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2019-04-04 项目分享——arduino梦幻交互雪花20

2019-04-04 项目分享——arduino梦幻交互雪花20

作者: ArduinoGeek | 来源:发表于2019-04-04 12:04 被阅读0次

    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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