魔方燈開源案例

描述

前段時間我在玩魔方，想用 RGB LED 代替方塊。這導(dǎo)致了一個小床頭燈，它可以動畫魔方的求解。它也可以通過藍牙進行控制，盡管它目前只支持基本命令。

3D打印

在組裝 PCB 之前先進行 3D 打印，因為 LED 需要與Rubik Matrix Top & Sides.stl以及Rubik Matrix Bottom.stl 對齊。

3D 打印的切片機設(shè)置

“ Rubik Lamp Cover.stl” - 白色，0.2mm 層高，無支撐

“Rubik Matrix Top & Sides.stl” - 5 關(guān)，黑色，0.2 毫米層高，無支撐

“Rubik Matrix Bottom.stl” - 0.2 毫米層高，無支撐 - 用白色打印前兩層，其余用黑色打印。

“ Rubik Base Top.stl” - 白色，0.2mm 層高，無支撐

“ Rubik Base Bottom.stl” - 白色，0.2mm 層高，無支撐

組裝 - 步驟 1

頂部和側(cè)面 PCB 容納 9 個 WS2812B RGB LED、6 個 0.1uF 0805 電容器和 5 個 0 OHM 0805 電阻器。底部 PCB 少了一個 LED 以提供支撐。我已經(jīng)包含了 Eagle 文件，以防您想將電路板商業(yè)化，或者像我一樣自己制作。我使用了碳粉方法。

頂部和側(cè)面 PCB 和底部 PCB

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我發(fā)現(xiàn)在焊接 SMD 元件時使用焊膏比使用卷盤中的焊料更容易。在將 LED 焊接到位之前，使用 3D 打印的“Rubik Matrix Top & Sides.stl”將 LED 盡可能靠近地對齊。

組裝 - 第 2 步

將頂板和側(cè)板連接在一起。我用我的WS2812B 測試儀來測試每個模塊，因為我給它們接線。接線后，將模塊放入燈罩中。

連接頂板和側(cè)板并將它們放入燈罩中。

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組裝 - 第 3 步

將 2200uF/10V 薄型電容器（任何大于 470uF 的電容器都可以，但它確實需要適合立方體）到底部 LED 板。確保它離電路板足夠遠，以允許軸架的高度和一些額外的空間來讓電線穿過該軸。

添加存儲電容器并連接底部 PCB

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將底部 PCB 連接到立方體的其余部分，并將 3 根電線連接到軸中間的底部。

組裝 - 第 4 步

拆下底部 PCB 并將黃銅管安裝到底部。您可能需要使用一些力才能將其完全插入安裝座。您還需要支撐您將桿插入的底座，否則它會斷裂。還將桿安裝到底座頂部。

將黃銅棒安裝到燈底和燈座上

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安裝底部 PCB 并將三根電線從黃銅管的中間穿過。使用強力膠將底部粘到燈罩上。我建議您在執(zhí)行此操作之前再次測試您的 LED。

組裝 - 步驟 5

組裝微處理器板。我發(fā)現(xiàn)在焊接 SMD 元件時使用焊膏比使用卷盤中的焊料更容易。在將穩(wěn)壓器固定到電路板上之前，請將其設(shè)置為 5V。開關(guān)，ATtiny1614，0歐0805電阻和330歐0805電阻焊接在PCB背面。一個 3 針公頭和穩(wěn)壓器位于 PCB 的頂部。

將 MPU 板、HC06 藍牙板和 DC 電源插座連接起來。熱膠板到位。

將微處理器板和熱膠與 HC06 藍牙模塊一起組裝到底座中

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編程

ATtiny1614 是新一代 ATtiny 微處理器的一部分。與 ATtiny85 等早期系列不同，新品種使用 RESET 引腳對 CPU 進行編程。要對其進行編程，您需要一個 UPDI 程序員。我用 Arduino Nano 做了一個。您可以在Create Your Own UPDI Programmer中找到完整的構(gòu)建說明。它還包含將 megaTinyCore 板添加到 IDE 的說明。

UPDI 編程器連接到最終單元進行編程

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在 IDE 中安裝板后，從“工具”菜單中選擇它。

在 IDE 中選擇 ATtiny1614 板

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選擇板、芯片、時鐘速度、Arduino Nano 連接的 COM 端口和編程器

Programmer 需要設(shè)置為jtag2updi (megaTinyCore) 。

打開草圖并將其上傳到 ATtiny1614。

使用按鈕控制燈

一個按鈕打開和關(guān)閉燈，在不同模式之間切換，還允許您更改亮度。

要打開本機，請按下按鈕。它將以上次關(guān)閉時的模式出現(xiàn)。如果您在 3 秒延遲后再次按下按鈕，它將關(guān)閉燈泡。（時間由 NEXT_BUTTON_TIMEOUT 決定）

一旦設(shè)備打開，如果您按住按鈕超過 1/2 秒，亮度將以每步 50 毫秒的速度增加。一旦達到最大亮度，它將轉(zhuǎn)到最小亮度。（時間由 BRIGHTNESS_INITIAL_TIMOUT 和 BRIGHTNESS_TIMOUT 確定）

開燈后，若3秒內(nèi)再次按下（短按）按鍵，將在不同模式間切換。這些模式是：

• LED 全白
• LED 全紅
• LED 全綠
• LED 全藍
• 每個 LED 面都以不同的顏色開始，并在色輪中循環(huán)
• 所有 LED 面都是相同的顏色并在色輪中循環(huán)
• 動畫魔方（見視頻）
• 藍牙控制魔方

使用藍牙控制燈泡

必須先打開燈泡，藍牙才能工作。連接到 HC06（在可用藍牙設(shè)備列表中顯示為 HC05）并調(diào)用串行終端應(yīng)用程序。（在 Play 商店中有很多可供選擇）。連接后，您只需發(fā)送單個字母命令。這些是：

R or r - Switch to RED light
G or g - Switch to GREEN light
B or b - Switch to BLUE light
W or w - Switch to WHITE light
J or j - Switch to RAINBOW SIDE light
K or k - Switch to RAINBOW CUBE light
C or c - Switch to CUBE mode

當(dāng)您切換到 CUBE 模式時，僅適用以下命令。此外，大寫字母順時針旋轉(zhuǎn)面、切片或立方體，而小寫字母逆時針旋轉(zhuǎn)面、切片或立方體。

F or f - Rotate Front face
B or b - Rotate Back face
U or u - Rotate Upper face
D or d - Rotate Lower face
L or l - Rotate Left face
R or r - Rotate Right face

M or m - Rotate Middle vertical slice
S or s - Rotate Inner middle slice
E or e  - Rotate Middle horizontal slice

X or x - Rotate Cube about the X axis
Y or y - Rotate Cube about the Y axis
Z or z - Rotate Cube about the Z axis

W or w - Switch to WHITE light (leaves CUBE mode)

您還可以發(fā)送“字符串”命令。這僅在多維數(shù)據(jù)集模式下才有意義。例如，您可以發(fā)送“Fru”，表示正面順時針旋轉(zhuǎn)，然后右面逆時針旋轉(zhuǎn)，最后上面也逆時針旋轉(zhuǎn)。

結(jié)論

通過結(jié)合藍牙連接，它打開了通向未來應(yīng)用程序的大門，在該應(yīng)用程序中，立方體可以通過觸摸屏進行操作。我還想寫一個合適的魔方求解器。

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