诡盘 步进电机同步频闪装置

基本信息

本装置为基于STC8H8K和A4988的步进电机驱动装置，配合频闪灯光，实现诡盘的动画效果。

支持调节转速和改变帧数（一圈的画面个数）。

硬件

主控 STC8H8K64U，TSSOP20封装，使用5V电源工作，支持USB直接烧录。

为方便使用，预留了两种USB接口，可只焊接一个或都焊接，使用时用其中一个即可。第一个USB是A口，公头沉板。

第二个USB接口使用 TYPEC-306DDW-ARP16，注意此型号为针脚型，和常见的TYPE-C口有所不同，更易焊接。

若不使用TYPE-C口，或使用C口但不用CtoC线，则R3、R4这两个电阻可以省略。

一个EC11编码器；一个按键；一个开关。一个0.56英寸的共阴的数码管。

将5V用DCDC升压至12V来驱动电机，芯片使用 SDB628 或 SX1308 或 MT3608，这3种芯片的数据手册基本一致。

步进电机驱动使用 A4988 模块，并使用一个4P接口，也可直接用排针。

LED灯驱动使用PMOS，并使用一个2P接口，也可直接用排针。接口的正负见PCB背面。

旋转装置

推荐使用常见的2相4线的42步进电机，步距角为1.8°，即一圈200步，如使用不同步距角的电机，需要修改程序宏定义。

电机功率不要太大（我用的比较小号的高度23mm的），以免对供电造成很大压力，可把驱动模块的电流调节小一点。

附一张我使用的电机的参数，仅供参考，除上面提到的内容之外，不需要完全一致。

关于转盘，这里提供了一个示例的圆形PCB，可使用法兰联轴器和电机轴连接，然后可以将打印的图像固定于圆盘上。

软件

1、显示

使用8段数码管显示当前的帧数（即转一圈曝光多少次），帧数默认范围1~39。

当小于等于9，数码管正常显示数字；当为10~19，数码管在显示数字0~9的同时，其小数点也点亮；

当为20~29，显示字母AbCdEFGHiJ；当为30~39，显示字母AbCdEFGHiJ的同时，其小数点也点亮。

用字母表示数字可能不太直观，不过一般也不会用到超过20。

2、操作

使用拨动开关、按键、编码器旋钮来操作。

开关拨到OFF会切断电机和LED输出，虽然软件上也可以熄灭LED和停止电机转动，但保留这个硬件开关。

旋转编码器，可以调节电机转速，包括正转反转。按下按键可以让电机停转。

调节电机速度时不要变化太快，防止因加速不及导致丢步堵转，若堵转，先停止电机，然后再拧编码器启动加速。

如果向下按住编码器的同时旋转编码器，可以调节帧数。

烧录

使用STC-ISP软件烧录，软件可到STC官网获取。烧录方式为STC8H8K64U的USB直接烧录。

烧录时先打开hex固件文件，将芯片型号选为STC8H8K64U，注意要按下图设置硬件选项：

先把按键往下按住，然后再接入USB上电，再松开按键。若成功进入烧录模式，则软件中会显示STC-USB Writer，点击下载即可。

QT软件

用QT写了个小工具，可将多个图片环绕排列在一个圆形上，如下图，是将一个GIF用PS分解并导出的所有图层：

将它们放到exe目录下的input文件夹中，并使用该程序，可按照文件名顺序排列生成类似如下的图像：

下面是效果展示，因为源帧数偏少，所有这里摆放了两个循环，相关参数可以在软件中设置。

总之，该程序提供了一个制作简单的诡盘图像的方法。

此外，附件中也提供了一些诡盘图像，也可以在网上搜索 诡盘 或 PhenakistoScope（费那奇镜）来查找现成的图像。

下面是打印了一个网上找的诡盘图像的演示效果：

其他

推荐在连接电脑烧录程序之前先把拨动开关拨到OFF，或直接不连接电机和LED，以避免电脑USB向它们供电，防止过流。

烧录完成后，可以改用充电头提供5V电源，然后再连接并启动电机和LED。

展示视频：B站链接稍后添加

下面也上传了两个视频（其中光暗交错的条带是相机按行扫描的结果，肉眼不会有）

值得说明的是，帧数不一定严格等于转盘上的画面数，若稍微偏离，会使画面转动起来，其中一个视频展示了这个效果。