Android Things创客DIY第五课-硬件开发案例教程-PWM调色-触摸开关-数码管显示-OLED显示

2018-02-27 11:20:29来源:https://www.jianshu.com/p/3c856cd12869作者:李雷鸣人点击

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Android Things开发,离不开硬件的DIY组合,本例来介绍一些好玩的硬件模块的使用。如果你手上有Google派发的NXP开发板,或者已有树莓派3B,那么就可以开始你的Android Things创客DIY之旅了。

案例代码在Github上开源:https://github.com/sysolve/androidthings-moreDisplaySamples

在入门开发配件包中,有提供红、绿、蓝三色的LED,那么我们是不是可以通过三种颜色的组合,显示我们需要的颜色呢?答案是肯定的。如下图连接三种颜色的LED。




使用入门配件包中的三种颜色的LED显示彩色

仅仅能让三种颜色亮起来是不够的,我们需要分别控制每种颜色的亮度,通过三种颜色的比例,才能达到显示所需颜色的效果。

对LED的亮度控制,可以通过控制电流的方式,但一是不方便数字电路动态调节,二是亮度和电流的关系不是线性的,电流过小或过大时LED的颜色还会产生色差。所以通常不用电流来调节LED的亮度。

我们通常会采用PWM来调节LED的亮度,通过改变对LED供电的占空比来改变亮度。也就是说,我们的LED灯不是一直亮的,二是间歇的亮、暗、亮、暗,通过控制亮和暗的时间比例来调节亮度。只要我们切换的比较快,是看不出来灯是在闪烁切换的,一般要求频率>60Hz。本例中,我们设置为100Hz。


PeripheralManagerService service = new PeripheralManagerService();


pwmRed = service.openPwm(BoardSpec.getInstance().getPwm(0));


pwmRed.setPwmDutyCycle(30);   //percent, 0-100
pwmRed.setPwmFrequencyHz(100);
pwmRed.setEnabled(true);


在上面的代码中,我们设置了红色LED,使用第一个PWM脚(PIN_12)。

我们将刷新频率(PwmFrequencyHz)设置成了100Hz。

占空比是30:70,即PwmDutyCycle=30,相当于LED我们显示了30%的亮度。

同样我们可以将绿色LED连接在第二个PWM脚上(PIN_33)。

之后是蓝色LED,这时候问题来了,我们的开发板(无论是树莓派3B还是NXP Pico)只有2个PWM脚!

这时候当我们了解了PWM的原理,我们可以用GPIO,做一个SoftPWM,也就是说,通过程序设置GPIO为高电平,持续一段时间a,再设置为低电平,再持续一段时间b。a:b就是我们前面说的占空比。a+b就是我们一个周期的时间,而1秒/(a+b)就是我们设置的刷新频率。

我们可以试算一下,100Hz的刷新频率,即a+b=1000毫秒/100=10毫秒。那么要设置PwmDutyCycle=30,即a=3毫秒,b=7毫秒。毫秒级的GPIO控制,在Android Java层面还是可以胜任的,那么我们就可以动手写我们的SoftPwm了。具体代码可以参见Github上的源码,这里不再详述。





面包板连线图

代码中增加了一个触摸按钮模块,切换三色灯全亮还是渐变两种显示模块,按钮模块功能和按键一样,都是通过GPIO输入信号,模块需要接3.3V或5V电源,GND和一个GPIO,例子代码中我们接在PIN_40上。

下图是三种颜色的灯全亮的效果。




彩色现实的效果

下图是颜色渐变显示的效果,做个纸筒套在上面,颜色从纸反射出来,混色的效果更好。




可以套个纸筒,反射的颜色会混合在一起

如果没有入门开发配件包,或者觉得使用3个LED连接电阻比较麻烦,那么我们可以用一个三色LED模块,其实就是集成了三色LED和电阻的模块,效果如下图。




使用一个全彩LED模块更方便

模块和电路原理图如下:




全彩LED模块的结构,相当于集成了红绿蓝三个LED

本例中,我们还引入了一个四色数码管模块,当按下触摸按钮时,我们会显示按下按钮的次数。




数码管显示模块

接线很简单,VCC连接到+5V,GND接开发板的GND,CLK连接到开发板的PIN38,DIO连接到开发板的PIN36即可。




4位数码管模块连接图

控制显示的代码也很简单:


mSegmentDisplay =new NumericDisplay(


        BoardSpec.getInstance().getGpioPin(BoardSpec.PIN_36),         //DIO: Data


        BoardSpec.getInstance().getGpioPin(BoardSpec.PIN_38)          //CLK: Clock


);


mSegmentDisplay.setBrightness(1.0f);  //设置亮度


mSegmentDisplay.setColonEnabled(true);  //是否显示冒号


mSegmentDisplay.display("1234");  //显示数字


本例中,我们还引入了一个OLED显示模块,可以显示128*64个像素点,我们可以用它来显示图形和文字。




OLED显示模块

模块采用IIC接口,估连接到开发板的IIC接口即可,连接图如下:




OLED显示模块

为不影响案例代码在未连接OLED模块时正常运行,OLED显示的代码目前是注释掉的,连接好模块,将代码取消注释即可。


//要显示OLED显示屏,先连接好开发板到OLED屏的IIC连接线,再取消下面行的注释。开启OLED显示屏,会导致蓝色灯显示闪烁


//oledScreen = new OledScreen(this);


例子参照官网Samples代码,有三种显示演示:显示变化的点,显示十字交叉线,显示移动的小花图片,按下触摸按钮会在三种模式切换。




本例中使用到的模块

如需要本例中使用到的以上四种模块,可以从淘宝购买:https://item.taobao.com/item.htm?id=564533484773

树莓派3B开发板和NXP Pico开发板均适用。

如果你还没有开发板,那么可以从这里购买树莓派3B和入门配件套装:https://item.taobao.com/item.htm?id=564158582078








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