使用纸板和双面胶带制作的夹具。


接下来是在核心结构下加入Arduino Nano,在其间要留出足够的空间以满足3层黄铜棒接线,这将连接微控制器引脚到所有LED阳极引线。这同样需要极大的耐心。你不仅需要避免电线之间的短路,还要添加限流电阻并使其看起来不错。

叶片LED分别连接到最近的Arduino输出引脚。分支LED按两个分组并连接到PWM引脚。核心LED也按两个分组并连接到其余引脚。Arduino NANO只有18个输出引脚,我需要一个引脚用于触摸传感器,这只留下17个引脚,因此两对核心LED连接在一起形成一组4个。我使用220Ω电阻将每个引脚流过的电流限制在8mA左右。这意味着总共240mA,这对ATmega328芯片来说有点高,但它可以工作——安全最大值据说是200mA。


为了能够与雪花相互作用,我添加了另一个黄铜棒来制作电容式触摸传感器。


在焊接之前不要忘记随时检查所有二极管,如果开路或者反极性连接会很难更换它。


原理图


源代码

#include "SoftPWM.h"

#include <ADCTouchSensor.h>

byte edgeLedPins[] = {13, A4, A5, 2, 8, 12};

byte middleLedPins[] = {10, 6, 3, 5, 9, 11};

byte innerLedPins[] = {A2, A3, A1, 4, 7, A1};

ADCTouchSensor touchSensor = ADCTouchSensor(A0, 1);

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  SoftPWMBegin();

}

byte animation = 0;

long touchAt = 0;

void loop() {

  switch (animation) {

    case 0:

      _fill(100);

      break;

    case 1:

      shinyAnimation();

      //fadingAnimation();

      break;

    case 2:

      circleAnimation();

      break;

    case 3:

      loopAnimation();

      break;

    case 4:

      fireworkAnimation();

      fireworkAnimation();

      fireworkAnimation();

      fireworkAnimation();

      fireworkAnimation();

      fireworkAnimation();

      animation ++;

      break;

    case 5:

      smileAnimation();

      break;

    default:

      animation = 0;

      break;

  }

  int touchValue = touchSensor.read();

  if (touchAt + 2000 < millis() && touchValue > 1000) {

    touchAt = millis(); // touch down, cold down timeout is 2s

    animation ++;

    _fill(0);

  }

}

void fireworkAnimation() {

  for (int i = 0; i < 4; i++) {

    SoftPWMSet(innerLedPins[i], 100);

    delay(100);

  }

  SoftPWMSet(innerLedPins[4], 100);

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    SoftPWMSet(middleLedPins[i], 255);

  }

  delay(50);

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    SoftPWMSet(innerLedPins[i], 0);

    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], 255);

  }

  delay(50);

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    SoftPWMSet(middleLedPins[i], 0);

  }

  delay(50);

  _fill(0);

}

void smileAnimation() {

  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 100);

  SoftPWMSet(innerLedPins[3], 100);

  SoftPWMSet(middleLedPins[0], 255);

  SoftPWMSet(middleLedPins[5], 255);

  SoftPWMSet(edgeLedPins[2], 255);

  SoftPWMSet(edgeLedPins[3], 255);

  delay(2000);

  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 0);

  SoftPWMSet(innerLedPins[3], 0);

  delay(100);

  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 100);

  SoftPWMSet(innerLedPins[3], 100);

  delay(100);

  SoftPWMSet(innerLedPins[1], 0);

  SoftPWMSet(innerLedPins[3], 0);

  delay(100);

}

byte circleState[] = {100, 55, 10};

byte circleStateAnimation[] = {1, 1, 1};

void circleAnimation() {

  for (int i = 0; i < 3; i++) {

    if (circleState[i] >= 100) {

      circleStateAnimation[i] = -1; // dim

    }

    else if (circleState[i] <= 10) {

      circleStateAnimation[i] = 1; // bright

    }

    circleState[i] += circleStateAnimation[i];

  }

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    SoftPWMSet(innerLedPins[i], circleState[0]);

    SoftPWMSet(middleLedPins[i], circleState[1]);

    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], circleState[2]);

  }

  delay(5);

