倒数计时器

组件和用品

Adafruit Neopixel 8x8 RGB LED 矩阵

SparkFun 蓝牙调制解调器 - BlueSMiRF 银色

压电蜂鸣器

公-公跳线

公母跳线

Arduino UNO

迷你面包板

便携式充电电池

header pin

Lumina 635

必要的工具和机器

烙铁（通用）

应用和在线服务

Microsoft Windows 10 IoT Core

关于这个项目

简介

我 6 岁的孩子仍然没有时间感。当我告诉她她可以在来晚饭前继续玩 2 分钟时，30 秒或 10 分钟可以过去，她不会知道其中的区别。我开始在微波炉上设置定时器，但她在游戏室里看不到它滴答作响，也没有从她的卧室里听到蜂鸣器的声音。所以，我决定创建一个便携式计时器，我可以放在她旁边，让她可以直观地指示时间的流逝。

我开始在 16x2 LCD 面板上进行简单的数字倒计时，但这真的不是很有趣。而且，即使她可以数数并知道 45 远远超过 15，但这并没有真正让她感觉到真正剩下多少时间。所以，我转向了视觉效果——8x8 LED 矩阵上的沙漏。在我看来，8x16 矩阵确实是很好地表示沙漏的最小值；无论哪种方式，沙漏也不是一个引人注目的东西。

在尝试了其他一些视觉效果和动画级别后，我和我的女儿决定采用这种设计——多色水滴随着时间的流逝而落下并聚集在一起。每隔几秒，准确地说是倒计时间隔的 1/64，就会有一个水滴上升——也就是 LED 保持点亮状态。一次，所有 LED 保持亮起，然后时间到，整个 LED 矩阵闪烁，蜂鸣器响起。为了使其更灵活地适应各种情况，可以选择不同的倒计时间隔 - 1 分钟、2 分钟、5 分钟等。而且，为了让它更有趣，可以通过对着我的 Windows mobile 远程设置倒计时间隔电话。时间一到，我可以选择给她额外的时间，再次通过对我的 Windows 手机说出倒计时间隔，即使我们在同一个房间（只要我在 LED 矩阵的蓝牙范围内）。

该项目的核心组件是 Arduino Uno、neopixel 8x8 RGB LED 矩阵和蓝牙模块。 Adafruit neopixel 矩阵的酷炫之处在于，只需要一个 Arduino 引脚来控制它，因此有大量引脚可用于各种附加功能。蓝牙模块用于手机和Arduino之间的通信。适用于 Arduino 的 Windows Virtual Shields 应用程序在 Windows Phone 10 上运行，使我能够在我的 Arduino 草图中利用手机的功能。

这是初学者项目，不需要高级软件或硬件技能。排除先决条件，如果你有任何 Arduino，这个项目可以在 30 - 45 分钟内完成。如果这是您的第一个电子项目，我建议您在开始之前花几个小时观看一些介绍 Arduino 的视频。

如果您进行了任何改进或修改，请发表评论并告诉我进展如何。我真的很想知道您创建了什么样的倒计时设计，或者您如何将其他 Virtual Shields 功能集成到您的项目中。

以下是我在整个项目过程中发现非常有用的一些在线资源：

Microsoft 的 Windows On Devices 提供了非常好的分步指南，可帮助您开始使用适用于 Arduino 的 Windows Virtual Shields。
Adafruit 的 Neopixel Uberguide 提供了大量有关如何使用 LED 矩阵的详细信息。
Nulsom 用于 Arduino 的 LED 矩阵库也适用于该硬件。
YouTube 上有无数视频可以帮助您开始使用 Arduino，包括安装 Arduino IDE 以及将微控制器连接到您的 PC。我强烈推荐 Jeremy Blum 的 Arduino 教程系列。

先决条件

为 Windows Virtual Shields 设置您的 Arduino（此处的说明）。
为 Windows Virtual Shields 设置您的 Windows 手机和 PC（此处的说明）。

