家里有閑置的屏幕？別丟！

可以用來做一個電子流麻！原理很簡單，也很有趣。

不但好玩解壓！還能學(xué)一學(xué)粒子運動算法！

一、功能/亮點

• 基于STM32F407天空星開發(fā)板設(shè)計

• 采用粒子運動算法，通過控制LED燈珠的亮滅，模擬流麻運動。

• 采用LED點陣屏，2.5mm間距；分辨率32×64

• PCB板尺寸8mm*16mm，支持免費打樣

那么，想實現(xiàn)真實的流麻效果，怎么設(shè)計軟硬件？原理是啥？怎么準(zhǔn)備DIY物料？

下面逐個分享

二、硬件設(shè)計

原理圖1

原理圖2

PCB圖1

*參考設(shè)計部分：供電部分的設(shè)計參考了@小煜哥哥的IP5306簡易18650充電寶方案

1.硬件工作原理

采用MPU6050模塊來獲取電子流麻中，粒子的水平和垂直加速度，通過I2C協(xié)議將采集的加速度數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)。

單片機(jī)根據(jù)加速度數(shù)據(jù)來計算所有粒子的位置，并將結(jié)果顯示到LED屏幕上。

2.設(shè)計說明

①關(guān)于供電

采用IP5306芯片為一節(jié)18650鋰電池充電，并將鋰電池升壓到5v，為LED屏幕及單片機(jī)供電

②為啥板子上有四個按鍵開關(guān)？

其中左邊三個是暫時沒有用到的，可以不焊接。

已知，硬件設(shè)計，是為了“裝下”流麻。

那軟件設(shè)計，就是為了“實現(xiàn)”流麻。

具體怎么做？

三、軟件設(shè)計教程

使用keil5搭配CubeMX來編程，使用的庫是HAL庫。

*MPU6050的程序我參考了@江科大的STM32教程中軟件I2C讀寫MPU6050的源碼。

1.MPU6050模塊

使用MPU6050_GetData函數(shù)即可讀取當(dāng)前水平加速度和垂直加速度的值。

注意I2C使用的SDA和SCL引腳，都要在程序中設(shè)置為開漏輸出而不是推挽輸出。別問我怎么知道的

2.定義結(jié)構(gòu)體并初始化

typedef struct{
  float Acce_x;  float Speed_x;//當(dāng)前粒子x軸速度
  float Displacement_x;//當(dāng)前粒子x軸位移
  uint16_t Position_x;//當(dāng)前粒子x軸位置
  float Acce_y;  float Speed_y;//當(dāng)前粒子y軸速度
  float Displacement_y;//當(dāng)前粒子y軸位移
  uint16_t Position_y;//當(dāng)前粒子y軸位置
  uint16_t Color;  uint16_t Index;  float Random_Acce;
}easy_pixel;

啥意思？

這部分代碼 主要對粒子進(jìn)行初始化，并定義單個粒子的信息，對其進(jìn)行賦值。定義的內(nèi)容包括：加速度，速度，位移，位置，顏色等。

值得一提的是！

初始化是指，在這一步，給流麻的像素塊上色的過程。

3.依次更新

void Update_State(easy_pixel* p, float AX, float AY){
  Update_Acce(p, AX, AY);
  Update_Speed(p);
  Update_Displacement(p);
}

那怎么依次更新粒子的加速度、速度、位移？

我們在高中物理學(xué)過，加速度在時間上的累計就是速度，速度在時間上的累計就是位移。

或者換成更嚴(yán)謹(jǐn)一點的描述。

加速度對時間的積分為速度，速度對時間的積分為位移。

在程序中，可以很方便的實現(xiàn)積分的功能。

只需要定義一個最小時間單位，將每次循環(huán)得到的加速度乘以這個最小的時間單位，再累加起來就可以得到速度。

同理，累加速度可以得到位移。

當(dāng)位移超過1時，就代表粒子應(yīng)該移動一格。

4.更新所有粒子的信息

void Update_Group_State(easy_pixel* p, float AX, float AY){  for(uint16_t i = 0;i < Init_Height * Init_Width;i++){
    Update_State(p, AX, AY);
    p += 1;
  }
}

本項目總共有512個粒子。也就是說，將上一小節(jié)的步驟重復(fù)512次，就可以完成一次更新全部粒子。

本小節(jié)的函數(shù)寫在while（1）循環(huán)中，這使得程序可以不斷更新所有粒子的狀態(tài)，流沙就可以在LED屏幕上流動起來了。

DIY物料有哪些？

1.基礎(chǔ)物料清單表

2.補(bǔ)充清單

參考資料：

[1]https://oshwhub.com/lemon11111/electronic-liuma