我一直想做一個Arduino項目，但在我的家人被邀請參加之前從未有任何好的想法?；ㄉ诘拿弊优蓪?。有兩個星期的交付時間，我很好奇我是否可以計劃和執行動作敏感的LED動畫帽。結果我可以！我可能有點過火，但總項目花費大約80美元。通過實驗和一些編碼，你可以少花錢。

戴著帽子的目標如下：

讓一組燈從中心前移動帽子到后面，每側有一盞燈

改變前后帽子傾斜所決定的燈光行程的速度

帽子樂隊允許燈光反轉向下傾斜（即模擬重力對燈光的影響）

根據帽子從左向右的傾斜度改變顏色

感覺震動，并顯示特殊效果

感覺佩戴者旋轉，并顯示特殊效果

將其完全包含在帽子中

步驟1：需要的部件

我使用了以下主要組件（包括非聯屬亞馬遜鏈接）：

Teensy LC微控制器 - 由于體積小，我在常規Arduino上選擇了它，它有一個特殊的連接來控制我的LED，以及st榮獲圖書館和社區支持。

基于Bosch BNO055的位置傳感器 - 老實說是我發現的第一個文檔之一。有更便宜的選擇，但是一旦你弄清楚博世它會為你做很多事情你將不得不做的代碼

WS2812可尋址LED燈條 - 我選擇1米長的144個LED每米。具有這種密度有助于燈光看起來更像是在移動，而不是按順序點亮單個元素。

以及以下次要組件：

帽子 - 任何帶帽帶的帽子都可以。這是來自當地商店的6美元帽子。如果背面有接縫，則更容易接線。注意帽帶是否粘在一起，因為這也會造成一些額外的困難。這個是沿著頂部縫制的，但是底部很容易拉起來。

4.7K歐姆電阻器

3x AAA電池盒 - 使用3節AAA電池輸出電壓，完全符合電子設備所需的范圍，簡化了操作。 AAA比AA更容易融入帽子，并且仍然具有很好的運行時間。

小規格電線 - 我使用了之前LED項目中的一些實心電線。

烙鐵和焊料

一些與帽子內部顏色相匹配的氨綸和線程

建議，但可選：

電池線的快速連接器

幫助工具，這些東西非常小且難以焊接

步驟2：修改帽子

你需要戴帽子的地方安裝電子設備和電池的地方。我的妻子專業從事服裝工作，所以我向她尋求建議和幫助。我們最終創造了兩個氨綸口袋。朝向前部的第一個較小的口袋像帽子本身一樣指向，這樣當安裝電子設備時，位置傳感器可以很好地固定到位，但如果需要可以很容易地移除。朝向后面的第二個口袋是將電池組固定到位。

口袋中播放的線條與帽子的顏色相匹配，所有的長度都是冠線。根據帽子和材料的風格，它是由YMMV用這種技術制成的。

我們還發現帽子帶在一側折疊成自己，并且在那個位置完全縫到帽子上。我們不得不移除原始接縫，以便在帶下運行LED。在制作期間，它用銷釘固定，然后在完成時用匹配的線縫合。

最后，我們打開帽子背面的接縫，如果它被帶子覆蓋。我們將LED附帶的線束穿過該接縫，并將條帶中的第一個LED排列在接縫上。然后我們將LED包裹在帽子周圍并將條帶向下切割，使最后一個LED緊挨著第一個LED。只需使用帽帶即可將LED燈條固定到位，但根據您的帶和材料，您可能需要通過縫合或粘合來固定LED。

步驟3：連線

Teensy電路板和LED可以在3.3V至5V的任何地方工作。這就是我選擇使用3節AAA電池的原因，4.5v的輸出電壓很好地適用于該范圍，并且它們具有足夠的運行時間，因為我將LED編程為工作方式。你應該能夠超過8小時的運行時間。

接線電源

我將電池盒和LED的正極和負極引線連接在一起，然后焊接到適當位置的Teensy上。電池的正極需要連接到圖中Teensy的右上方引腳（在電路板上標記為Vin），負極可以連接到任何標有GND的引腳。方便地，有一個直接位于電路板的另一側，或緊鄰Vin引腳。電路板的完整引腳圖可以在本頁底部找到。在某些情況下，當您訂購電路板時，會包含紙質副本。

如果您計劃運行一次只打開幾個LED的代碼，您可以從Teensy為LED供電本身，通過使用3.3v輸出和GND，但是如果你試圖拉太多電力，你可能會損壞電路板。因此，為了給自己提供最多選擇，最好將LED直接連接到電池電源。

連接LED

我選擇了Teensy LC這個項目因為它有一個引腳，可以更容易地連接可尋址的LED。在電路板的底部，左邊第二個引腳鏡像引腳＃17，但也有3.3v。這被稱為上拉電阻，而在其他電路板上，您必須連接一個電阻器來提供該電壓。對于Teensy LC，您可以直接從該引腳連接到LED數據線。

