視覺享受！用Raspberry Pi實現(xiàn)圣誕樹燈光秀

這個項目需要用Raspberry Pi來驅(qū)動8個交流插座，同時這些插座會與圣誕樹照明燈相連。為了使燈光有動態(tài)變化，這里用的是可編程RGB LED燈。我可以用Raspberry Pi生成聲音來控制這些LED的顏色，所以這個設計采用的是Raspberry Pi而不是Arduino控制器。

第一步：準備材料

先說明一下的材料是我設計時用到的，可依據(jù)自身情況做改變。

控制器部分：

1、Raspberry Pi

·SD卡

·USB WiFi網(wǎng)卡

2、5V SainSmart 8通道SSR模塊板

·需要防止機械繼電器的開關(guān)按鍵聲影響到SSR，此模塊板每個SSR有2倍的放大作用，足以支持所有的圣誕樹燈點亮。

3、跳線

4、JST SM插頭與插座

5、32英尺導線（或者四根8英尺線）

6、8根延長線

7、2個電源接線板

8、電源板

9、電源

·一個5V，3A或者更大的電源，用來驅(qū)動LED和Pi

·一個5V，1A或者更大的電源，用來驅(qū)動SSR模塊

10、外殼

11、揚聲器

LED燈部分：

1、12mm RGB LED燈（AdafruitWS2801可允許Pi產(chǎn)生脈沖來控制LED）

2、固定LED的塑料ABS薄片

3、反射LED燈的Lexan薄片

4、黑色噴漆

5、白色噴漆

6、木塊

圣誕樹：

1. 白色100 light strand x 4

2. 白色 50 light strand

3. 紅色 100 light strand x 2

4. 綠色 100 light strand x 2

5. 藍色 100 light strands x 2

第二步：調(diào)試Raspberry Pi

在接線之前，需要對Pi進行測試，確保所有元件都保持連接。調(diào)試過程還需要在裝配外殼和連接監(jiān)視器和鍵盤之前。

另外需要在Pi上安裝AdaFruit的Occidentalis操作系統(tǒng)，然后進行以下步驟：

1） 配置PI啟動命令提示符（不是GUI界面）

2） 設置無線網(wǎng)絡接口

3） 安裝Telnet和FTP服務器

4） 安裝Pygame

上述安裝設置指令可以在網(wǎng)上搜索，有大量樹莓派資源可利用。

第三步：裝入機殼

對如何建立該外殼不做詳細的介紹，因為它只是一個木制的箱子。在外殼的兩端鉆1.5“直徑。所有的延長線，星線從右邊的孔穿過，左邊的孔是通過電源板和音頻輸出走線。

最先安裝的是的電源板和RaspberryPi，為Pi提供電壓的是5V變壓器（綠色部分）。

Pin2 = 5V，Pin6 接地。

一旦連接上電源和PI將啟動并可以通過Telnet按照先前的步驟的安裝。

第四步：連接Raspberry Pi和繼電模塊

斷掉所有電源（電源和PI），連接5V電壓至底部的兩個外部電源連接器。我把這一個專用的5伏電源連接到電源板，這使Pi沒有驅(qū)動繼電器的全負荷，還可以驅(qū)動晶體管與外部電源繼電器。

現(xiàn)在通過GPIO7確定GPIO0的位置。在這塊B型板上：

GPIO0 = Pin 11

GPIO1 = Pin 12

GPIO2 = Pin 13

GPIO3 = Pin 15

GPIO4 = Pin 16

GPIO5 = Pin 18

GPIO6 = Pin 22

GPIO7 = Pin 7

接地腳為Pin 6， Pin 9， Pin 14， Pin 20， Pin 25

由于SSR模塊的連接是固定了的，我把每個跳線修剪到合適的長度，以匹配這些元件的間距。連接所有8個輸入通道，以及Pi的接地腳。

每個通道有一個LED對應SSR模塊，當GPIO高電平時LED被點亮。做一個簡單的測試程序來檢查所有的連接，附上test.py，每個GPIO-7設置兩秒鐘高電平。

第五步：切割和準備延長線

每根延長線切斷插頭端留下連到插槽的最大可用長度，這樣可允許其延伸到樹的頂端。在脊髓分裂導線的端部開切割塑料保持兩個連在一起的薄片。

用筆標記在每個插槽末端分別標記數(shù)字1到8，這樣可以很容易地確定哪個插座對應SSR模塊通道。我們還需要一個插頭和一些額外的導線進行下一步。

第六步：連接交流電延長線

下一步會勾住SSR模塊的輸出端和8條延長線。因為導線的數(shù)量很容易混淆，所以我用配電塊、訂書機要將這些東西定位。

然后斷電，切斷上一步的插頭端，并且將其插到電源板。電源板的另兩端分別連接頂部和底部的配電塊，同時將這兩端釘住。

現(xiàn)在連接上個步驟的切斷的延長線。這次的設計里外殼有一個1.5英寸的孔可讓所有的線都穿出來，所以綠色的部分是其中的一個跳線，與接線板和SSR模塊的輸出端相連。為完成此電路的設計，我們需要一根更短的導線（圖中藍色部分）來連接來其他；接線板與SSR模塊。隨后修剪保持整齊。

