MAKER:moekoe／譯：趣無盡

來源：芯片之家

排版：曉宇

今天給大家帶來一個非常好玩的項目，帶有 54 顆 LED、陀螺儀，支持 WiFi 控制的可編程骰子。

這枚骰子主要由一個 ESP8285-01F、六塊 PCB 和 54 顆 LED 組成。其結構設計十分巧妙，在制作的過程中也處處體現出結構的精巧（文中「組裝骰子」部分有完整的焊接視頻）。

1、主要部件簡介：

1、內部的陀螺儀傳感器可以檢測運動和骰子的位置。

2、WiFi MCU 的尺寸為 10×12mm。

3、骰子內部的控制器旁有一個 150mAh 的鋰電池和充電電路。

4、每塊 PCB 板的尺寸為 25×25mm，包括了九個 WS2812-2020 迷你 LED 像素。

5、骰子內部的控制器旁有一個 150mAh 的鋰電池和充電電路。

如果你想要了解更小立方體，可點擊查看我的第一版由環氧樹脂制作的立方體。
https://www.makermoekoe.net/post/pikocube-is-it-the-smallest-led-cube

2、材料清單

ESP8285-01F WiFi MCU × 1
ADXL345 陀螺儀 × 1
貼片電容器 0603（100n、1μ、10μ） × 若干
貼片電阻 0603（600、1k、5k、10k、47k、100k、190k、1M） × 若干
貼片二極管 SOD123 1N4148 × 若干
貼片 LED 0805 × 若干
貼片 Mosfet（IRLML2244、IRLML2502） × 若干
貼片 LDO MCP1700 × 若干
貼片 90deg 按鈕 × 若干
WS2812 2020 LED × 54
MCP73831 充電器 × 1
貼片二極管 MBR0530 × 若干
JST 1.25mm 2P 連接器 × 1

3、PCB 設計

我使用 Autodesk EAGLE 設計 PCB 板。并同時用兩種不同的方法來設計 PCB 板，確保骰子的體積不要過大。兩塊 PCB 的尺寸均為 25x25mm 的正方形。

這些 PCB 板的不同之處在于，每側的三個蜂窩式的孔可以將三個信號（+5V、GND 和 LED 信號）分布到整個骰子上。

PCB 板的排列方式如圖所示。一旦骰子組裝折疊后，彩色的邊就聚集在一起。
箭頭圖標記出 WS2812 的信號線。

兩版的 PCB 設計原理圖、電路板和 BOM 文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/214

4、PCB 板的說明

整個骰子由兩種不同類型的 PCB 板組成。一種帶有充電電路和鋰電池插孔，另一種帶有 MCU、傳感器和一些電源自鎖電路。每塊 PCB 板只安裝一次，骰子其余外部的面都包含九個 LED。

PCB 板的每一個邊都帶有蜂窩式的孔，它具有兩種功能。一方面，這些孔或焊料墊讓這些板子看起來像一個骰子，同時可以將所有東西固定到位。另一方面，它還可以傳輸 LED 的功率和 WS2812 的信號。

后者較為復雜，它必須按照特定的順序進行排列。每個 PCB 板都有一個輸入信號和一個輸出信號。為了防止在某一點上中斷信號，我添加了一些貼片焊接跳線墊。

5、組裝骰子

關于組裝骰子的細節，你可以參考視頻來組裝。

組裝骰子的焊接部分比較難，因此我設計了一種小型焊接輔助工具，可以先將三個 PCB 板焊接在一起。

重復兩次，然后將它們的 PCB 邊緣焊接起來即可完成。注意檢查骰子是否能夠正常使用。

在連接電池插孔之前，請確保將三個 PCB 板焊接在一起。你需要修改 .stl 文件，在插孔處添加一個合適的小孔。

.stl 文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/214

下面是完整的焊接視頻，步驟還是有些復雜的，需要耐心，感興趣的朋友可以了解一下：

6、Arduino 編程

骰子開始可以啟用禁用 WiFi 的模式以便節省電量，這就是調制解調器睡眠模式。關于 ESPs 數據表，MCU 在調制解調器休眠時僅消耗 15mA 的電流，而在正常模式下則需要 70mA 左右。

