构建您自己的LED Sable固件，微控制器和测试

在第3部分中，我们将编译固件并在Saber的核心构建控制器，然后进行初始测试和诊断。

我在这个系列中的目标是教你如何建立最明亮的LED光剑迄今为止。请在继续之前查看该系列中的第一个文章：

• 第1部分:简介、组件和安全
• 第2部分：电源和音频

在本文中，我们将过度固件以及如何安装微控制器。然后我们会做一些台阶测试。

军刀控制器

这WS2812B LED是一个数字设备。除非通过串行连接命令，否则将电源施加到Neopixel Strip不够 - 它将保持黑暗。所以我们需要一个微控制器。一旦这是假设，我们也可以充满我们可以适应的所有软件功能的东西，因为软件没有重视并且基本上是免费的。

我非常喜欢Sparkfun的“Pro Micro”，这是一个萎缩的Arduino Leonardo。它也更快地冷却而不是等待秒对于IDE。

MPU-6050是众所周知的三轴加速度计和陀螺仪谈论我²C.来自许多来源的突破板上非常常见。如果我们希望SABER在移动时响应，我们需要像这样的传感器。

建议的旋转式数字音量的编码器/开关可以从Arduino套件中常见的电路板中提取。我将我的袋子里有一半一美元。

“水晶是刀片的心脏。”在这种情况下，它以16MHz运行并具有伴随传感器芯片。

准备的固件

首先，我们需要在开始构建之前将Arduino固件上传到“裸板”。希望您熟悉Arduinos并已经设置了IDE。你将需要错配图书馆安装了。你可能已经有了。如果不使用该链接，请单击“克隆或下载”，然后另存为.zip文件。

在Arduino IDE中，选择菜单“素描”>>“包含库”>>“添加zip库...”并给它刚下载的文件。这与用于安装任何GitHub托管库的步骤相同。

错配件是处理WS28XX LED阵列的De-Facto标准，并且具有比我有空间描述的更多功能。

下载LEDSaber固件：

2016-09-11_LEDSaber.zip.

更新:固件更新于2017年5月4日。可以找到带有bug修复和新特性的最新版本这里。

解压缩.zip文件并使用Arduino IDE打开LEDSaber.ino草图。

在草图的顶部是最重要的参数。如果你按照描述的方式构建所有内容，那么你不需要改变任何内容。

最常见的MOD可能是刀片条带中的LED数量和连接的引脚：

//定义我们的LED刀片属性#define blade_leds_count 72 #define blade_leds_pin a2

请记住，我们将144个LED作为72的镜像。如果您有更少的LED，您可以将BLADE_LEDS_COUNT留下，但使用高于必需的值将咀嚼内存和处理时间，因此不要覆盖。如果您有超过72个LED，则数据流将停止刀片末端。

//默认颜色自定义#define blade_saturation 255 #define blade_hue 144 //请参阅预设列表的属性.H

这些设置了启动刀片颜色。我选择了Jedi Blue作为默认值。这种颜色由“色调”（在彩虹上）定义，并且“饱和度”（较高的饱和度意味着更丰富，纯色，并且较低的饱和表示更加沉闷或浅色）。

这FastLED的HSV Rainbow就在这里。

“properties.h”文件有一个更大的颜色/音频参数数组为8个预设。一旦你对军刀有了一点经验，你可能会想定制这些。

#define VOLTAGE_SENSOR_RATIO (2.10f / 12.60f) //传感器电压与真实电池电压之间的比值(默认为1:6)#define VOLTAGE_SENSOR_PIN A3 //电压传感器使用的pin

欠压停机设置是最重要的。如果你的分压器不是6:1或你正在使用不同的电池，你需要调整VOLTAGE_SENSOR_RATIO和/或VOLTAGE_SHUTDOWN基于电池和传感器电压的测量和电池的特性。

在组装之前经验微调电压_幕布阈值是个好主意。当使用万用表监控电池电压时，您可以通过打开刀架来完成此操作。如果欠压关闭过早踢，则降低阈值。如果它踢得太晚（即，如果您在没有关机的情况下达到10.5 v），则增加阈值。

请注意，我们使用PiLo Cell的欠压阈值为3.5V。在一些放电情况下，这个数字可以被认为是相当低的。然而，请记住，在负载下测量电池电压。一旦我们停止我们当前的抽签，电池电压将弹回0.1V或更高。

