【参赛】实时传图-触摸互动-全彩40*128-旋转LED球

qq542731976 · 发表于 2016-2-19 23:06:15

本帖最后由 qq542731976 于 2016-2-19 23:13 编辑

视频展示：
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1、爱的告白之科技助力 ---[旋转LED球2.0]
爱的告白之科技助力 ---[旋转LED球2.0].jpg

http://v.youku.com/v_show/id_XMTQzNjI1OTIwNA==.html?from=y1.7-1.2
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2、动态传图频谱&歌词 -演示 ---[旋转LED球2.0]
动态传图频谱&歌词 -演示 ---[旋转LED球2.0].jpg

http://v.youku.com/v_show/id_XMTQzNjI2NjE1Ng==.html?from=y1.7-1.2
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3、功能与蓝牙连接介绍 ---[旋转LED球2.0]
功能与蓝牙连接介绍 ---[旋转LED球2.0] .jpg

http://v.youku.com/v_show/id_XMTQzNjMxMzkzNg==.html?from=y1.7-1.2
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图片展示：
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【吸盘式底座 – 淡蓝色外壳】
1.1展示-吸盘底座.jpg

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【三角式底座 – 透明色外壳】
1.2展示-三角形底座.jpg

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【吸盘式底座-侧吸】
1.7展示-侧吸.jpg

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【吊挂式】

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【传输-歌词】
1.4展示-歌词.jpg

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【触控操作】

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【传输-电球】
1.5展示-电球.jpg

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【传输-频柱】
1.6展示-频柱.jpg

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本文目录：
(一) 显示原理
(二) 前期构想
(三) 第一个失败的样品与总结
(四) 结构
(五) 硬件
(六) 软件
(七) 上位机软件
(八) 扩展与应用
(九) 工具与材料
(十) 参考资料
(十一)小改进与新联想
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(一)显示原理：
一排LED能刷出整个球面，是因为人眼看到的变化频率大于24帧每秒，就会产生影子残留（把手一挥一挥~）。
球每秒转24圈，可以显示一张完整的图片。如果每圈的图片是连续的动图帧就可以显示动画。
我参数是：
图片：高40（一排有40个LED）长128（即把球面分128份，因为360°/ 128 = 2.8mm我灯珠的宽度）
转速：34转每秒（1000mS / 34 / 128 = 0.23mS每列显示数据保持的时间）

2.1显示原理.jpg

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(二)前期构想（很多是天真浪漫、不切实际的。。。）：
1、磁悬浮LED球：因为在准备做旋转LED时，也有做一个磁悬浮玩玩的想法。然后就生产了一堆乱七八糟的构想，如：当悬浮不起时，给LED球上加上螺旋桨~ 再就是，不要电磁铁控制，直接上永磁铁，然后给LED球加2个小铁锤，用离心力保持位置~ 要是还不行，就用一个水球包囊LED球（我买圣诞球时还买了个16MM的大家伙），让他漂在水，还可以改装成加湿器，让他在水雾里旋转或许会很梦幻呢~~
【调了一半的磁悬浮电路板~~】
3.1磁悬浮半成品.jpg

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(三)第一个失败的样品与总结：
1、整体结构：
说明：3D模型是用PROE5.0画的。
4.1第一版-3D.JPG

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小结：看到抓样品实物的手了吧，因为前期对对称与稳定不是很重视，以至于后面加一个定位框多抖动的厉害...
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2、底座与电刷：
说明：供电方法是：12V直流 → 转换器（马达的屁股）→ 交流 → 整流稳压到5V
4.3第一版-3D底座.JPG

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小结：这种转换供电的方法不太好，当转速不够或不稳定时会电流不够...
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3、蓝牙位置与 PCB板形状：
说明：蓝牙位置：没细想，只觉得放在中间或许是影响最小的。
板形：想画成月亮的样子，后来位置不够胖了点... 还想着做一个小人坐在月弯上用来配重~~
4.5第一版-蓝牙位置.jpg

