程式控制霓虹燈板
教師研習X學生營隊

【Attiny85】開發板介紹

Attiny85開發板官網

最迷你的Arduino開發板！約一元硬幣大小，價格約台幣90~150元(2022/1價格)，適合輕度控制使用

1.支持Arduino IDE 1.0+ (OSX/Win/Linux)

2.能夠通過USB或者5v或者7-35v (自動匹配)額外電源供電

3.主機板上有500ma 5V調節器

4.USB嵌入(串口調試)

5.6個I/O Pins (2個用來支持USB)

6.8k Flash Memory (about 6k after bootloader)

7. I2C and SPI (vis USI)

8. PWM on 3 pins (more possible with Software PWM)

9. ADC on 4 pins

10.Power LED指示燈和Test/Status LED (在Pin0)

【WS2812B可程式控制燈條電路製作】

【Attiny85程式環境設定】

安裝Digispark(Attiny85)驅動程式並使用ARDUINO編譯

第一次使用Digispark(Attiny85)需要安裝USB驅動程式，跟使用ARDUINO編譯環境

1.下載Arduino IDE：至少使用1.6.6或更高版本

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

2.下載USB驅動程式並安裝(安裝時接上Digispark(Attiny85)板子，讓USB驅動安裝)

https://github.com/digistump/DigistumpArduino/releases/download/1.6.7/Digistump.Drivers.zip

3.執行Arduino> File檔案> Preference偏好設定

4.在Additional Boards Manager URLs額外的開發板管理員網址欄位輸入：

http://digistump.com/package_digistump_index.json

5.在 Tool工具 >Board開發板選取Board Manager開發板管理員並在TYPE類型選取Contributed貢獻，搜尋Digispark 選擇Digistump AVR Boards並安裝install

6.設定好對應電路板16.5mhz:Digispark(Default 16.5mhz)

7.輸入以下測試程式碼，檢查LED能否正常閃爍

void setup() {

pinMode(1, OUTPUT); //LED on Model A

}

void loop() {

digitalWrite(1, HIGH);// turn the LED on

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(1, LOW); // turn the LED off

delay(1000); // wait for a second

}

8.拔掉Attiny85電路板，按上傳程式碼執行後，出現如下二行提示請接上電路板時再接上，完成燒錄

Running Digispark Uploader...

Plug in device now... (will timeout in 60 seconds)

9.本次燈板使用內建範例程式，需設定Pin腳位及修改燈數24

#define PIN 0

Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

程式控制燈板教程下載

【木質底座設計製作】

20220120多層燈板底座(10.1mm)設計圖(dxf下載)

製作步驟：

1.使用平磨機將雷切件粘合部位磨除碳化區。

2.使用木工膠粘結，夾具固定15~20分鐘待其完全粘合。

2.使用平磨機將其餘碳化區磨除。

3.使用沾溼餐巾紙清潔燈板孔碳化區。

4.塗刷木工漆：第一次塗刷填平細縫，等待20分鐘乾燥後以240號數砂紙磨平。第二次塗刷乾燥後以400號砂紙磨平。再第三次塗刷乾燥即完成。

5.將前部份完成之NeoLED排列於條狀孔洞中，使用熱溶膠粘合於雷切件上。之前第二步驟粘合不牢固之處可以熱溶膠補強。

6.將Attiny85開發板放入側邊孔洞，後方使用檔板補強，皆使用熱溶膠將電路板與底座粘結。

7.最後，將底蓋粘上遮檔位內部電路即完成

【3D列印底座設計製作】

底座大小長145x寬45x高30,邊厚2.5(mm)
外框擠出30,內框移除21

頂面繪制草圖開槽130X5,間距10.6(mm)

(DXF)(rld範例)(140*89*130Demo.rld)

【燈板：壓克力導光板設計製作】

燈板使用5mm壓克力，需先完成雷切檔案方可製作。
雷切檔案外形可使用Onshape、AcadCAD、illustrator、Inkscape等向量軟體繪製完成後存dxf檔案交RDworks雷切軟體處理。設計時壓克力與NeoLED接腳參數：長度129.5mm、深度8.5mm、整體寬度170mm。＜下方提供3款已設計完成樣式dxf檔＞
抓取圖片加入設計可使用剪取工具剪取任意形狀，存檔後匯入RDworks使用BMP工具轉成掃描網格。
130W雷切機雷切壓克力5mm設定使用15速度70功率。掃描圖片使用250速度30功率。
將完成之圖檔存檔為<您的姓名.rld>，之後傳送至雷切機控制電腦進行輸入。
雷切完成後水洗除去表面保護油紙，之後注意使用清潔手部拿取壓克力板放上底座即大功告成。
別忘了研習最後成果展示合照

170*170大小燈板(dxf下載)

