魔方灯开源案例

描述

前段时间我在玩魔方，想用 RGB LED 代替方块。这导致了一个小床头灯，它可以动画魔方的求解。它也可以通过蓝牙进行控制，尽管它目前只支持基本命令。

3D打印

在组装 PCB 之前先进行 3D 打印，因为 LED 需要与Rubik Matrix Top & Sides.stl以及Rubik Matrix Bottom.stl 对齐。

3D 打印的切片机设置

“ Rubik Lamp Cover.stl” - 白色，0.2mm 层高，无支撑

“Rubik Matrix Top & Sides.stl” - 5 关，黑色，0.2 毫米层高，无支撑

“Rubik Matrix Bottom.stl” - 0.2 毫米层高，无支撑 - 用白色打印前两层，其余用黑色打印。

“ Rubik Base Top.stl” - 白色，0.2mm 层高，无支撑

“ Rubik Base Bottom.stl” - 白色，0.2mm 层高，无支撑

组装 - 步骤 1

顶部和侧面 PCB 容纳 9 个 WS2812B RGB LED、6 个 0.1uF 0805 电容器和 5 个 0 OHM 0805 电阻器。底部 PCB 少了一个 LED 以提供支撑。我已经包含了 Eagle 文件，以防您想将电路板商业化，或者像我一样自己制作。我使用了碳粉方法。

我发现在焊接 SMD 元件时使用焊膏比使用卷盘中的焊料更容易。在将 LED 焊接到位之前，使用 3D 打印的“Rubik Matrix Top & Sides.stl”将 LED 尽可能靠近地对齐。

组装 - 第 2 步

将顶板和侧板连接在一起。我用我的WS2812B 测试仪来测试每个模块，因为我给它们接线。接线后，将模块放入灯罩中。

组装 - 第 3 步

将 2200uF/10V 薄型电容器（任何大于 470uF 的电容器都可以，但它确实需要适合立方体）到底部 LED 板。确保它离电路板足够远，以允许轴架的高度和一些额外的空间来让电线穿过该轴。

将底部 PCB 连接到立方体的其余部分，并将 3 根电线连接到轴中间的底部。

组装 - 第 4 步

拆下底部 PCB 并将黄铜管安装到底部。您可能需要使用一些力才能将其完全插入安装座。您还需要支撑您将杆插入的底座，否则它会断裂。还将杆安装到底座顶部。

安装底部 PCB 并将三根电线从黄铜管的中间穿过。使用强力胶将底部粘到灯罩上。我建议您在执行此操作之前再次测试您的 LED。

组装 - 步骤 5

组装微处理器板。我发现在焊接 SMD 元件时使用焊膏比使用卷盘中的焊料更容易。在将稳压器固定到电路板上之前，请将其设置为 5V。开关，ATtiny1614，0欧0805电阻和330欧0805电阻焊接在PCB背面。一个 3 针公头和稳压器位于 PCB 的顶部。

将 MPU 板、HC06 蓝牙板和 DC 电源插座连接起来。热胶板到位。

编程

ATtiny1614 是新一代 ATtiny 微处理器的一部分。与 ATtiny85 等早期系列不同，新品种使用 RESET 引脚对 CPU 进行编程。要对其进行编程，您需要一个 UPDI 程序员。我用 Arduino Nano 做了一个。您可以在Create Your Own UPDI Programmer中找到完整的构建说明。它还包含将 megaTinyCore 板添加到 IDE 的说明。

在 IDE 中安装板后，从“工具”菜单中选择它。

选择板、芯片、时钟速度、Arduino Nano 连接的 COM 端口和编程器

Programmer 需要设置为jtag2updi (megaTinyCore) 。

打开草图并将其上传到 ATtiny1614。

使用按钮控制灯

一个按钮打开和关闭灯，在不同模式之间切换，还允许您更改亮度。

要打开本机，请按下按钮。它将以上次关闭时的模式出现。如果您在 3 秒延迟后再次按下按钮，它将关闭灯泡。（时间由 NEXT_BUTTON_TIMEOUT 决定）

一旦设备打开，如果您按住按钮超过 1/2 秒，亮度将以每步 50 毫秒的速度增加。一旦达到最大亮度，它将转到最小亮度。（时间由 BRIGHTNESS_INITIAL_TIMOUT 和 BRIGHTNESS_TIMOUT 确定）

开灯后，若3秒内再次按下（短按）按键，将在不同模式间切换。这些模式是：

• LED 全白
• LED 全红
• LED 全绿
• LED 全蓝
• 每个 LED 面都以不同的颜色开始，并在色轮中循环
• 所有 LED 面都是相同的颜色并在色轮中循环
• 动画魔方（见视频）
• 蓝牙控制魔方

使用蓝牙控制灯泡

必须先打开灯泡，蓝牙才能工作。连接到 HC06（在可用蓝牙设备列表中显示为 HC05）并调用串行终端应用程序。（在 Play 商店中有很多可供选择）。连接后，您只需发送单个字母命令。这些是：

R or r - Switch to RED light
G or g - Switch to GREEN light
B or b - Switch to BLUE light
W or w - Switch to WHITE light
J or j - Switch to RAINBOW SIDE light
K or k - Switch to RAINBOW CUBE light
C or c - Switch to CUBE mode

当您切换到 CUBE 模式时，仅适用以下命令。此外，大写字母顺时针旋转面、切片或立方体，而小写字母逆时针旋转面、切片或立方体。

F or f - Rotate Front face
B or b - Rotate Back face
U or u - Rotate Upper face
D or d - Rotate Lower face
L or l - Rotate Left face
R or r - Rotate Right face

M or m - Rotate Middle vertical slice
S or s - Rotate Inner middle slice
E or e  - Rotate Middle horizontal slice

X or x - Rotate Cube about the X axis
Y or y - Rotate Cube about the Y axis
Z or z - Rotate Cube about the Z axis

W or w - Switch to WHITE light (leaves CUBE mode)

您还可以发送“字符串”命令。这仅在多维数据集模式下才有意义。例如，您可以发送“Fru”，表示正面顺时针旋转，然后右面逆时针旋转，最后上面也逆时针旋转。

结论

通过结合蓝牙连接，它打开了通向未来应用程序的大门，在该应用程序中，立方体可以通过触摸屏进行操作。我还想写一个合适的魔方求解器。