加拿大华人论坛 德国留学移民签证项目分享——arduino梦幻交互雪花2019

在加拿大

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;
}
复制代码



评论
hackaday 去年有个比赛，就是这个类型的。
https://hackaday.com/2018/12/04/the-circuit-sculpture-contest/

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