接線位置傳感器

有些BNO055電路板的電壓要嚴格得多，只需3.3v。因此，我在Teensy上的專用3.3v輸出端連接了BNO055板上的Vin，這是右側的第3個引腳。然后，您可以將BNO055上的GND連接到Teensy上的任何GND。

BNO055位置傳感器使用I2c與Teensy通信。 I2c需要上拉，所以我將兩個4.7K歐姆電阻從Teensy上的3.3v輸出連接到引腳18和19.然后將引腳19連接到BNO055板上的SCL引腳，并將18連接到SDA引腳。/p》

接線提示/技巧

為了做這個項目，我使用的是實線而不是擱淺。實心焊絲的一個優點是焊接到這樣的原型板上。您可以剝去一些電線，將其彎曲90度，然后將其插入其中一個端子的底部，這樣電線的切割端就會粘在電路板上方。然后，您只需要少量焊料將其固定在端子上，您就可以輕松切除多余的焊料。

實心線可能更難以使用，因為它傾向于保持彎曲的方式。然而，對于這個項目來說這是一個優勢。我切割和塑造我的電線，使得位置傳感器的方向一致，因為我從帽子中插入并移除了電子元件以進行調整和編程。

步驟4：編程

現在所有東西都已組裝好，你需要一個Arduino兼容的編程工具。我使用了實際的Arduino IDE（適用于Linux，Mac和PC）。您還需要Teensyduino軟件與Teensy板接口。該項目大量使用FastLED庫來進行LED的顏色和位置編程。

校準

您要做的第一件事就是去Kris Winer為BNO055提供優秀的GitHub存儲庫并下載他的BNO_055_Nano_Basic_AHRS_t3.ino草圖。在串行監視器運行時安裝該代碼，它將告訴您BNO055板是否正常聯機并通過其自檢。它還將引導您校準BNO055，這將在以后為您提供更一致的結果。

花式LED草圖入門

專門附加了Fancy LED hat的代碼，也附加在我的GitHub存儲庫中。我計劃對代碼進行更多調整，這些調整將發布在GitHub repo上。此文件反映了此Instructable發布時的代碼。下載并打開草圖后，您需要更改一些內容。要更改的大多數重要值都在#define語句的最頂層：

第24行：#define NUM_LEDS 89 - 將其更改為LED條上的實際LED數量

第28行：#define SERIAL_DEBUG false - 您可能希望將此設置為true，以便在串行監視器上看到輸出

位置檢測代碼

位置檢測和大部分調整都從742行開始，經過802.我們從位置傳感器獲取俯仰，滾轉和偏航數據并將其用于設定值。根據電子設備的安裝方式，您可能需要更改這些設備。如果您將位置傳感器的芯片朝向帽子的頂部安裝，并且電路板上印有的X旁邊的箭頭指向帽子的前部，您應該看到以下內容：

Pitch正在點頭。

滾動正在傾斜你的頭，例如觸摸你的耳朵

偏航是哪個方向。你面對的是（北方，西方等）。

如果您的電路板安裝在不同的方向，您需要交換俯仰/轉動/偏航以使它們按照您的意愿行事。

要調整滾動設置，您可以更改以下#define值：

ROLLOFFSET：在你的帽子穩定并且盡可能居中的情況下，如果Roll不為0，請根據差異進行更改。即如果您在帽子居中時看到在-20處滾動，請將其設為20。

ROLLMAX：用于滾動測量的最大值。戴帽子，右耳向右肩移動，最容易找到。使用串行監視器時，您需要使用長USB電纜。

ROLLMIN：用于滾動測量的最低值，用于向左傾斜時

同樣，對于Pitch：

MAXPITCH - 查找時的最大值

MINPITCH - 向下看時的最小值

PITCHCENTER - 直視前的音高值

如果在文件頂部將SERIALDEBUG設置為true，則應該看到Roll/Pitch/Yaw輸出的當前值串行監視器，以幫助調整這些值。

您可能想要更改的其他參數

MAX_LED_DELAY 35 - LED粒子可以最慢的移動。這是以毫秒為單位。這是從燈串中的一個LED移動到下一個LED的延遲。

MIN_LED_DELAY 10 - LED顆粒可以移動的禁食。如上所述它是以毫秒為單位。

結論

如果你走得這么遠，你應該有一個功能齊全，充滿樂趣的， LED帽子！如果你想用它做更多的事情，下一頁有一些關于改變設置和做自己的事情的高級信息。以及我的其余代碼正在做什么的一些解釋。

步驟5：高級和可選：代碼內部

影響和自旋檢測

影響/自旋檢測是使用BNO055的高G傳感器功能完成。您可以使用initBNO055（）中的以下行來調整它的靈敏度：

第316行：BNO055_ACC_HG_DURATION - 事件必須持續多長時間

第317行： BNO055_ACC_HG_THRESH - 需要有多大的影響

第319行：BNO055_GYR_HR_Z_SET - 轉速閾值

第320行：BNO055_GYR_DUR_Z - 轉動甚至持續多長時間

兩個值均為8位二進制，目前影響設置為B11000000，即255中的192.

