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1、1/11 制作 AURORA8 极光阵列制作 AURORA8 极光阵列文/DOYOUNG2/11 制作 AURORA8 极光阵列大家好，这段时间一直在写入门类的文章，好久没有发表制作类的了。主要还是因为我更喜欢慢功出细活，多花一些 时间把东西做好。这一次带给大家的新制作是一款 8*8 三基色 LED 阵列，取名 AURORA8 极光阵列。之所以叫“极光” 是因为不久前我在网上看到一款极光 LED 圆盘，是一家国外公司设计制作的。这一产品也受到国内电子爱好者的喜欢， 好像前几期的杂志中就有作者将它发表在杂志上。也许可以说是不谋而合，我正巧在那时就想制作一款彩色 LED 阵列。 大家都知道，目前在
2、国内的电子市场中，8*8 的 LED 点阵屏种类众多，各种尺寸、各种颜色的都有，可唯独鲜见彩色 的。因为彩色 LED 屏的造价较高，多用于大尺寸室外广告显示屏，也没有人为小批量的电子 DIY 爱好者提供这种产品。 于是我很想开发一款这样的产品，让 DIY 爱好者从单色点阵屏向彩色点阵屏方向发展。首先，AURORA8 极光阵列兼有极光 LED 圆盘的功能，内置 3 种速度极光模式，64 级亮度渐变，能把极光的色彩投射 到墙壁和天花板上面。另外它还有 4 种速度的动画快闪模式，可以配合各种音乐节奏。但这些极光和动画效果只是 AURORA8 的附加功能，这款产品最大的应用是多片级联，显示你自己的彩色
3、图形。每一片 AURORA8 模块都是一个大 一点的 8*8 点阵屏，可以用排针将多片连接在一起。连接后形成一个大的彩色 LED 点阵屏，用 DBP 总线（我自己设 计的总线协议）通信，只要你会单片机、ARDUINO 或 DB1，都可以自定义显示的内容。以往的点阵屏只能在一个平面 上显示，AURORA8 在设计上考虑到这一点，给出了立体设计的可能性。比如我用 6 片屏拼接成正六面体，好像一个 会发光的魔方，非常漂亮。下面我们先来看看制作过程，之后再给大家展示我用多片 AURORA8 拼接制作的作品吧。【制作过程】因为采用了精简设计，LED 的驱动电路只有单片机和几个三极管。制作过程虽不难，但也
4、要认真细致才是。我一直坚 持做精致的作品，也希望大家可以通过做精致的作品达到品位的提升。为什么国内的电子 DIY 总是不如国外那么漂亮、 那么有创意。其中一个原因就是我们忽略了品质和细节。电视上常说：节约用电从你我开始。那么提高电子爱好者 DIY 的水平，也从你我做起吧。3/11 制作 AURORA8 极光阵列所需元器件及电路原理图元器件清单：序号名品数量说明1AURORA8 PCB 板1 片2STC12C5A60S2 单片机1 片LQFP48 封装3三基色 LED 灯64 个直径 8mm4有机玻璃外壳1 套55PIN 排孔4 个6电阻 1K8 个贴片 0805 型7三极管 85508 个贴片
5、 SOT-2383M 脚垫4 个90.1uF 电容1 个贴片 0805 型10按键板 PCB1 片11微动开关2 个12*12*6mm12DC2.1 电源接口1 个135PIN 排针1 个145V 电源配适器1 个电流应大于 1A4/11 制作 AURORA8 极光阵列第 1 步：将 LED 引脚剪短至 1.01.6mm，注意保证 4 个引脚排列整齐。把 LED 灯珠边沿切口一边对应焊盘有标注线 的一侧插入。把 LED 引脚剪短的目的是为了使引脚不会在 PCB 的背面突出来。如果引脚突出来，焊接难度就加大了。 这一点也是我在反复焊接的过程中发现的。不过引脚不突出来，就需要用锡液把引脚所在的孔填
