用 Arduino 制造交互式 LED 墙


MAKER:ChrisParkerTech/译:趣无尽 Cherry(转载请注明出处)

关于LED 显示的项目,我们已经介绍了许多不同的版本,例如:《用 ESP32 制造炫彩 LED 球》、《用128只乒乓球制造炫彩时钟》和《用树莓派或 Arduino 制造 LED 矩阵彩灯》。LED 矩阵项目总能给人绚丽多彩的视觉体验。

本期的 LED 项目是由 Arduino 主控,3D 打印外壳组装的交互式 LED 显示墙。整体项目花费不大,人机交互性强,希望可以给你带来灵感。

材料清单

Arduino Mega×1
WS2812b 可寻址 LED 灯带×若干
轻触开关×64
5V 10A 电源×若干
18 号电线×若干
白色 PLA 灯丝×若干
4’x 4’x 1/4” 中密度纤维板×若干
焊料×若干
热熔胶×若干

3D 打印墙体


在这个部分需要 3D 打印 64 块的 8×8 的网格。每个墙体方块为 3.6 英寸的正方形,厚度为 1 英寸。墙体的边缘会有一些凹口,以方便 LED 灯条和按钮布线。每次打印三块,大约需要 5.5 小时。全部完成大概需要约为 120 小时。所以你可以同步进行其他部分。

所有 3D 打印的 STL 文件,在项目文件库中下载:
https://make.quwj.com/project/192

LED 灯带布线


采用 WS2812b LED 灯条是因为它们可单独寻址,灯带上的每个 LED 灯可以编程不同的颜色和亮度。它们还可以将数据从一个像素传递到下一个像素。这些功能只需要通过 Arduino 的一个数据引脚就可以实现。灯条的像素密度为每米三十个 LED 灯。

每块墙体方块安装六个 LED 灯,三个一排,共两排。因此我将这些条切成十六段,每段二十四个 LED 灯。然后将这些灯带粘在木板上。注意固定灯带前,请将木板擦拭干净。

另外注意灯条安装的方向。如上图所示,从板子的左下角开始,完成一边的布线后改变方向。将每条灯带的输出端焊接到下一条灯带的输入端。

调整电路板的尺寸(可选)


由于我买的木板大小是四英寸,但最后发现只需要三英寸,所以我要将多余的板材锯掉。但是如果你想制作更大的显示器墙体,你只需添加更多的 3.6 英寸的墙块就够了。

制作按钮矩阵

这个部分不仅费时更需要耐心。在这个部分将利用 Arduino IDE 中包含的键盘库,把 64 个按钮按行和列进行连接。图中所示的是 4×4 的例子,按照这种结构增加至 8×8 的网格,你也可以自选矩阵的大小。

1、准备十六根电线,每根 3.6 英寸长并剥好线头,以便按钮安装到每个墙体方块的中间。

2、将每个轻触开关的一根脚焊接到行(横着)导线上。列(竖着)导线焊接到行导线的对角线。按下轻触开关时,它将使横竖电线合在一起。

3、每一行和每一列都需要一根电线将其连接到 Arduino 的数字引脚上。对每一根电线进行颜色编码,这样也更易于排除故障,在检查过程中,我还更换几次引脚。

4、将所有按钮粘到木板上。请确保每个按钮固定到位。

测试电路


所有的 LED 灯带和按钮都安装好后,就可以开始测试。
在代码中,有一些测试 LED 灯带和按钮的功能。如果有任何问题,你可以及时发现并解决。
注意在添加墙体方块前,尽量排除所有故障。

安装 3D 墙体


1、为了将方块连接到木板上,需要设计了一个 3D 打印的支架,它使方块的每个角上相邻的四个方块固定在一起。每次粘贴一块方块,然后慢慢的连起来,使每个方块之间紧凑的挨在一起,不留多余的空间。
2、另外再打印 64 个垫片,粘在每个方块的柱塞上。这些垫片可以弥补因为支架而增加的高度,也可以为点击柱塞增加空间,弥补了按钮间距中的微小误差。
支架和垫片的 STL 文件,在项目文件库中下载:
https://make.quwj.com/project/192

编程

到目前为止硬件部分就已经完成,开始编程!目前编程了彩虹图案模式和单击绘画模式。
在视频中可以看见其具体效果。
在项目文件库中下载代码:
https://make.quwj.com/project/192
同时你也可以通过修改的代码,动态展示自定义的视觉效果。

未来可实现的功能

1、使用麦克风和 FFT Arduino 库的音频可视化器。
2、可设计的游戏(跳棋、井字游戏、战舰、黑白棋)。
3、记忆功能。
4、更多网格上可玩耍的游戏。

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