制作AURORA8极光阵列_加DBP介绍(作者：杜洋).doc

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制作AURORA8极光阵列

制作AURORA8极光阵列

文/DOYOUNG

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。

所需元器件及电路原理图

元器件清单：
序号
名品
数量
说明
1
AURORA8 PCB板
1片

2
STC12C5A60S2单片机
1片
LQFP48封装
3
三基色LED灯
64个
直径8mm
4
有机玻璃外壳
1套

5
5PIN排孔
4个

6
电阻1K
8个
贴片0805型
7
三极管8550
8个
贴片SOT-23
8
3M脚垫
4个

9
0.1uF电容
1个
贴片0805型
10
按键板PCB
1片

11
微动开关
2个
12*12*6mm
12
DC2.1电源接口
1个

13
5PIN排针
1个

14
5V电源配适器
1个
电流应大于1A

第1步：将LED引脚剪短至1.0~1.6mm，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。

第2步：
取5PIN弯脚排孔，将弯弯的引脚剪短至1.0~1.6mm。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。

 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。

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。

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。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。

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，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。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1个字节，前7位表示物理地址（0~127），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（0~31），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。

DBP接口定义表：
PIN
名称
说明
1
CL
总线时钟线/非总线时KEY1按键
2
DA
总线数据线/非总线时KEY2按键
3
INT
总线和按键切换（低电平时开启总线）
4
GND
电源地
5
5V
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
xxxxx000
100
红色
xxxxx100
110
黄色
xxxxx110
010
绿色
xxxxx010
001
蓝色
xxxxx001
011
青色
xxxxx011
101
紫色
xxxxx101
111
白色
xxxxx111

DBP总线底层时序

DBP总线数据格式

数据与LED阵列对应关系