}

byte waveState[] = {100, 55, 10, 10, 55, 100};

byte waveStateAnimation[] = {1, 1, 1, -1, -1, -1};

void waveAnimation() {

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    if (waveState[i] >= 100) {

      waveStateAnimation[i] = -1; // dim

    }

    else if (waveState[i] <= 10) {

      waveStateAnimation[i] = 1; // bright

    }

    waveState[i] += waveStateAnimation[i];

  }

  for (int i = 0; i < 6; i+=2) {

    SoftPWMSet(innerLedPins[i], waveState[0]);

    SoftPWMSet(middleLedPins[i], waveState[1]);

    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], waveState[2]);

    SoftPWMSet(innerLedPins[i + 1], waveState[3]);

    SoftPWMSet(middleLedPins[i + 1], waveState[4]);

    SoftPWMSet(edgeLedPins[i + 1], waveState[5]);

  }

  delay(10);

}

byte loopCounter = 0;

byte loopState = 150;

void loopAnimation() {

  SoftPWMSet(innerLedPins[loopCounter], loopState);

  SoftPWMSet(middleLedPins[loopCounter], loopState);

  SoftPWMSet(edgeLedPins[loopCounter], loopState);

  loopCounter = _nextIndex(loopCounter, 1);

  if (loopCounter == 0) {

    loopState = (loopState == 150 ? 0 : 150);

  }

  delay(100);

}

byte slowOnCounter = 0;

byte slowOnState = 150;

void slowOnAnimation() {

  byte randomLed = random(0, 18);

  if (randomLed < 6) {

    SoftPWMSet(innerLedPins[randomLed], slowOnState);

  }

  else if (randomLed < 12) {

    SoftPWMSet(middleLedPins[randomLed - 6], slowOnState);

  }

  else {

    SoftPWMSet(edgeLedPins[randomLed - 12], slowOnState);

  }

  slowOnCounter ++;

  if (slowOnCounter >= 50) {

    slowOnCounter = 0;

    slowOnState = (slowOnState == 150 ? 0 : 150);

  }

  delay(50);

}

byte shinyState[] = {0, 100, 0, 100, 0, 100};

byte shinyStateAnimation[] = {1, 1, 1, 1, 1, 1};

byte shinyCounter = 0;

void shinyAnimation() {

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    if (shinyState[i] >= 100) {

      shinyStateAnimation[i] = -1; // dim

    }

    else if (shinyState[i] <= 0) {

      shinyStateAnimation[i] = 1; // bright

    }

    shinyState[i] += shinyStateAnimation[i];

    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], shinyState[i]);

  }

  shinyCounter ++;

  if (shinyCounter > 10) {

    shinyCounter = 0;

    for (byte r = random(1, 3); r > 0; r--) {

      byte randomLed = random(0, 12);

      if (randomLed < 6) {

        SoftPWMSet(innerLedPins[random(0, 6)], 255);

      }

      else {

        SoftPWMSet(middleLedPins[random(0, 6)], 255);

      }

    }

  }

  else {

    for (int i = 0; i < 6; i++) {

      SoftPWMSet(innerLedPins[i], 20);

      SoftPWMSet(middleLedPins[i], 20);

    }

  }

  delay(30);

}

byte fadingState[] = {0, 100, 0, 100, 0, 100};

byte fadingStateAnimation[] = {1, 1, 1, 1, 1, 1};

void fadingAnimation() {

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    if (fadingState[i] >= 100) {

      fadingStateAnimation[i] = -1; // dim

    }

    else if (fadingState[i] <= 0) {

      fadingStateAnimation[i] = 1; // bright

    }

    fadingState[i] += fadingStateAnimation[i];

    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], fadingState[i]);

    SoftPWMSet(middleLedPins[_nextIndex(i, 1)], fadingState[i]);

    SoftPWMSet(innerLedPins[i], 50);

  }

  delay(20);

}

void _fill(byte value) {

  for (int i = 0; i < 6; i++) {

    SoftPWMSet(edgeLedPins[i], value);

    SoftPWMSet(middleLedPins[i], value);

    SoftPWMSet(innerLedPins[i], value);

  }

}

byte _prevIndex(short index, byte step) {

  index -= step;

  while (index < 0) {

    index += 6;

  }

  return index;

}

byte _nextIndex(short index, byte step) {

  index += step;

  while (index > 5) {

    index -= 6;

  }

  return index;

}

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