3D 打印月相时钟：Arduino Nano 驱动 OLED+NeoPixel 还原真实月相

项目亮点

• 高精度月相算法（基于儒略日计算），误差 < 0.1 天
• 18 颗 NeoPixel (WS2812B) 环形分布在月球模型内侧，模拟月面明暗分界线
• 0.96″ OLED 显示日期、时间、温湿度 (DHT11)、闹钟设定
• DS1307 RTC 掉电走时，3 按键全功能交互
• 多模式：月相演示、呼吸灯、派对闪烁、唤醒灯、台灯模式
• 仅 79g PLA 耗材，打印 3 小时，总成本约 $25

硬件清单

3D 打印参数

• 模型来源：Thingiverse #1891599 (月球体) + #1929844 (底座/按键)
• 切片设置：层高 0.2mm，壁厚 1mm，月球体填充 0%（中空透光），其余 100%
• 月球体需 Z 轴下沉 5mm 打印，或使用 Netfabb 切割版本
• 木质 PLA (FormFutura EasyWood Birch/Coconut) 效果最佳，打磨上漆后质感接近真月球

NeoPixel 排布与接线

背面视角 LED 编号（顺时针螺旋）：
| 1 | 6 | 7 | 12 | 13 | 18 |
| 2 | 5 | 8 | 11 | 14 | 17 |
| 3 | 4 | 9 | 10 | 15 | 16 |

• 将 18 颗 LED 按箭头方向串联，DIN 接 Nano D6，电源单独接 5V/GND（共地）。
• 热熔胶固定在月球内壁凹槽，导光均匀。

核心固件架构

完整代码见 GitHub：G4lile0/Arduino_3dprinted_Lunar_Phase_Clock

关键库

• U8glib (OLED)
• Adafruit_NeoPixel (灯带)
• RTClib (DS1307)
• DHT (温湿度)

月相计算核心

// 返回 0.0~1.0 月相值 (0=新月, 0.5=满月)
float moonPhase(uint16_t year, uint8_t month, uint8_t day) {
  // 儒略日计算
  if (month <= 2) { year--; month += 12; }
  long jd = 365.25*year + 30.6001*(month+1) + day + 1720994.5;
  float phase = fmod((jd - 2451550.1) / 29.530588853, 1.0);
  return phase < 0 ? phase + 1.0 : phase;
}

NeoPixel 映射月相

void updateMoonLeds(float phase) {
  // phase 0.0~1.0 对应 0~17 号 LED 点亮
  uint8_t lit = round(phase * 17);
  for (uint8_t i=0; i<18; i++) {
    if (i <= lit) strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 200, 100)); // 暖黄
    else strip.setPixelColor(i, 0);
  }
  strip.show();
}

按键交互状态机

• 短按 MODE：切换 模式(月相/时钟/温湿/闹钟/亮度/灯效)
• 短按 UP/DOWN：调整当前模式参数
• 长按 MODE：进入睡眠/唤醒

组装要点

1. 先焊接主板排母，测试 OLED/RTC/NeoPixel/DHT11 单独工作。
2. 按键焊线时预留长度，穿过底座按键柱再焊接主板。
3. RTC 模块自带 CR2032 座，**必须**改为 LIR2032 充电电池或切断充电电路（拆除充电二极管/电阻），否则不可充电电池漏液风险极大。
4. 月球体上盖用 M2 螺丝固定，便于维护。

固件烧录与校准

1. 安装上述库，打开 LunarPhaseClock.ino，编译上传。
2. 首次上电 OLED 显示「SET TIME」，按键设定年/月/日/时/分，写入 RTC。
3. 对照天文历验证月相显示，若偏差 >1 天，检查 RTC 走时或月相算法年份基准。
4. NeoPixel 亮度建议设 50/255 以下，避免过亮刺眼且降低功耗。

扩展创意

• 加入 BME280 替代 DHT11，获取气压/海拔，显示天气趋势。
• 接入 ESP8266/ESP32 实现 NTP 对时、天气 API 获取、Home Assistant MQTT 上报。
• 设计「月食/日食」特效模式，配合 NASA API 推送天文事件提醒。
• 做成「行星仪」：多层叠加显示地球、火星、木星相位。