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小结：由于蓝牙模块放在中心轴上，相对来说“总是运动的”。模块的频率是2.4GHz如在此时间片段里还有移动，就会产生多普勒效应使电磁波变形。可想而知测试的通讯数据错误率90+%...
板形整成这样就更加坑爹... 加上配重铝片工作起来还是一个大号跳蛋... 把我的烧录排针多甩歪了...
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4、五边形底座的来由：
按照我的习惯是去外面的：文具、玩具、饰品、五金等之类的商店逛逛，看到有什么小玩意适合我改装就买回来开膛破肚... 但并没有找到~
后来看到买回来那一堆护栏灯，还有用来控制电机的单片机，多是严重的资源浪费~ 应该让它们多去干点活才对！
那自己画一个吧！嗯，开始我最喜欢的工作（就是不费力气的胡思乱想...）四边形、圆圈圈？简单！但太丑~ 五边形？啊哈，是的是的，层叠魔法阵，我可以去淘宝淘些小玻璃柱，里面有3D人物或水晶或火炬或法杖什么的~ 第一层站人物，第二层站什么呢？。。。然后用音频控制它们的发光次序，我还要一个按键切换控制方案，正好控速单片机也有ADC 。
好吧，一通天马行空后就有现在这个底座了。随之骂娘也开始了，插~ 这些有用没用的东西可多是要花时间慢慢调才调的出来的啊。。。菜鸟的无奈。。。

4.7第一版-底座介绍.jpg

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(四)结构：
1、整体结构：
说明：
①、吸取前一版本的教训，这次设计成了一体的了。希望会更稳定，也免了一个专门控制转速的单片机和传动齿轮。当然，代价就是PCB板的配合变得复杂，设计接口麻烦了些，甚至还需要用排线来连接被插口阻拦的布线。
②、考虑到配重，把LED灯分到两边。为此，在原32个LED的基础再加8个，一半16个另一半24个（3个595驱动8个LED为一组）。
③、蓝牙模块也尽可能的把天线移到了外围，并且开了一个孔~（实测通讯已经和静止时无二，但发射源离得远了还是有影响的。）
④、电刷也改了，毕竟现在空间够，也便于加工。
5.1第二版-3D.JPG

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2、夹轴柱与电机：
说明：第一次是用“双长轴电机”加M3铜柱，打上小螺钉固定（为了更牢固把电机轴磨了一点）。底下的铜柱为了套上电刷的母铜环，则是打磨后再加上热缩管绝缘。但电机轴径是2.3mm而M铜柱内径是3mm，虽也加了铜簿可始终不太正。。。
5.2第二版-连轴1.0.jpg

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说明：第二次是用航模的螺旋桨夹改装了一个。顺便把电机也换了，因为这个电机转速低，所以噪音更小、也稳些。但由于轴不是双出的，还把转子拆下来敲过。。。没有合适的材料可用就是痛苦~~~
5.3第二版-连轴2.jpg

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3、双层壳结构：
说明：开始想着内球用于解决风阻，外球为壳，但这实际会使内部温度升高。所以现在内外壳二选一。
5.5第二版-双壳.jpg

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(五)硬件：
1、原理图：
说明：功能块：主控、LED灯组、蓝牙模块、时钟与温度传感器、电机控制、频谱。
6.1主控.jpg

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2、PCB：
说明：用PROE把3D模型转成2D平面的CAD档，在导入到AD定下板边与穿孔。
6.4PCB.jpg

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(六)软件：
1、工具：Keil.C51。代码见附件，这算我的第二个练手项目，有点乱，见谅~
7.1程序1.PNG

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2、粗略流程图
7.3.1粗略流程图.PNG

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(七)上位机软件：
1、工具：易语言：
说明：这是一个本土的编程工具，对于俺这样的英文盲来说一个不错的选择。但它编译出来的文件常被国内的安全软件报木马，其实是没有的… 请放心
8.1上位机-易语言.PNG

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2、取图与图片处理：
说明：用易语言命令“截取屏幕区域”取出位图，并载入到画板进行预览显示。
8.2上位机-取图.JPG

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说明：若要发送或导出图片数据（用于单片机的内部数据）时，需启动线程对图片每一列进行处理。
8.3上位机-导出1本.jpg