上传固件

确保Pro Micro不会碰到任何金属。将Pro Micro插入电脑的USB端口。应该会发出通常的哔哔声。

在Arduino IDE中，使用菜单“工具”>>“端口”，然后选择您插入的设备。

使用“工具”>>“董事会”并选择“Arduino Leonardo”告诉IDE是什么样的板。

点击“验证”按钮，确保所有内容都编译好了。(我真的希望库的作者不要#pragma。这是不整洁了。)

您应该看到以下输出:

单击“上载”箭头。代码将再次编译，并应将其发送到设备中的闪烁灯泡中的设备。

就是这样。

添加旋转开关

接下来，我们将旋转开关直接安装在Pro Micro上。它有三个插脚在一边为旋转编码器和两个插脚在另一边为开关。通过这样做，我们避免了5根跳线的需要，这反过来实现了三件事:我们消除了10个可能的故障点，我们可以安全地将控制器固定在机箱上，我们节省了空间、重量和时间。该开关提供的功能非常紧凑。

有3个插销的一侧插入16、14和15孔。两个球瓶(中间有空隙)进入第6和第8孔。

一些旋转开关具有会干扰的标签。用钳子掀起它们直到他们脱落。

该开关应熄灭电路板，而不是用其金属基部短路。

注意：将最后一个孔留空。引脚10是音频出现的地方。

如果你需要修剪开关的轴，在你把它连接到Pro Micro之前做!用虎钳夹住轴的末端，用铁锯或钢锯修整。不要把开关主体放在虎钳里——轴将无用地旋转，开关不可能在切削力的作用下存活。

在切割金属时，请尽快，远离电子产品，然后在回来之前洗手并换衣服。严重地。在错误的地方一个流浪金属备案将以最糟糕的方式破坏项目，有时几个月后。

通过将Arduino铺设在平坦的，硬质耐热表面上的arduino（可以在组件下方使用的一张纸，以便在需要的情况下使用额外的保护，将开关安装在Pro Micro的组件侧。然后将交换机的销钉设置在孔中，使一切都很好，水平。（不要挤压/短/微晶或其他部分！）现在您可以从上侧焊接。

对于那些不想麻烦于开关的人，我将指出它并不是刀片系统的一个严格的基本部分。然而，如果你选择不使用它，你将失去大量的功能——所有在使用过程中改变设置的能力，以及最基本的点燃和熄灭LED叶片的方法。但这并不是点燃刀刃的唯一方法;摇摆点火功能可以让你点燃它和不活动关机(或主电源开关)可以关闭它。

实际上，您可以拥有一个没有外部控件的刀柄，只要您可以安全地拔掉电池即可轻松地拔掉电池。

添加MPU-6050 IMU

MPU-6050以多种形状出现在电路板上。我们只关心GND、VCC、SDA和SCL的四个引脚。

因为arduino我²C数据/时钟线在引脚2和3上是紧挨着的(它们通常也一起在IMU上)，我建议直接使用两个标准的0.1英寸头引脚将IMU安装在Pro Micro的“背面”，绝缘方便地起到间隔作用。

。

如果SDA / SCL引脚似乎是错误的顺序，请将IMU翻转过来。

如果您很幸运，则可能会将GND或VCC引脚展示很好。我没有，所以我在空间中跑到适当的电线（在我焊接销钉之前）。这产生了一个非常整洁的包装。

我的旋转编码器开关和IMU断路板太大，不能适合Pro Micro的同一侧（大约一毫升！），但您可能有更多的位置选择。我对IMU的暴露是如何暴露的，悬挂在后面的组件 - 方面并不满意，所以我以后用硅胶粘性涂抹，以防止弯曲的差距。

两个引脚连接I²C总线和物理安装板。电源线在两者之间运行。

添加伺服连接器

我们使用伺服插头从电源转换器和插座电源，以提供与刀片的数据连接。

从转换器的电压感测到Pro Micro上的引脚A3，导线到插座连接到引脚A2。（如果需要，这些可在固件中变化。）

在某种意义上，控制模块就像另一个“转换器”块，获取电压并将其转换为数据。或者是一个非常复杂的开关。

电压感转到A3，最接近GND /原销的模拟输入。控制数据在A2上出现隔壁，然后进入LED条带。

安全重新编程Arduino

您可能希望在Saber完成后修改固件。注意这个警告。

绝不当USB端口也连接时，连接LiPo电池;这样做本质上是在短路来自两个独立电源的输出，这是一个糟糕的主意，除非你想要20安培的USB线返回到另一端的任何东西。可能是你最喜欢的电脑。也许你的个人电脑制作精良，能够挺过这一劫，但同样有可能会有烟雾和悲伤。

