有闲置屏幕？别丢！做个电子流麻，美汁汁！

作者：时间：2024-12-12 来源：嘉立创

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家里有闲置的屏幕？别丢！

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/202412/465455.htm

可以用来做一个电子流麻！原理很简单，也很有趣。

不但好玩解压！还能学一学粒子运动算法！

一、功能/亮点

基于STM32F407天空星开发板设计
采用粒子运动算法，通过控制LED灯珠的亮灭，模拟流麻运动。
采用LED点阵屏，2.5mm间距；分辨率32×64
PCB板尺寸8mm*16mm，支持免费打样

那么，想实现真实的流麻效果，怎么设计软硬件？原理是啥？怎么准备DIY物料？

下面逐个分享

二、硬件设计

原理图1

原理图2

PCB图1

*参考设计部分：供电部分的设计参考了@小煜哥哥的IP5306简易18650充电宝方案

1.硬件工作原理

采用MPU6050模块来获取电子流麻中，粒子的水平和垂直加速度，通过I2C协议将采集的加速度数据传到单片机。

单片机根据加速度数据来计算所有粒子的位置，并将结果显示到LED屏幕上。

2.设计说明

①关于供电

采用IP5306芯片为一节18650锂电池充电，并将锂电池升压到5v，为LED屏幕及单片机供电

②为啥板子上有四个按键开关？

其中左边三个是暂时没有用到的，可以不焊接。

已知，硬件设计，是为了“装下”流麻。

那软件设计，就是为了“实现”流麻。

具体怎么做？

三、软件设计教程

使用keil5搭配CubeMX来编程，使用的库是HAL库。

*MPU6050的程序我参考了@江科大的STM32教程中软件I2C读写MPU6050的源码。

1.MPU6050模块

使用MPU6050_GetData函数即可读取当前水平加速度和垂直加速度的值。

注意I2C使用的SDA和SCL引脚，都要在程序中设置为开漏输出而不是推挽输出。别问我怎么知道的

2.定义结构体并初始化

typedef struct{
  float Acce_x;  float Speed_x;//当前粒子x轴速度
  float Displacement_x;//当前粒子x轴位移
  uint16_t Position_x;//当前粒子x轴位置
  float Acce_y;  float Speed_y;//当前粒子y轴速度
  float Displacement_y;//当前粒子y轴位移
  uint16_t Position_y;//当前粒子y轴位置
  uint16_t Color;  uint16_t Index;  float Random_Acce;
}easy_pixel;

啥意思？

这部分代码主要对粒子进行初始化，并定义单个粒子的信息，对其进行赋值。定义的内容包括：加速度，速度，位移，位置，颜色等。

值得一提的是！

初始化是指，在这一步，给流麻的像素块上色的过程。

3.依次更新

void Update_State(easy_pixel* p, float AX, float AY){
  Update_Acce(p, AX, AY);
  Update_Speed(p);
  Update_Displacement(p);
}

那怎么依次更新粒子的加速度、速度、位移？

我们在高中物理学过，加速度在时间上的累计就是速度，速度在时间上的累计就是位移。

或者换成更严谨一点的描述。

加速度对时间的积分为速度，速度对时间的积分为位移。

在程序中，可以很方便的实现积分的功能。

只需要定义一个最小时间单位，将每次循环得到的加速度乘以这个最小的时间单位，再累加起来就可以得到速度。

同理，累加速度可以得到位移。

当位移超过1时，就代表粒子应该移动一格。

4.更新所有粒子的信息

void Update_Group_State(easy_pixel* p, float AX, float AY){  for(uint16_t i = 0;i < Init_Height * Init_Width;i++){
    Update_State(p, AX, AY);
    p += 1;
  }
}

本项目总共有512个粒子。也就是说，将上一小节的步骤重复512次，就可以完成一次更新全部粒子。

本小节的函数写在while（1）循环中，这使得程序可以不断更新所有粒子的状态，流沙就可以在LED屏幕上流动起来了。