Arduino + WS2812B 製造數字時鐘

2021-02-24 趣無盡


MAKER:parallyze／譯：趣無盡 

LED 時鐘項目一直是 Maker 的最愛，每年都會有新的項目推陳出新。本期要為大家介紹一個由 LED 燈帶和 Arduino 製造的 7 段多功能時鐘。

時鐘使用單條的 LED，共由 252 個 LED 組成。其中，框架內只有一條長為 4.2 米的燈條。每一段有 8 條 LED 組塊，每個組塊有 56 個 LED 燈。

時鐘細節：

寬度 40.7釐米；高度 14.8釐米；深度 3.8釐米。總共需要 252 個 LED，1 個連續燈條（WS2812B，60 leds/m，4.2m）。如果是 6 位數的版本（6.47m），則需要 388 個 LED。

觀看視頻：

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材料清單

WS2812B LED × 252 （60 個/米）
Arduino Nano/Pro Mini/atmega328 × 1
DS3231 RTC 模塊 × 1
6x6mm 按鈕 × 2
26AWG 電線 × 若干
USB 電線 × 1
USB 充電器 × 1
M3 螺釘 × 12

項目說明

全部白色點亮 LED 並用最大額定電流（60mA）驅動時，功耗約 75.6W。如果你打算高亮度點亮，請確保使用適當的散熱材料。因為以高亮度運行時鐘並設置為 7.5A 的功率極限時，在測試的十分鐘內，零件會明顯發熱。

原始碼是基於 S7ripClock 這個項目上的構成的，可點擊查看。
https://www.instructables.com/id/S7ripClock-Basic-Edition/

安裝時你可以添加了一個壁鉤，時鐘可以放在電子設備外殼上面。

電子組件

用 Arduino IDE 上傳原始碼。這裡使用了 FastLED 庫。對於 RTC 通信，使用 JChristensen 的 DS3232 庫。

項目內部的電源和電流限制為 750mA。你可以根據實際情況進行調整，對接線或電源的進行處理。

3D 列印部分

數字 3D 列印部分，建議使用黑色材料列印。
L7One_Frame_A.STL×1
L7One_Frame_B.STL×1
L7One_Frame_C.STL×1
L7One_Cover_A.STL×1
L7One_Cover_B.STL×1
L7One_Cover_C.STL×1
L7One_Front_AC.STL×4
L7One_Front_B.STL×1
L7One_Elec_Case.STL×1
L7One_Cable_Cover_A.STL×1
L7One_Feet.STL×1

擴散器（漫反射層）的部分建議使用透明材料列印。
L7One_Diffuser_AC_Type_1 或 2（空）×28
L7One_Diffuser_B_Type_1 或 2（空）×2
單個的 STL 中包含擴散器的類型 1 和類型 2 所有的集合（30個）。

列印的最大組件（x/y）為 187.3mm x 147.6mm。

列印設置：
厚度為 0.5mm；列印層高為 0.25mm；無需支持；最大俯角為 45°。

STL 文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/236

安裝 LED 框架和燈帶

如圖所示進行安裝。

測試 LED

測試環境電流被限制為 500mA，你可以通過 USB 為 Arduino 供電來安全地運行它，將 LED 連接到 +5V/GND，數據輸入連接到引腳 6。

在視頻中可以看見，測試所有的 252 個 LED。每個 LED 都將被點亮，因此不要過多注意數字和點之間沒有使用的 LED 所漏出的光。

視頻中，每個位置都會演示顯示 0-9，並在左側或右側開始從 0-99 的計數。

如果你打算在項目中使用 HH:MM 顯示，你只需要做一些測試，其中包括線段和數字的定義等。

測試文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/236

前端擴散器

根據自己的需求，將擴散器安放到前端的裡面，然後將其與數字或點連上。注意數字的方向，其中兩個（MM）位於壁的下方且於鋸齒的凹痕處相吻合，兩個（HH）位於壁的上方。前方的組件是對稱，可以 180° 旋轉。

通過一次得到最佳的 LED 的真實效果是比較難的，我嘗試添加 A 型與 B 型並進行比較。當移動時，B 型頭會產生聚光燈的效果，但超過 4m 後，A 型與 B 型之間的差異就很微小了。

組裝

除了測試中的三條線外，你還需要在燈條的另一端加入電源線。電源線的選擇，根據實際情況來定，將電線穿過框架 A 蓋子內的孔。

將所有的蓋子蓋上 LED 框架。

如圖安裝，將電子設備外殼放在背面，並固定到位。將外殼連接到中央模塊的連接器。

電子部分

安裝硬體的盒子適用於 Arduino Pro/Nano 和 RTC 的各種組合（適用於樹莓派的 DS3231、DS1307以及 DS3231）。你可以根據自己的需要選擇其他微控制器。

電子部分的連接方式，請點擊查看：
https://www.instructables.com/id/S7ripClock-Basic-Edition/

同時可以根據你所需要的亮度和電源來調整，你可能需要在 LED 燈帶和 Arduino 旁添加電容器。

Arduino 時鐘源碼

該軟體是第五版。

基本設置為：
按鈕 A：選擇亮度。
按鈕 A（長按）：切換顏色模式（每位數字/每個 LED）。
按鈕 B：選擇調色板。
按鈕 B（長按）：切換 12h/24h 模式。
按鈕 A + B：進入設置。
在設置過程中：按鈕 B->增加+1，按鈕 A->接受/下一步
注意：這個設計尚不支持六位數字。

一切正常後就可以工作了。如果有任何問題，請將串行控制臺設置為 57600 波特，並查看它的狀態。如果時鐘立即進入設置並沒有顯示任何內容，則可能是按鈕縮短或連接錯誤。

你也可以參考我的其他項目。
https://www.thingiverse.com/parallyze/designs

代碼文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/236

六位數字（可選）

如果需要額外添加兩位數字和一個中心模塊以顯示 HH:MM:SS，請按以下步驟操作。

這一版需要重新設計代碼框架，LED 燈將超過 255 個，它會增加了許多變量。需要優化內存使用率。

當使用六位數字時，建議至少以 1.5A 運行，否則即使在最低亮度設置下，中心點要點亮 24 個 LED，所有數字都會變暗。

六位數字的 STL 為：
L7One_Frame_D.STL×1
L7One_Cover_D.STL×1
L7One_Diffs_D.STL×1（只提供一個 Type 1、十四個 AC 和兩個 One）
L7One_Connector.STL×1

原始文件部分中的 STL 為：
L7One_Frame_B.STL×1
L7One_Front_B.STL×1
L7One_Cover_B.STL×1
L7One_Front_AC.STL×2

其他：
WS2812B LED×136
M3 螺絲×8

LED 燈條的安裝方式如圖所示。完成準備工作後就可以連接一切。

STL 文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/236

六位數字的組裝（可選）

如圖安裝，從時鐘上移除所有物品，直到你可以安全地從右側模塊和中央模塊上卸下外蓋。

注意：在操作時從 RTC 移除紐扣電池！

現在，整個項目就完成了！

本項目文件庫地址：

http://maker.quwj.com/project/236

via instructables.com/id/Lazy-7-One/

文中連結可點擊文末閱讀原文查看

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