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[彩色丝印征集令]重力感应LED沙漏桌面摆件
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简介
利用MPU6050加速度传感器采集加速度数据,控制WS2812b灯珠阵列实现模拟沙漏、秒表、计时器功能,主控采用STM32F103C8T6。
简介:利用MPU6050加速度传感器采集加速度数据,控制WS2812b灯珠阵列实现模拟沙漏、秒表、计时器功能,主控采用STM32F103C8T6。开源协议
:GPL 3.0
创建时间:2024-11-01 10:50:15更新时间:2025-01-21 07:18:22
描述
一、作品展示(视频演示【I prefer exceptions-哔哩哔哩】https://www.bilibili.com/video/BV1px6xYpERs?vd_source=ea5bd5b6911af73d09093e4376c0b826)
- 副板主面
- 副板副面
- 主板主面
- 主板副面
实物照片见附件
二、作品特点
- 加速度传感器采用MPU6050,主控采用STM32F103C8T6
- 灯珠采用WS2812B-3528反贴磨砂款,255级RGB全彩显示,搭配嘉立创彩色丝印工艺,色彩丰富绚丽、美观
- 5V电池供电,可以使用Type-C 5V对电池充电,在一般亮度下工作电流不超过100mA,2000mAh电池满电情况下可以工作20h以上
- 可以全局调整颜色,亮度
- 拓展多个模式,可作为秒表、计时器
三、硬件设计
- 设计思路:
- 电源部分(主板)
flowchart LR a(TypeC 5V供电)-->5V输入-->锂电池-->5V电源-->b(AMS1117-3.3V 线性稳压器)-->3.3V电源
- 传感与控制部分 (主板)
flowchart LR A(3.3V电源)-->mcu(主控STM32) A-->MPU6050-->mcu-->数据输出
- LED部分 (副板)
flowchart LR 数据输出-->WS2812B 5V电源-->WS2812B-->显示
- MPU6050:
MPU6050 是一款流行的 6 轴姿态传感器,它结合了三轴加速度计和三轴陀螺仪,使用I2C通信接口,具有可配置的输出精度与硬件滤波器,广泛应用于运动跟踪、平衡控制、导航系统、姿态控制等领域。 - WS2812B:
WS2812B 是一款广泛应用的智能 RGB LED,通常用于灯光装饰、显示屏和可编程灯带等应用。- 内置控制器,直接通过单线串行数据传输协议接收数据,不需要额外的外部控制电路或驱动电路。
- 红绿蓝三通道均有255级全彩显示,具有 16,000,000 + 种颜色组合
- 链式连接,每颗 LED 的数据输出端口(DO)连接到下一个 LED 的输入端口(DI)
- 功耗低
- 高达800Kbps的总线速度
四、软件设计
- 灯珠驱动程序
- WS2812B使用固定800KHz频率、占空比不定的PWM波搭载信息,可以使用STM32的定时器PWM + DMA驱动
- 重力方向感知
- MCU通过I2C通信获取MPU6050感知到X轴上的加速度 ,与Y轴上的加速度
- 利用公式
解出重力的方向角
- 在主循环中,不断根据方向角逐渐调整灯珠内容,模拟沙粒流动的效果
- 每隔一段时间,根据方向角将一颗处于交界处的沙粒从上方移动到下方,模拟沙粒坠落的效果
- 另外,还通过外接的按键配合重力感知,可以全局调整颜色和亮度,还拓展了秒表和倒计时模式
- 注:本项目的主要设计难度在软件上,实现基本功能的代码已经接近400行(STM32标准库),完整程序代码超过了1k行。除了实现基本功能外,如何处理颜色数据得到好看的效果也值得研究;在网上有许多类似的作品,但均使用现有的MAX7219 8*8 LED点阵模块,功能和效果都较为单一,在此灵感上,我进行了拓展设计。
五、物料清单
名称 | 数量 | 成本(¥) | 立创商城编号或淘宝链接 |
---|---|---|---|
WS2812B 3528反贴磨砂款 | 83 | 0.2*83 | http://e.tb.cn/h.T2J8q7YTQFNaxxW?tk=PT4F3umFKzT |
STM32F103C8T6 | 1 | 6.29 | C8734 |
MPU6050 | 1 | 3.99 | http://e.tb.cn/h.TdmnV8rbW6wYXzd?tk=lIJH3umxmyq |
AMS1117-3.3 | 1 | 0.87 | C6186 |
锂电池 | 1 | 19 | http://e.tb.cn/h.TdmLpMHmyj0lUyu?tk=Cjt93umy9e1 |
8MHz晶振 | 1 | 0.938 | C2682775 |
贴片轻触开关 | 3 | 0.25*3 | C720477 |
滑动开关 | 1 | 0.35 | C2906280 |
PMOS (贴片SOT-23) | 1 | 不计 | C916399 |
电阻 (贴片0805) | 1 | 不计 | / |
电阻 (贴片0805) | 1 | 不计 | / |
电阻 (贴片0805) | 4 | 不计 | / |
电容 (贴片0805) | 2 | 不计 | / |
电容 (贴片0805) | 2 | 不计 | / |
电容 (贴片0805) | 5 | 不计 | / |
电容 (贴片0805) | 9 | 不计 | / |
Type C - 6P | 1 | 不计 | / |
M3螺丝螺母垫片 | 4套 | 不计 | / |
总计 | / | / |
设计图

BOM


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