170*90大小燈板(dxf下載)

130*80原始大小燈板(dxf下載)

3D列印範例燈板：黃金比例1.618X145=89.6，導光底長8mm（dxf下載）(rld下載)

剪取您要的圖片，存成圖片檔

匯入圖片檔，選取圖檔按BMP處理鍵

調整明亮度(B)對比度(C)，設定解析度按Apply to view觀看結果，不滿意按Cancel，滿意按ＯＫ套用。

設定掃描使用速度250，功率30。cut設定速度12，功率80。

燈板設計參考用素材 PNPTREE

【NeoLED控制程式設計】

教學範例程式(zip下載)、呼吸燈、學生學習單(解答)、

WS2812B可程式控制LED使用Adafruit NeoPixel函式庫Adafruit_NeoPixel.h，函式詳細說明<連結GiHub＞

#include <Adafruit_NeoPixel.h> //引入函式

Adafruit_NeoPixel strip(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

//創建函式並命名，可以隨意命名，也可設定多個，此範例中為"strip"；並設定參數１ NUMPIXELS：燈數參數２ PIN：引腳參數３ NEO_GRB + NEO_KHZ800：LED型式

// Parameter 1 = number of pixels in strip

// Parameter 2 = Arduino pin number (most are valid)

// Parameter 3 = pixel type flags, add together as needed:

// NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (most NeoPixel products w/WS2812 LEDs)

// NEO_KHZ400 400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers)

// NEO_GRB Pixels are wired for GRB bitstream (most NeoPixel products)

// NEO_RGB Pixels are wired for RGB bitstream (v1 FLORA pixels, not v2)

strip.begin();

strip.clear();

strip.show();

strip.show(); // Initialize all pixels to 'off'

Functions 函式

begin() //初始化燈條
updateLength() //更新燈數
updateType() //更新LED型號
show() //輸出,所有設定需執行此函數才能執行
delay_ns() //
setPin() //設定引腳
setPixelColor() //設定RGB參數
fill()
ColorHSV()
getPixelColor() //取得目前RGB參數
setBrightness() //設定整體亮度
getBrightness() //取得整體亮度
clear() //清除所有設定,將顏色的R、G、B設定爲0
gamma32()

//目標：設定第一顆燈的顏色、明滅example01

#include <Adafruit_NeoPixel.h> //引用NeoPixel的函式庫

#define PIN 0 //宣告PIN為腳位0 (Attiny的腳位0接燈條)

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

//宣告一個名為strip的燈條，參數(24顆燈，腳位為PIN，燈條晶片類型為NEO_GRB + NEO_KHZ800)

void setup() {

strip.begin(); //初始化燈條

strip.show(); //更新現在燈條狀態

}

void loop() {

strip.setPixelColor(0, strip.Color(255, 0, 0));

//設定燈珠顏色，參數(第0+1顆燈，顏色為strip.Color(255, 0, 0))

//strip.Color(R, G, B); 設定顏色，參數為(紅、綠、藍)各色光的亮度，範圍0-255

strip.show();//更新現在燈條狀態

delay(3000);

strip.setPixelColor(0, strip.Color(0, 0, 0));

strip.show();//更新現在燈條狀態

delay(3000);

}

//依序點亮紅、綠、藍，然後一起熄滅example01_1

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 0

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {

strip.begin();

strip.show();

}

void loop() {

strip.setPixelColor(0, strip.Color(255, 0, 0));

strip.show();

delay(1000);

strip.setPixelColor(1, strip.Color(0, 255, 0));

strip.show();

delay(1000);

strip.setPixelColor(2, strip.Color(0, 0, 255));

strip.show();

delay(1000);

strip.setPixelColor(0, strip.Color(0, 0, 0));

strip.setPixelColor(1, strip.Color(0, 0, 0));

strip.setPixelColor(2, strip.Color(0, 0, 0));

strip.show();

delay(3000);

}

//依序點亮每顆燈、依序熄滅(使用for 迴圈)example02

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 0

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {

strip.begin();

strip.show();

}

void loop() {

//for迴圈，參數(起始值，運作條件，更新值)

//for(int i =0;i < 10;i++) i從0數到9

//運作方式：以i為變數，判斷是否滿足運作條件 > 執行迴圈內容 > i遞增 > 再判斷 > 用新的i執行迴圈內容

//逐顆點亮LED

for(int i = 0; i <strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor( i , strip.Color(0, 0, 255));

strip.show();

delay(50);

}

//逐顆熄滅LED

for( int i = 0; i <strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor( i , strip.Color(0, 0, 0));

strip.show();

delay(50);

}

delay(500);

}

//奇數顆燈亮紅色、偶數顆燈亮藍色example03

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 0

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {

strip.begin();

strip.show();

