诡盘 步进电机同步频闪装置

<p><span style="font-size: 18px;"><strong>基本信息</strong></span></p> <p>本装置为基于STC8H8K和A4988的步进电机驱动装置，配合频闪灯光，实现诡盘的动画效果。</p> <p>支持调节转速和改变帧数（一圈的画面个数）。</p> <p><span style="font-size: 18px;"><strong>硬件</strong></span></p> <p>主控&nbsp;<strong>STC8H8K64U</strong>，TSSOP20封装，使用5V电源工作，支持USB直接烧录。</p> <p>为方便使用，预留了两种USB接口，可只焊接一个或都焊接，使用时用其中一个即可。第一个USB是A口，公头沉板。</p> <p>第二个USB接口使用 <strong>TYPEC-306DDW-ARP16</strong>，注意此型号为针脚型，和常见的TYPE-C口有所不同，更易焊接。</p> <p>若不使用TYPE-C口，或使用C口但不用CtoC线，则R3、R4这两个电阻可以省略。</p> <p>一个EC11编码器；一个按键；一个开关。一个0.56英寸的<strong>共阴</strong>的数码管。</p> <p>将5V用DCDC升压至12V来驱动电机，芯片使用 <strong>SDB628 </strong>或 <strong>SX1308 </strong>或 <strong>MT3608</strong>，这3种芯片的数据手册基本一致。</p> <p>步进电机驱动使用 <strong>A4988</strong> 模块，并使用一个4P接口，也可直接用排针。</p> <p>LED灯驱动使用PMOS，并使用一个2P接口，也可直接用排针。接口的正负见PCB背面。</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/aaf3cb91db4544bababb5c25a2af30c5.jpg" width="267" height="200" /></p> <p><span style="font-size: 18px;"><strong>旋转装置</strong></span></p> <p>推荐使用常见的2相4线的<strong>42步进电机</strong>，步距角为1.8&deg;，即一圈200步，如使用不同步距角的电机，需要修改程序宏定义。</p> <p>电机功率不要太大（我用的比较小号的高度23mm的），以免对供电造成很大压力，可把驱动模块的电流调节小一点。</p> <p>附一张我使用的电机的参数，仅供参考，除上面提到的内容之外，不需要完全一致。</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/3fa41665ebea457e8de7cfb577063f95.jpg" width="349" height="345" /></p> <p>关于转盘，这里提供了一个示例的圆形PCB，可使用法兰联轴器和电机轴连接，然后可以将打印的图像固定于圆盘上。</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/2d6d62ed16fd4852bd7ebc1324839fe4.jpg" width="399" height="300" /></p> <p><span style="font-size: 18px;"><strong>软件</strong></span></p> <p><strong>1、显示</strong></p> <p>使用8段数码管显示当前的<strong>帧数</strong>（即转一圈曝光多少次），帧数默认范围<strong>1~39</strong>。</p> <p>当<strong>小于等于9</strong>，数码管正常显示数字；当为<strong>10~19</strong>，数码管在显示数字0~9的同时，其小数点也点亮；</p> <p>当为<strong>20~29</strong>，显示字母AbCdEFGHiJ；当为<strong>30~39</strong>，显示字母AbCdEFGHiJ的同时，其小数点也点亮。</p> <p>用字母表示数字可能不太直观，不过一般也不会用到超过20。</p> <p><strong>2、操作</strong></p> <p>使用拨动开关、按键、编码器旋钮来操作。</p> <p><strong>开关</strong>拨到OFF会切断电机和LED输出，虽然软件上也可以熄灭LED和停止电机转动，但保留这个硬件开关。</p> <p><strong>旋转编码器</strong>，可以调节电机转速，包括正转反转。<strong>按下按键</strong>可以让电机停转。</p> <p>调节电机速度时不要变化太快，防止因加速不及导致丢步堵转，若堵转，先停止电机，然后再拧编码器启动加速。</p> <p>如果向下<strong>按住编码器</strong>的同时旋转编码器，可以调节帧数。</p> <p><span style="font-size: 18px;"><strong>烧录</strong></span></p> <p>使用<strong>STC-ISP</strong>软件烧录，软件可到STC官网获取。烧录方式为STC8H8K64U的USB直接烧录。</p> <p>烧录时先打开hex固件文件，将芯片型号选为STC8H8K64U，注意要按下图设置<strong>硬件选项</strong>：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/e6a002196cfd4e5d94aefc3b9dd7eeed.png" width="232" height="262" /></p> <p>先把按键往下按住，然后再接入USB上电，再松开按键。若成功进入烧录模式，则软件中会显示STC-USB Writer，点击下载即可。</p> <p><span style="font-size: 18px;"><strong>QT软件</strong></span></p> <p>用QT写了个小工具，可将多个图片环绕排列在一个圆形上，如下图，是将一个GIF用PS分解并导出的所有图层：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/75a399e616b74a3eaf5da3e85446f853.png" width="600" height="85" /></p> <p>将它们放到exe目录下的input文件夹中，并使用该程序，可按照文件名顺序排列生成类似如下的图像：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/1f02253752eb47bbb966b039262dcdf4.png" width="266" height="266" /></p> <p>下面是效果展示，因为源帧数偏少，所有这里摆放了两个循环，相关参数可以在软件中设置。</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/d1dc637574ed41359c98a5859ae7769c.gif" width="326" height="317" /></p> <p>总之，该程序提供了一个制作简单的诡盘图像的方法。</p> <p>此外，附件中也提供了一些诡盘图像，也可以在网上搜索 诡盘 或 PhenakistoScope（费那奇镜）来查找现成的图像。</p> <p>下面是打印了一个网上找的诡盘图像的演示效果：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/cf3de6a63cf24ed1942bb8312eaccd08.gif" width="318" height="313" /></p> <p><span style="font-size: 18px;"><strong>其他</strong></span></p> <p>推荐在连接电脑烧录程序之前先把拨动开关拨到OFF，或直接不连接电机和LED，以避免电脑USB向它们供电，防止过流。</p> <p>烧录完成后，可以改用充电头提供5V电源，然后再连接并启动电机和LED。</p> <p><em>展示视频：B站链接稍后添加</em></p> <p>下面也上传了两个视频（其中光暗交错的条带是相机按行扫描的结果，肉眼不会有）</p> <p>值得说明的是，帧数不一定严格等于转盘上的画面数，若稍微偏离，会使画面转动起来，其中一个视频展示了这个效果。</p>