请记住：不允许两个独立的电源轨道短路。在这个项目中，这意味着不要将DC / DC转换器的5V短到USB的5V。切勿越过溪流！

事实上，Pro Micro(目前的正版)有一个保护二极管和多元保险丝，应该使它完全安全。否则，我会设计得不一样。(永远不要构建自毁机制!)但是有一些变种和仿冒品可以很容易地忽略这些部分——在任何情况下，你真的想把你的电脑的生命押在别人所谓的保护电路上吗?最好避免这种情况。

我知道为了方便调试，我们很想把它插在一起，但不要这样做。只是不喜欢。尝试构建刀柄，以便在物理上拔下/删除可笑的强大电池即可到达USB插座。

如果您计划做很多软件开发(就像我做的那样)，我建议构建一个少于40个led的“刀片”来进行测试。在2安培的最大，这将勉强工作的“充电”USB端口，你可以写所有糟糕的代码，你想。请注意，您的计算机无法提供足够的电流以运行完整的1米条，并且Pro Micro上的Polyfuse应该如果您尝试，请跳闸和中断电流。

我用来开发的40 led“光刀”可以通过一个大电流“充电”USB接口提供足够的动力。

连接音频模块

从第2部分完成音频模块。

我们需要良好的5V电源为音频放大器（高达2W！），因此将其电源线连接到GND和Pro Micro上的RAW。您可以通过将电线从电源线束和从音频模块的电线推入GND和原始孔（然后像往常一样焊接）来完成此操作。在这些连接上放置一个热胶或硅胶以进行应变消除和保护。在这里小心;这是最接近的20个放大器触摸的轨道。

别将音频电源连接到Pro Micro的VCC引脚 - 从受管制的“数字”电源窃取。VCC应该电力只有Pro Micro和MPU-6050。

我选择将音频/扬声器模块直接连接到Pro Micro，因为我没有足够的空间，但如果您喜欢，可以在这里随意添加另一个伺服连接器(或者迷你jst连接器，如果您有的话)。

音频模块连接到控制器。

最初的长椅上测试

一旦组装了控制和音频模块，将它们插入小型USB电源/银行（以防出现问题，以防出现问题，您应该听到可怕的令人震惊的令人震惊的噪音。这是欠压报警;在这种情况下，它只是提醒您没有Lipo插入。

如果有效，可以使用电源转换器和电池进行初始测试。从USB中拔下插头，连接我们在适当的链中完成的四个模块（控制器，电源转换器，线束和电池），注意短裤，并执行第一个'点火'测试。

打开电源开关。扬声器应该有“单击”，但没有像USB的欠压报警。如果警报声（即使肯定是完整的电池），您可能需要调整固件设置。

顺时针转动控制旋钮以点燃刀片或“凹凸”控制器（我通常抬起一个角落并再次掉落），以使其足够的旋转来激活“摆动以点燃”。

从扬声器中突然，响亮，半不愉快的撕裂噪音，达到熟悉的嗡嗡声。您可以（轻轻地）移动控制器模块，以便巧妙地听到嗡嗡声。这将证明IMU正在运作。

如果Saber在大约90秒后不断关闭，声音没有响应运动，那么IMU可能不会与Arduino通信。检查它是否有权力和我²C线是正确的。

对于音频测试，将扬声器面朝下静置在PVC端盖内（或在管的切断段的末端），因此您知道在刀柄内部时会听起来像什么。当前脸和背面之间有“挡板”时，扬声器工作最佳;否则，声压波只夹在扬声器锥的边缘并抵消。

调整扬声器模块上的音量控制，以便嗡嗡声和点火声音处于最响亮但不扭曲。

六个模块中的五个连接并准备好替补测试。igor，扔ze开关！

If you do have persistent crackly static, a high-pitched whine, or other audio issues at this stage (basically, if you can hear anything coming from the speaker while the blade isn’t active), you may need to add a 330μF or 470μF electrolytic capacitor across the audio amp's power supply. This may be the case especially if you picked an SBEC other than the YEP-20.

WS2812b led内部使用脉冲宽度调制，100个led一起可以产生合唱“歌唱”的声音，通过电源线进入音频信号。如果你突然听到这种噪音，一旦我们增加刀片，你肯定需要额外的平滑电容器。

下次...

在第四部分，我们将连接刀片，做一个完整的台架测试所有的组件在一起，并组装刀柄。

您是否失望了您最喜欢的微控制器/ IMU或未使用组合？建议您希望在下面的评论中看到未来的固件的其他平台。