}

void loop() {

//奇數顆設定藍色

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+2) {

strip.setPixelColor(i, strip.Color( 0, 0, 255));

}

strip.show(); //更新燈條狀態

delay(50);//間隔時間

//奇數顆設定熄滅

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+2) {

strip.setPixelColor(i, strip.Color( 0, 0, 0));

}

strip.show();//更新燈條狀態

delay(50);

//偶數顆設定藍色

for (int i=1; i < strip.numPixels(); i=i+2) {

strip.setPixelColor(i, strip.Color( 0, 0, 255));

}

strip.show();

delay(50);

//偶數顆設定熄滅

for (int i=1; i < strip.numPixels(); i=i+2) {

strip.setPixelColor(i, strip.Color( 0, 0, 0));

}

strip.show();

delay(50);

}

//呼吸燈example04

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 0

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {

strip.begin();

strip.show();

}

void loop() {

//漸亮

//雙層for迴圈，內層為設定每顆燈，外層為欲調整的亮度值

for( int j = 0; j<200 ; j+=3){

for(int i = 0; i <strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor( i , strip.Color(0, 0, j));

}

strip.show();//待每顆顆燈設定好之後再全部一起更新狀態

delay(50);

}

//漸暗

for( int j = 200; j>0 ; j-=3){

for(int i = 0; i <strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor( i , strip.Color(0, 0, j));

}

strip.show();

delay(50);

}

//彩虹變色example05

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 0

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {

strip.begin();

strip.show();

}

void loop() {

//紅色漸暗，綠色漸亮

//雙層for迴圈，內層為設定每顆燈，外層為欲調整的亮度值

for( int j = 0; j<255 ; j++){

for(int i = 0; i <strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor( i , strip.Color(255-j, j, 0));

}

strip.show();//待每顆顆燈設定好之後再全部一起更新狀態

delay(50);

}

//綠色漸暗，藍色漸亮

for( int j = 0; j<255 ; j++){

for(int i = 0; i <strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor( i , strip.Color(0, 255-j, j));

}

strip.show();

delay(50);

}

//藍色漸暗，紅色漸亮

for( int j = 0; j<255 ; j++){

for(int i = 0; i <strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor( i , strip.Color(j, 0, 255-j));

}

strip.show();

delay(50);

}

//每隔三顆為一組，三組依序亮滅(彩虹變色)。example05_2

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 3

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

//紅色漸暗，綠色漸亮

uint32_t RtoG(byte k) {

return strip.Color(255 - k*3, k*3, 0);

}

//綠色漸暗，藍色漸亮

uint32_t GtoB(byte k) {

return strip.Color(0, 255 - k*3, k*3);

}

//藍色漸暗，紅色漸亮

uint32_t BtoR(byte k) {

return strip.Color(k*3, 0, 255 - k*3);

}

void setup() {

strip.begin();

strip.show();

}

void loop() {

//紅色漸暗，綠色漸亮

for( int k = 0;k<85;k++){

//因為有三組，使用j=0、j=1、j=2，各設定一次

for(int j=0; j < 3; j++) {

//每個三顆燈設定一次，從RtoG取色

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+j, RtoG(k));

}

strip.show();

delay(50);

//每隔三顆燈設定一次，熄滅

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+j, 0);

}

strip.show();

delay(50);

}

//綠色漸暗，藍色漸亮

for( int k = 0;k<85;k++){

//因為有三組，使用j=0、j=1、j=2，各設定一次

for(int j=0; j < 3; j++) {

//每個三顆燈設定一次，從GtoB取色

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+j, GtoB(k));

}

strip.show();

delay(50);

//每隔三顆燈設定一次，熄滅

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+j, 0);

}

strip.show();

delay(50);

}

//藍色漸暗，紅色漸亮

for( int k = 0;k<85;k++){

//因為有三組，使用j=0、j=1、j=2，各設定一次

for(int j=0; j < 3; j++) {

//每個三顆燈設定一次，從BtoR取色

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+j, BtoR(k));

}

strip.show();

delay(50);

//每隔三顆燈設定一次，熄滅

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+j, 0);

}

strip.show();

delay(50);

}

rainbowCycle

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 0

// Parameter 1 = number of pixels in strip

// Parameter 2 = Arduino pin number (most are valid)

// Parameter 3 = pixel type flags, add together as needed:

// NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (most NeoPixel products w/WS2812 LEDs)

// NEO_KHZ400 400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers)

// NEO_GRB Pixels are wired for GRB bitstream (most NeoPixel products)

// NEO_RGB Pixels are wired for RGB bitstream (v1 FLORA pixels, not v2)

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(27, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