第七步：測試交流電系統(tǒng)

我用僅僅1美元的夜燈裝在所有延長線上，然后進行測試。用之前測試SSR模塊的測試程序再次測試，確保每個燈連接到位。

燈盒表明每個條線可通過0.34A的電路，把兩個彩燈色套在一起也只是0.68A。這遠低于75 – 200V，2A的SSR級別，盡管如此我還是要仔細檢查對SSR模塊保險絲焊接到板。

第八步：設計星形

第一步設計了可打印的模板，現(xiàn)在可用來幫助木質(zhì)框架和塑料定型?？s放后打印模板至合適的尺寸，我用一塊4.25×0.125英寸的木材。

將模板放在表面，定住兩塊木頭，如圖片褐色部分。當兩木塊邊緣接觸后，用膠進行粘合。然后用一張薄木片將這兩塊木塊進行調(diào)整，粘在星形上。

由于制作方法的需要，我不得不在每個接頭膠干燥之前等待幾個小時，才進行下一個。整個星形完成后，我用石膏板填充空隙。然后在星形內(nèi)部粘上一些小塞子，以使LED組件在插入時位置固定。

將組裝好的星形放在Lexan板上，按星形切割Lexan，之后檢查它是否適合放在木框內(nèi)，然后用2層白噴漆噴在Lexan一面，晾干24小時。

為了隱藏Lexan星形和木框架的蓋子，需要用一個0.25英寸木條減少它的形狀和“封頂”框架與輕蓋的間隙。最后用木棍/木釘將星形附著到樹頂。

第九步：制作LED造型

使用相同的模板以形成木質(zhì)星，切斷ABS塑料片到合適尺寸，能夠插入木星即可。

然后在此使用此模板進行鉆孔，總共有25個LED孔。Adafruit的 LED外面有硅酮，所以他們最好鉆成成12mm的孔。

在星形外圍做工作后，移動到內(nèi)部完成作品。在我的計劃還有LED位置接線如圖所示數(shù)值在，1表示第一個LED連接器。

第十步：設計星形LED延長線

接下來準備設計一個8英尺電纜，可從外殼延伸到樹頂上的星形。

修剪4個長度相等的8英尺電線，其中一端用電工膠帶捆綁在一起，以保持整齊。

在捆綁的導線任意一端焊接到JST連接器，使外殼和星形連接。確保按正確的順序，使導線在相應的位置，插入到星形后，藍色/綠色/黃色/紅色分別與其他線匹配。用萬用表檢查電線是否接線正確。

第十一步：連接星形與樹莓派

現(xiàn)在需要在外殼內(nèi)設計一個插座，以便星/延長線插入。

紅色= 5V；藍色=接地

可以在JST連接器端子的兩條線上接通電源，RaspberryPi的電源也需連接。

其他兩個連接：

黃色= 數(shù)據(jù)=MOSI = PIN19

綠色=時鐘=SCLK=PIN23

依據(jù)Adafruit的教程布線。兩個跳線電纜兩端剝?nèi)テ?，這樣他們可以焊接到JST連接器。

第十二步：測試LED

在LED星形連到Pi之后，運行一個簡單地測試程序，來保證這些燈能正常發(fā)光。大部分程序代碼都來自AdaFruit Tutorial，包括網(wǎng)站論壇的帖子。在測試過程中LED的顏色會從純藍色變?yōu)榧t色。

第十三步：連接揚聲器，蓋上外殼

安裝揚聲器，用RaspberryPi來控制，插入電源板。簡單的驅(qū)動揚聲器音量調(diào)節(jié)旋鈕可進行音量調(diào)節(jié)。

因為在這里我想看到外殼內(nèi)部的情況，所以我安裝了一塊8.5×11玻璃在蓋頂部。外殼的很大一部分區(qū)域有110 VAC暴露，所以需要進行安全防護。

第十四步：將燈掛在樹上

為了以產(chǎn)生不同的效果/影響，我選擇不同的通道布置。

第十五步：載入音樂、軟件及程序

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