因此這種設置適用于電池供電的設備。為此，在調用設置功能時，你需要輸入以下代碼。

void preinit() {ESP8266WiFiClass::preinitWiFiOff(); }

按下另一個按鈕，你可以通過調用標準 WWiFi.begin() 功能或 Blynk.begin() 來喚醒 WiFi。它是我用來控制骰子的 APP 設置。

在骰子上，一些動畫轉換其實是一些數字的轉換。骰子外體墻面的矩陣可以轉化為像素，它是通過輸入以下代碼完成的：

int get_pixel(int mat, int px, int py) {//starting at top left cornerreturn (px + py * 3) + mat * 9; }

第一個矩陣是頂部的矩陣，第二個矩陣是面向正面的矩陣，第三個矩陣是圍繞骰子向右方移動，最后一個矩陣是底部的矩陣。

使用代碼時，需要將 WiFi 憑證連接到你的網絡。為了正確使用 Blynk APP，在打開草圖之前，請將兩個文件（ BLYNK.ino 和另一個包含 Blynk 的文件）放入同一文件夾中。草圖中包含兩個不同的選項卡。

另一個文件實際上不執行任何操作，不需要配備其他選項卡，它僅用于在未按下按鈕時使骰子休眠。否則，骰子就無法進入睡眠狀態，并會一直消耗電量。

代碼文件請在項目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/214

7、APP 設置

只需要按下一個按鈕就可以開始把玩骰子了，但不是從 WiFi 的功能開始。當骰子啟動后再按一次按鈕就可以啟用 WiFi 并連接到預定義的網絡。

稍后，你可以使用 Blynk APP 來控制骰子。
https://blynk.io/en/getting-started

當然，你可以擴展功能，這樣骰子就更好玩了！

這里展示一個 Blynk APP 內部的簡單布局。它包括了兩個 SLIDER（亮度和動畫速度）、兩個 STYLED 按鈕（更改動畫模式并關閉骰子）、一個用于切換骰子的邏輯、一個用于顯示骰子面朝上的 LED 以及用于顯示電池狀態的 GAUGE。

所有這些小部件都利用虛擬引腳進行 APP-MCU 通信。它的功能是通過 MCU 讀取虛擬引腳。

V1 是指使用的虛擬引腳，而 param.asInt() 會保存該引腳的當前值。該功能是為了限制輸入值，安全第一。

BLYNK_WRITE(V1) {//StepH t = millis();current_mode = constrain(param.asInt(), 0, n_modes - 1); }

將虛擬引腳寫入 Blynk APP，并使用以下功能：

int data = getBatteryVoltage(); Blynk.virtualWrite(V2, data);

你可以 Arduino 草圖中獲得更多信息。

8、完成

設計和建造骰子非常的有意思！但它也存在一些問題，需要我們去思考。

1、在第一版中，我使用升壓轉換器電路，以確保 WS2812 LED 以 5V 運行。實際上，它們將以大約 3.7V 的電池電壓運行，因為升壓轉換器的噪聲太高干擾了 LED 的信號，從而導致骰子非正常的閃爍。

2、在第二版中，我嘗試使用無線充電。我添加了一些充電墊，可從骰子的外部訪問這些充電墊，但電感功率會受到 PCB 和其他元件的干擾。因此，我必須再造一個 3D 打印的充電座將骰子放進去，并且設置一些觸點。

本項目文件庫地址：

http://make.quwj.com/project/214

via instructables.com/id/Six-Sided-PCB-LED-Dice-With-WIFI-Gyroscope-PIKOCUB/

-END-

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的可以编程的 “骰子” ：带 LED、陀螺仪，WiFi！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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