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说明：这里的一个区就等于一组LED（3个595驱动8个灯），上图的第一列前4区为白色，下图文本的导出数据就是全0（LED是共阳的，所以595输出全低电平，等于全亮，RGB三基色全亮 = 白色）。
8.4上位机-导出2.JPG

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说明：内部数据节选：地球仪
8.5内部数据-地球仪.JPG

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3、串口通讯：
说明：通讯协议，去看了下如XModem这些标准协议，但怎么用没闹明白。自己写了个简单点的：上位机发送格式【1 FO（数据头）2（命令位或包序号）3 ~ 194（数据包共192字节）195（和校验位）】下位机响应：正常、错误、超时、序号错误（当异常时自动重发x次）。
8.6蓝牙通讯.jpg

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(八)扩展与应用：
1、扩展设想：
①、结构：定制个电机，当转速高且稳定时，就可以显示更丰富的颜色了（100转/S可显示24位色）、和塑胶的中心骨架，固定PCB板简化安装、还可以考虑上为一体，下为旋钮安装的外壳。
②、硬件：LED灯用更小的、8位的595换成24位的专用芯片、再换上：STM32、WIFI模块、、、
③、软件：做成WIFI版连接公网，自动或多平台的复合控制（如自动获取天气等。控制界面则是一个网路链接，浏览器打开它就是一个简洁的控制界面。我自己是讨厌安装过多软件的...）。
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2、似乎可行的应用：
①、可简单互动的广告屏幕（还可粗判顾客位置，实现方法：底盘装4个90度的人体感应器，就可判断8个方向）
②、家用的新颖电子摆件（可显示：时钟、地球仪、自定义图像或动画、当放音乐时就是动感频谱、、、）
③、公共或娱乐场所的吊灯或壁灯（可多个灯组合，共同完成大幅的图案或动画、、、）
④、咖啡馆或餐厅的点餐系统
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【咖啡馆的小夜灯，如果这是一个全桌人多可以触及到的小夜灯呢~可以点餐，提供桌面游戏、供朋友调侃的热点新闻。。。】
9.1咖啡馆.jpg

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【酒吧拍摄到的吊球，如果能随音乐动感显示是不是也不错呢~】
9.2酒吧吊球.jpg

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【发廊外的灯，是不是太单调了点呢~】
9.3发廊.jpg

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(九)工具与材料：
1、工具：
软件工具： Altium Designer画PCB、Keil.C51写下位机、易语言写上位机、PROE画结构图、win8自带画板画素材。。。
调试工具：万用表、示波器、测速仪（其实不要这些也可以，都从串口发出来看一样的调~）
加工工具：焊、钻、锉、磨、割 ~~
10.1制作现场.jpg

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2、材料：
STC15W4K60S4*1、DS1302*1、DS18B20*1、HD74HC595*15、LM358*2、蓝牙模块*1、稳压管*2、MOS*3、三色LED*40、三极管二极管电阻电容若干。（电子材料：约35元，电机PCB板什么的约10元吧）
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(十)参考资料：
①,广电电器网：《彩色LED旋转显示屏设计方案》
②,阿莫电子论坛：《如何控制74hc595驱动led产生灰度等级》26楼 polarbear 的精彩回复。
③,三英卓越科技发展公司的：彩色旋转屏教程V1.00
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(十一)小改进与新联想：
1、小改进：
①为了更稳定，把电机装到中心（省去了底座、变得可吊挂、减少了控制芯片和传动结构件）
②因为新结构，把测速码盘固定（从开始认为是麻烦到成为有力的资源。因为发现把原本16个扇区的码盘，通过算法均匀的分成256个中断点之后，可解决：显示位置、显示列、显示漂移、漂移方向（见软件流程图））
③因为2解决了零点位置问题，把留下的红外对管做成了触摸按键（通过结合码盘的扇区或中断点，可以用一对红外管即可实现对应区域的整个环轨的按键响应（我现在是一圈分16个键区））
④通过上位机实时取图，实现了简单的动画显示。
⑤通过电感耦合运放放大，可实现音频频谱单机显示（只预留了，应该问题不大~ ~）
⑥下位机的按键操作界面与互动的告白模式 ~ ~
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2、联想：
①光源-LED高速移动，可以产生图案。如果光源固定，我们自己移动呢？比如高速公路、地铁、火车等环境。是不是可以制作出低成本的路标？(2个光电开关，1个中间装有一条LED的圆柱体。有如下图的栅格)