當檢測到撞擊或旋轉時，BNO055設置一個值，該值為代碼在循環的開頭尋找：

// Detect any interrupts triggered， i.e. due to high G

byte intStatus = readByte（BNO055_ADDRESS， BNO055_INT_STATUS）;

if（intStatus 》 8） {

impact（）;

} else if（intStatus 》 0） {

spin（）;

}

在代碼中查找上面的void impact（）行以更改影響時的行為，或者使用void spin（）來更改旋轉行為。

助手

我創建了一個簡單的輔助函數（void setAllLeds（）），用于快速將所有LED設置為單一顏色。一個用它來關閉它們：

setAllLeds（CRGB：：Black）;

或者你可以選擇FastLED庫識別的任何顏色：

setAllLeds（CRGB：：Red）;

還有一個fadeAllLeds （）函數將所有LED調暗25％。

粒子類

為了大大簡化布線，我想使用單個LED串，但讓它們表現得像多個字符串。由于這是我的第一次嘗試，我希望盡可能簡單，所以我將一個字符串視為兩個，中間的LED將在那里進行拆分。由于我們可以有偶數或奇數，我們需要考慮到這一點。我從一些全局變量開始：

/*

* Variable and containers for LEDs

*/

CRGB leds［NUM_LEDS］;

static unsigned int curLedDelay = MAX_LED_DELAY;

static int centerLed = NUM_LEDS / 2;

static int maxLedPos = NUM_LEDS / 2;

static bool oddLeds = 0;

static bool particleDir = 1;

static bool speedDir = 1;

unsigned long dirCount;

unsigned long hueCount;

以及setup（）中的一些代碼：

if（NUM_LEDS % 2 == 1） {

oddLeds = 1;

maxLedPos = NUM_LEDS/2;

} else {

oddLeds = 0;

maxLedPos = NUM_LEDS/2 - 1;

}

如果我們有奇數，我們想要使用1/2點作為中間，否則我們想要1/2點-1。這很容易看到10或11個LED：

11個LED：帶整數的11/2應該評估因為0到4是一半，6-10是另一半，5是在它們之間。我們在這種情況下將＃5視為兩者的一部分，即兩個虛擬LED串都是＃1

10個LED：10/2是5.但是由于計算機從0開始計算，我們需要刪除一個。那么我們一半有0 - 4，另一半有5 - 9。第一個虛擬字符串的＃1將是4，第二個虛擬字符串的＃1將是＃5。

然后在我們的粒子代碼中，我們必須從我們的整體位置進行一些計數到LED燈串的實際位置：

if（oddLeds） {

Pos1 = centerLed + currPos;

Pos2 = centerLed - currPos;

} else {

Pos1 = centerLed + currPos;

Pos2 = （centerLed -1） - currPos;

}

代碼還具有粒子可以改變方向的條件，因此我們還必須考慮到這一點：

if（particleDir） {

if（（currPos == NUM_LEDS/2） && oddLeds）{

currPos = 0;

} else if（（currPos == NUM_LEDS/2 - 1） && （！oddLeds））{

currPos = 0;

} else {

currPos++;

}

} else {

if（（currPos == 0） && oddLeds）{

currPos = centerLed;

} else if（（currPos == 0） && （！oddLeds））{

currPos = centerLed - 1;

} else {

currPos--;

}

}

所以我們使用預期的方向（particleDir ），計算下一個應該點亮的LED，但是我們還必須考慮我們是否已經到達LED燈串的實際端點，或者我們的中心點，它們也作為每個虛擬串的結束。

一旦我們發現了這一切，我們會根據需要點亮下一個燈光：

if（particleDir） {

if（oddLeds） {

Pos1 = centerLed + currPos;

Pos2 = centerLed - currPos;

} else {

Pos1 = centerLed + currPos;

Pos2 = （centerLed -1） - currPos;

}

} else {

if（oddLeds） {

Pos1 = centerLed - currPos;

Pos2 = centerLed + currPos;

} else {

Pos1 = centerLed - currPos;

Pos2 = （centerLed -1） + currPos;

}

}

leds［Pos1］ = CHSV（currHue， 255，255）;

leds［Pos2］ = CHSV（currHue， 255，255）;

FastLED.show（）;

}

為什么要把它作為一個類？實際上，這非常簡單，并不需要在課堂上。但是我有未來計劃更新代碼以允許一次發生多個粒子，并且有些工作正在逆向而其他粒子正在進行中。我認為使用多個粒子進行自旋檢測有很多可能性。