6、满，以保证锡液让 LED 引脚和焊盘完全连接。大家在做这一步时要注意加入大量的锡液，并轻轻地晃动 LED，让锡液充分地流入。如上 方法焊接更多的 LED，注意与 DBP 接口相邻的 LED 先不焊上。一会我们要先焊上 DBP 接口的排孔，最后再焊上 LED。5/11 制作 AURORA8 极光阵列第 2 步： 取 5PIN 弯脚排孔，将弯弯的引脚剪短至 1.01.6mm。目的是当排孔在背面焊接时，在 PCB 的正面不会有突起，否则 影响正面的美观。接下来在 PCB 背面插入 DBP 接口，并在 PCB 背面焊接。排孔焊好后，PCB 正面孔处会留下银色的 锡点，这些锡点在纯黑色的 PCB 上太明
7、显了，影响美观。怎么办呢？我的方法是用黑色油性记号笔（就是可以在玻璃 上写字的那种笔）在锡点处轻涂几下，让黑油把银色盖住。实际使用后，效果非常理想。锡点问题解决了，下面就能 焊接 DBP 接口两侧的 LED 了。6/11 制作 AURORA8 极光阵列第 3 步：下面焊接单片机。把单片机放到焊盘处，对齐各引脚，用拖焊的方法焊接。这部分我在之前 CUBE8 光立方 的制作时讲过了，这里不再重复。有不会焊接的朋友可以向我咨询。芯片焊好后，接着焊接 8 个电阻和 8 个三极管， 还有单片机旁边的 0.1uF 滤波电容。最后用纸巾擦净脚垫粘贴处，把透明 3M 脚垫贴上去。第 4 步：给完成后的 PCB
8、 套上有机玻璃（亚克力）外壳。外壳是由 6 片有机玻璃板拼接而成，为了使拼接后的外壳 更牢固，可用窄的透明胶带贴在接缝处。接着制作按键板。按键板是一片小巧的 PCB 板，上面可以焊接 2 个微动开关 和一个 DC2.1 电源接口，背面焊接一个 5PIN 的排针，插在 AURORA8 的主板上。焊好后的按键板上， “ON/OFF”是 电源开关键， “MODE”是模式切换键。插上 5V 的电源适配器就可以使用了。7/11 制作 AURORA8 极光阵列AURORA8 的制作完成，插上电源，按下“ON/OFF”键即可开始极光效果，再按“MODE”键可在 3 种极光模式和 4 种动画模式之间切换。使用
9、方法非常简单，这里就不做再多介绍。把两端等长的排针插入 DBP 接口处，可以把多片 AURORA8 级联在一起，组成更大的极光阵列。能同时显示极光效果，做出更大面积的彩色光源。【自定义显示】完成 AURORA8 的制作并不是故事的结束，因为我们的目的不是制作它，而是利用它显示我们需要的内容。这就要用 到 DBP 接口的总线通信了。DBP 总线理论上最多可以连接 126 片 AURORA8 模块，最大可显示 528*480 像素的彩色 图形。不过这需要很大的工程量呀，我的精力有限，只制作出 6 片模块，把它们级联在一起，显示的效果非常震撼。 别看只是从单色变成彩色，那艳丽的颜色好像并不是来自这个
10、世界的，色彩之中带有丰富的信息量。级联后的 AURORA8 模块组可用单片机、ARDUINO 和 DB1 主模块控制。操作的方法就像操作 I2C 或 SPI 总线一样简单，只要你 了解总线的通信原理就行。为了能让你快速测试和应用，我制作了几个自定义显示的应用实例，提供源程序和相关的 文档。你可以在我提供的源程序里改写，产生你自己的图形和文字。源程序可在无线电杂志的官方网站上下载。8/11 制作 AURORA8 极光阵列使用 DB1 主模块驱动 6 片 AURORA8 模块。6 片屏组成 24*16 像素，可显示流行汉字和彩色图形。6 片屏一行排列组成 48*8 像素，可显示流动的彩色英文和数字