【先测出车辆的移动速度，再根据速度调节显示频率（车辆经过预定是显示区域时，由于LED的变化频率符合行驶速度，就能在车辆掠过时显示一副图像）】
13.1道路LED.jpg

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②还可以做一个氢气球的，让它飞到天上去。会是一个出彩的人造月亮，这样我就可以看到嫦娥奔月了！~~
13.2氢气球.jpg

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资料包：http://pan.baidu.com/s/1hqUeLlM （含：上下位机源码、原理图、PCB文件、参考资料、素材、本文文档）
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谢谢你花时间看到这里！

不知道我的这些小改进与想法有没有一点的价值呢？有了解的朋友也可以和我说说哦。

我现在技术还很菜，但有一颗多学一点东西的心呢，希望能结交更多朋友一起讨论、勉励、学习。要是有大神愿意带我飞那更是极好的呢！~

要是你也有兴趣做这个项目，可以说说你的想法与进度哦~

*************
哦，这制作说明有发表过，但并没有参加过国内的任何竞赛。如果不符合要求还请不要直接删帖~ 只求这小开源项目让更多人看到就好。谢谢！

qq542731976 · 发表于 2016-2-19 23:38:13

迷茫中，像我这样喜欢东搞一下西搞一下，小想法到不少，但技术没有专精的更适合干什么呢？希望大家讨论一下，是不是应该趁现在还算年轻去努力提升一个呢？要是有相关工作缺人也可以考虑一下小弟介绍介绍。再次感谢！适应和接受新东西的速度还是可以的呢

yesdan · 发表于 2016-2-20 10:34:53

这个才叫参赛，高大上。

小折腾 · 发表于 2016-2-21 15:30:34

好，好，好，好，好，楼主真乃神人也，建议出个套件，让更多的爱好者共同分享

qq542731976 · 发表于 2016-2-21 20:17:54

yesdan 发表于 2016-2-20 10:34
这个才叫参赛，高大上。

谢谢鼓励，小东西而已了~ 只是舍得花时间捣鼓呢

qq542731976 · 发表于 2016-2-21 20:22:14

128032949qq 发表于 2016-2-21 14:48
很好！可以考虑商业化了

哈哈，商业化还差得远啊。借制作这小东西练练手，结交几个朋友就不错了呢

qq542731976 · 发表于 2016-2-21 20:26:33

小折腾发表于 2016-2-21 15:30
好，好，好，好，好，楼主真乃神人也，建议出个套件，让更多的爱好者共同分享

谢谢鼓励，这样把资料公开也能让一部分愿意动手的朋友一起来捣鼓呢。已经有几个朋友已经开始制作了哈

gd4424 · 发表于 2016-2-21 20:36:28

高人

学习啦!

felsister · 发表于 2016-2-21 20:45:06

真不错，全通啊，楼主在东莞那儿啊？

qq542731976 · 发表于 2016-2-21 21:20:33

felsister 发表于 2016-2-21 20:45
真不错，全通啊，楼主在东莞那儿啊？

谢谢鼓励，这是去年制作的了，那时我住这石碣镇。现在这中山

felsister · 发表于 2016-2-21 21:29:41

要是在石碣就真是近了

wwkj91 · 发表于 2016-2-22 09:47:27

高高手，理论+实践，动手能力超强。赞一个

huarana · 发表于 2016-2-26 15:38:26

确实做得不错，有想法也有动手能力。

要是再精细一点真可以量产了。

鱼鱼 · 发表于 2016-2-29 11:04:51

不错，多方面知识要学习到

565532710 · 发表于 2016-3-4 10:54:50

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565532710 565532710 当前离线积分 48 IP卡狗仔卡	发表于 2016-3-4 10:54:50 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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