注意：如果您尚未安装 Windows10 和 Visual Studio 2015，则需要 2-3 小时才能完成先决条件，但大部分时间是无人值守的。

你需要什么

零件：

Arduino Uno 和标准 A/B USB 数据线
Neopixel 8x8 RGB LED 矩阵
蓝牙模块
压电蜂鸣器
公-公和公-母跳线
迷你面包板
Lumina 635（或其他 Windows Phone 10 兼容设备）
可选：直角标题 - 男性或女性
可选：便携式 5v 可充电电池充电器

工具：

烙铁和焊锡

项目说明

步骤 1：将 LED 矩阵连接到 Arduino

时间： 15分钟

零件： Arduino Uno、neopixel 8x8 RGB LED 矩阵、3 针接头、跳线、迷你面包板

工具： 烙铁、焊锡

我尝试了几种不同的 LED 矩阵，但我很难让一些屏蔽类型的矩阵适用于这个项目。它们自己可以正常工作，但是当我连接蓝牙时我无法让它们工作。除了物理问题 - 防护罩占用了所有引脚 - 还有技术问题 - 可能与 D0 和 D1（Arduino 的 RX 和 TX 引脚）发生冲突。所以，然后我尝试了 neopixel 矩阵。它工作得很好：只需要一个控制引脚，没有 RX/TX 冲突。

在将 LED 矩阵连接到 Arduino 之前，我必须将一个三针头焊接到 LED 矩阵上。选择直接头还是 90 度接头实际上取决于您将如何安装 LED 矩阵。而且，公头与母头确实取决于您拥有的跳线类型。或者，就像我的情况一样，头球的决定完全取决于我手头的东西——90 度的男性头球。或者，您可以将跳线直接焊接到 LED 矩阵，但我喜欢插头引脚提供的灵活性。

Neopixel LED 矩阵和 Arduino 之间只需要三个连接。首先，使用公-公跳线将 Arduino 的 5v 引脚连接到迷你面包板上未使用的行。然后将此电源轨的公母跳线连接到 LED 的 5v 引脚。使用另一个公母跳线将 Adruino 的地连接到 LED 的 GND。并且，为了控制 LED 矩阵，将公母跳线从任何 Arduino 的数字引脚（引脚 D0 和 D1 除外）连接到 LED 矩阵的数字输入 (DIN) 引脚。对于我的项目，我使用了数字引脚 9。

注意：5v、GND 和 DIN 引脚的顺序因制造商而异，因此在连接电线之前，请仔细检查 LED 矩阵上的标签。

第 2 步：测试 LED 矩阵

时间： 5分钟

零件： 不适用

工具： 不适用

几乎所有 LED 矩阵都带有一个库，可以让您快速启动和运行。 Adafruit 矩阵也不例外，因为它带有自己的库。但是，我更喜欢 Nulsom 提供的库。我还没有深入了解这些差异，但我发现使用 Nulsom 库时该项目的效果要好一些 - 当我清除矩阵时 LED 始终关闭，并且虚拟防护罩的工作更加一致。

我从 Nulsom 网站下载了库文件并将它们复制到我的 Arduino\libraries 文件夹中。然后我启动了 Arduino IDE，打开其中一个示例草图，并将草图上传到我的 Arduino。啊，漂亮的灯！

第三步：连接蓝牙模块

时间： 5分钟

零件： 蓝牙模块、跳线

工具： 不适用

这是我第一次使用蓝牙模块 - 它非常简单，现在蓝牙将在我的项目中猖獗。我从 SparkFun 购买的 BlueSMiRF Silver 模块本质上是串行电缆的替代品。我确实必须焊接一个公头针，但一旦完成，我就准备好滚动了。

将蓝牙模块插入面包板以简化连接。要为模块供电，请将跳线从步骤 1 中创建的电源轨连接到模块的 Vcc 引脚。并在模块的 GND 引脚和 Arduino 上的任何 GND 引脚之间运行一个公-公跳线。要建立串行通信，将一个公-公跳线从蓝牙模块的 TX 引脚连接到 Arduino 的 RX 引脚（数字引脚 0），另一个从模块的 RX 引脚连接到 Arduino 的 TX 引脚（数字引脚 1）。

注意：当您将蓝牙的 TX 和 RX 引脚连接到 Arduino 时，您将无法将草图从 Arduino IDE 上传到 Arduino。当您需要上传草图时断开它们并在成功上传草图后重新连接它们。