11、。可制作彩屏电子时钟。 6 片屏不只可以组成平面，还可以弯曲成 6 边形，360 度显示。9/11 制作 AURORA8 极光阵列6 片屏拼接成正六面体，让一个角接触桌面，把 DB1 主模块放在里面。可显示出奇幻的立体图像。【DBP 接口】DBP 接口是杜洋工作室自主设计的串行通信总线接口。包括 5 针和 7 针两个标准，AURORA8 上使用的是 DBP- BUS.5（5 针） 。DBP 接口由主机和从机组成，最多可支持 126 个从机，允许多个主机。可使用任何单片机/ARDUINO 模块/DB1 主模块等控制器通过 DBP 接口自定义 AURORA8 显示内容。具有 0x00 广播地址功能
12、，当主机发送 0x00 地 址时，所有 AURORA8 模块（从机）都会接受指令。广播地址可以很方便地完成统一操作，比如清屏、全屏单色显示 等。在用 DBP 接口级联之前，我们先要给每一个 AURORA8 模块设置一个独立（不重复）的物理地址，这样才能单独给模 块发送数据。设置方法是：断开与此 AURORA8 模块级联的其他模块、控制器的连接。插入按键板并按住 ON/OFF 键 不放，然后插入电源（插入电源时一定保证按键按住不放） 。开机后 AURORA8 的 LED 阵列会在第 1 列（最左）显示 当前物理地址。按住按键 2 秒后，地址显示会变到第 2 列显示。此时放开 ON/OFF 按键。
13、现在按 ON/OFF 键地址加 1，按 MODE 键地址减 1，地址以二进制数据显示（下高位） 。地址设置范围在 0x01 到 0x7F 之间，因为 0x00 是广播 地址，不能选择，呵呵。设置好后重新上电，物理地址就会在单片机的 EEPROM 中储存了。按此方法设计其他模块的 地址，要保证每个模块的地址不重复，除非你希望在发送一组数据时，有两个 AURORA 模块显示其内容。地址设置好后，就开始在你的主机（主控制器）上写驱动程序，控制 AURORA8 的显示了。主机向 AURORA8 发送数 据的顺序是：“模块物理地址” 、 “亮度+RGB 使能” 、 “数据*8” 。其中“模块物理地址”共
14、 1 个字节，前 7 位表示物 理地址（0127） ，后一位表示读/写，为“1”读，为“0”写。 “亮度+RGB 使能”共 1 个字节，前 5 位表示亮度 （031） ，后 3 位表示 R（红） 、G（绿） 、B（蓝） ，为“1”使能。 “数据*8”共 8 个字节，分别是 AURORA8 最左列 到最右列，每列数据下高位。数据中“1”为点亮， “0”为熄灭。按此方法加上我给出的时序图、数据格式图，就可 以明白 DBP 的协议了。当然，我事前已经写好了驱动程序，并给出了可以显示流行汉字和英文的实例。你可以在无 线电网站下载 “AURORA8 自定义程序实例” 。只要你有一定的编程经验，认真看一看
15、就会，很简单。设计 AURORA8 极光阵列其实是我个人的一个心愿，我很想把自己家的茶几改造成彩色 LED 的，能在客厅里发出奇妙 美丽的光，好像北极天空中的光海一般。在宁静的夜，半躺在沙发上，看着映在天花板上的光，会是怎样的心境呢？ 现在有了 AURORA8，我离这份愿望又近了一步。在此也把这个制作分享给大家，如若你有类似彩色 LED 的白日梦幻， 相信 AURORA8 极光阵列可以帮你实现它。10/11 制作 AURORA8 极光阵列DBP 接口定义表：PIN名称说明1CL总线时钟线/非总线时 KEY1 按键2DA总线数据线/非总线时 KEY2 按键3INT总线和按键切换（低电平时开启总线）4GND电源地55V电源正极输入（标准输入 5V 2A）RGB 使能与颜色关系表：RGB 使能LED 颜色亮度+RGB 使能完整数据000熄灭xxxxx000100红色xxxxx100110黄色xxxxx110010绿色xxxxx010001蓝色xxxxx001011青色xxxxx011101紫色xxxxx101111白色xxxxx111DBP 总线底层时序DBP 总线数据格式11/11 制作 AURORA8 极光阵列数据与 LED 阵列对应关系