// IMPORTANT: To reduce NeoPixel burnout risk, add 1000 uF capacitor across

// pixel power leads, add 300 - 500 Ohm resistor on first pixel's data input

// and minimize distance between Arduino and first pixel. Avoid connecting

// on a live circuit...if you must, connect GND first.

void setup() {

strip.begin();

strip.show(); // Initialize all pixels to 'off'

randomSeed(analogRead(A1));

int i = random(0,100);

Serial.println(i);

if(i>50)

{

strip.setBrightness(30);

}

void loop() {

if(strip.getBrightness()<50){

colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 50); // Red

colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 50); // Green

colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 50); // Blue

rainbow(80);

}

rainbowCycle(20);

}

// Fill the dots one after the other with a color

void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {

for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor(i, c);

strip.show();

delay(wait);

}

void rainbow(uint8_t wait) {

uint16_t i, j;

for(j=0; j<256; j++) {

for(i=0; i<strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor(i, Wheel((i+j) & 255));

}

strip.show();

delay(wait);

}

// Slightly different, this makes the rainbow equally distributed throughout

void rainbowCycle(uint8_t wait) {

uint16_t i, j;

for(j=0; j<256*5; j++) { // 5 cycles of all colors on wheel

for(i=0; i< strip.numPixels(); i++) {

strip.setPixelColor(i, Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255));

}

strip.show();

delay(wait);

}

//Theatre-style crawling lights.

void theaterChase(uint32_t c, uint8_t wait) {

for (int j=0; j<10; j++) { //do 10 cycles of chasing

for (int q=0; q < 3; q++) {

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+q, c); //turn every third pixel on

}

strip.show();

delay(wait);

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+q, 0); //turn every third pixel off

}

//Theatre-style crawling lights with rainbow effect

void theaterChaseRainbow(uint8_t wait) {

for (int j=0; j < 256; j++) { // cycle all 256 colors in the wheel

for (int q=0; q < 3; q++) {

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+q, Wheel( (i+j) % 255)); //turn every third pixel on

}

strip.show();

delay(wait);

for (int i=0; i < strip.numPixels(); i=i+3) {

strip.setPixelColor(i+q, 0); //turn every third pixel off

}

// Input a value 0 to 255 to get a color value.

// The colours are a transition r - g - b - back to r.

uint32_t Wheel(byte WheelPos) {

WheelPos = 255 - WheelPos;

if(WheelPos < 85) {

return strip.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);

} else if(WheelPos < 170) {

WheelPos -= 85;

return strip.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);

} else {

WheelPos -= 170;

return strip.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);

}

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【木質底座設計製作】

製作步驟：

1.使用平磨機將雷切件粘合部位磨除碳化區。

2.使用木工膠粘結，夾具固定15~20分鐘待其完全粘合。

2.使用平磨機將其餘碳化區磨除。

3.使用沾溼餐巾紙清潔燈板孔碳化區。

4.塗刷木工漆：第一次塗刷填平細縫，等待20分鐘乾燥後以240號數砂紙磨平。第二次塗刷乾燥後以400號砂紙磨平。再第三次塗刷乾燥即完成。

5.將前部份完成之NeoLED排列於條狀孔洞中，使用熱溶膠粘合於雷切件上。之前第二步驟粘合不牢固之處可以熱溶膠補強。

6.將Attiny85開發板放入側邊孔洞，後方使用檔板補強，皆使用熱溶膠將電路板與底座粘結。

7.最後，將底蓋粘上遮檔位內部電路即完成

【3D列印底座設計製作】

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燈板使用5mm壓克力，需先完成雷切檔案方可製作。

雷切檔案外形可使用Onshape、AcadCAD、illustrator、Inkscape等向量軟體繪製完成後存dxf檔案交RDworks雷切軟體處理。設計時壓克力與NeoLED接腳參數：長度129.5mm、深度8.5mm、整體寬度170mm。＜下方提供3款已設計完成樣式dxf檔＞

抓取圖片加入設計可使用剪取工具剪取任意形狀，存檔後匯入RDworks使用BMP工具轉成掃描網格。

130W雷切機雷切壓克力5mm設定使用15速度70功率。掃描圖片使用250速度30功率。

將完成之圖檔存檔為<您的姓名.rld>，之後傳送至雷切機控制電腦進行輸入。

雷切完成後水洗除去表面保護油紙，之後注意使用清潔手部拿取壓克力板放上底座即大功告成。

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170*170大小燈板(dxf下載)

170*90大小燈板(dxf下載)

130*80原始大小燈板(dxf下載)

剪取您要的圖片，存成圖片檔

匯入圖片檔，選取圖檔按BMP處理鍵

調整明亮度(B)對比度(C)，設定解析度按Apply to view觀看結果，不滿意按Cancel，滿意按ＯＫ套用。

設定掃描使用速度250，功率30。cut設定速度12，功率80。

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