动态三角形艺术

必要的工具和机器

	烙铁（通用）
	热胶枪（通用）
	散热片夹 使用这些来保护 LED 免受焊接热

关于这个项目

简介

该项目使用由 Arduino UNO 控制的 45 个 APA-106 可编程 LED。这些 LED 类似于可单独编程的 LED 灯条，因此我们使用 Adafruit 的 Neo-pixel 库来控制它们。 UNO 上的单个引脚对整个显示器进行编程，因为一条数据线连接到链中的所有 LED。

这个设计的灵感来自我早期的两个项目。我的第二个 5x5x5 RGB 立方体（另一个 5x5x5 RGB 立方体）使用 APA-106 可编程 LED，剩下大约 75 个额外的 LED。我本可以用它们建造一个 4x4x4 的立方体，但我最近建造了很多立方体 - 是时候做点别的了。我的伺服电机艺术项目是一个三角形，三角形设计创造了许多有趣的图案。所以这个项目使用 45 个 APA-106 LED 排列成三角形图案来进一步探索三角形艺术。

从硬件和软件的角度来看，这是一个相当简单的项目。让我们先看看硬件，然后看看软件。

硬件

硬件仅由 UNO 和 45 个 LED 组成。这些 LED 在全功率下非常明亮，所以我将整个显示器的亮度设置为 30，范围为 0 到 255。在那个级别，UNO 和所有 LED 都可以直接从 UNO 的 USB 输入供电，因此 1 安培 - 5 伏电源是可选的。

施工的第一步是在一块 1/4 英寸的胶合板上钻孔。电路板本身的每个边缘都是 12 英寸。 LED 在精心构建的等边三角形中间隔 1 英寸。 LED 是 8 毫米，所以我钻了 8 毫米的孔，使 LED 紧密贴合 - 它们压入后根本不会移动。

左上方是 APA-106 LED。长引线接地。数据输出是封装平坦边缘右侧的引线。左边的第一根引线是数据输入，数据输入和地之间的下一根引线是+5V。这 4 根引线如右图所示弯曲。地线末端有第二个弯曲——其目的只是为了识别地线，因为一旦它们都弯曲就很难看到它。

上图显示了电路板的接线方式。首先请注意，随着 LED 链接在一起，蓝色数据线向后移动。这意味着在奇数行中数据从左向右流动，而在偶数行中数据从右向左流动。这也导致奇数行与偶数行的电源轨不同。对于奇数行，地线上升，+5v 线下降，偶数行则相反。

上图显示了接线。这一切都是用 22 号裸镀锡铜线完成的。我收集了左侧的接地轨和右侧的 +5V 轨。你应该做相反的事情。我板上的每条数据线连接都必须通过电源轨，但如果将接地切换到右侧，将 +5v 切换到左侧，则数据线将无需交叉任何东西！

以上是接线的特写视图。请注意右侧的数据线如何穿过 5 伏电源轨的顶部。

上图显示了成品板。我用了一些小塑料片作为 UNO 的支架，然后用一点热胶将 UNO 安装在板上。

上面的照片显示了一个案例中的三角形。这是来自此处包含的 .stl 文件的 3D 打印。你也可以很容易地用胶合板建造一个。

软件

由于 Adafruit 的新像素库，软件非常简单。它为我们提供了 setPixelColor(# in the chain, color) 来定义任何一个 LED 的颜色，并且 show() 将整个显示器更新为最新的变化。该库使用一个无符号的 32 位数字来表示 LED 的颜色，分别为红色、绿色和蓝色的强度存储 8 位。我直接使用这个方案来增亮和调暗原色，但对于其他一切，我使用了我自己的简单色彩管理方案，从我的 LED 立方体借来。这是一个简单的方案，其中数字 1 到 42 代表彩虹调色板，添加 0 表示黑色（全部关闭）和 43 表示白色（全部打开）。

您可能已经注意到，在上面的接线图中，LED 的编号从顶部的 0 开始，编号从左到右逐行排列。这是我用来识别 LED 的编号系统。它不像数据线那样来回切换，所以我创建了自己的 setPixelColor 版本，它通过我的编号分配来引用 LED，并允许我使用我的 0 到 43 调色板指定颜色。

您在视频中看到的几乎所有动画或效果都是表格驱动的。一张桌子告诉你如何从顶角扫地。另外两个表将这种效果转化为另外两个角。另一个表格告诉你外面三角形的 LED，然后是中间的，然后是最里面的三角形。所有这些不同的表都存储在程序存储器而不是 RAM 中。我最初担心所有这些表会占用太多宝贵的程序空间。但事实证明，使用这种表方法非常有效，而且程序空间从来都不是问题。

程序或草图在 Arduino IDE 中分为四个文件或选项卡。第一个是声明、表格和设置例程。第二个是主循环，它简单地调出各种动画的列表。第三是动画本身。四是支持所有动画的通用函数或子程序。

在上面的视频中，您可以看到带有 15 个动画的原始节目。在重复之前，它会持续大约 3 分钟。然而，从那以后，我扩展了节目，加入了一些新的动画，你可以在下面的视频中看到。

上面视频中的所有动画都是通过调用一个名为 rotation() 的子程序完成的。三角形由 24 个 LED 的外三角形、15 个 LED 的中间三角形和 6 个 LED 的内三角形组成。这三个数字的公分母是120。所以120步我们可以将整个三角形的内容旋转360度。这就是rotate() 例程所做的。改变起始模式，改变旋转方向，改变旋转速度，你就会得到上面视频中看到的所有效果。

下载中的节目现在包括原始节目以及上面的所有动画，制作一个包含 26 个动画的节目，在重复之前持续 5 分钟。

代码

• Art Triangle 的 Arduino 代码

艺术三角的Arduino代码Arduino

无预览（仅限下载）。

定制零件和外壳

示意图