手把手教你做一个非常酷的PoV显示器（附源码）

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-09-01 15:50 223阅读 0赞

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![ab25b34674b554eb8d95aa87febec801.gif][]

来源 | DF创客社区

作者 | Amal Shajan

今天为大家分享一个DIY产品，如下：

![edfc246e4b93d0f5a8cbf0b46f9d515b.png][]

前两天天我在浏览购物网站的时候，被一个购物清单吸引住了，

5个ATtiny13单片机售价1.5美元。

你敢相信，一个可编程的微控制器，只要0.3美元！于是我打算捡个便宜，买几个回来玩玩。

为了让买回来的ATtiny13不落在角落里吃灰，我上网搜索了 "ATtiny13 Arduino"的关键词，发现Arduino支持ATtiny13，所以我准备拿他搞些事情。

ATtiny13对库的支持有限，所以除了让它点亮几个LED之外，我暂时没有想到其他玩法。

正当我苦苦思索还能做什么时，突然想到了一个很久以前的项目。

那是一个使用ATtiny85的PoV显示器。

![254cfbfd47fc84e943152e01554e19a2.gif][]

（拍出来的效果会闪烁，眼睛看就不会）

PoV显示器基本上是一堆闪烁的LED，并有一些精心安排的延迟。而我发现ATtiny13和ATtiny85都有相同的引脚布局。

那么…… 嘿嘿，我也来做一个！

### 材料准备 ###

*  1 x ATtiny13
 *  5个3毫米的LED（也可以用5毫米的LED，3毫米的看起来更好，因为可以更靠近PCB）
 *  1个CR2032电池
 *  1个CR2032电池座
 *  1个滑动开关
 *  原型PCB或定制PCB
 *  电烙铁

> 什么是PoV显示器，它们是如何工作的？

人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间（1/16秒），光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。

比如你看一个正常的显示器，像素是以矩阵方式排列的，但在PoV显示器中，像素或者LED则是排列成一个阵列的。就像是你快速翻动小人书那边，由于视觉暂留效应，小人书的人会动起来，这边我们看到的，也不会是一排LED，而是一串字母或者是一幅图像。

![d696a88141299aed23c8a9b52df59684.gif][]

### Arduino IDE相关设置 ###

你可能正盯着ATtiny13，想知道 "我到底该怎样为这个东西编程，它又没有像Arduino那样的USB接口"。

好吧，要为这个微控制器编程，你需要另一个Arduino，Arduino Nano或Arduino Uno都可以。

下载并安装Arduino IDE。

用USB线将你的Arduino Nano / Uno连接到电脑上。

打开 `工具`\->`开发板`，选择你的主控板（注意选Uno/Nano而不是ATtiny13）。

现在我们需要将我们的Arduino转换成一个编程器。

在Arduino IDE中，打开`文件` \-> `示例` \-> `11.ArduinoISP` \-> `ArduinoISP`

![5073b62590acf7857c62a761cc36d929.png][]

并点击`上传`按钮。

如果上传成功，就可以用我们的Arduino为其他微控制器编程了。

现在我们还需要在Arduino IDE上安装ATtiny13的硬件包，因为IDE默认不支持ATtiny13。

打开`文件` \-> `首选项` \-> `附加开发版管理器网址`

![1218e7bad210c33e71ae17211e465638.png][]

然后粘贴上下面的链接：

`https://mcudude.github.io/MicroCore/package_MCUdude_MicroCore_index.json`

![0e602beea347d5a7c8b00586762cc19b.png][]

然后打开`工具` \-> `开发板` \-> `开发板管理器`。

从列表中找到`MicroCore`并点击安装。

![60bb1da5c9da3921ff14eb4064cf2f1e.png][]

ok，现在你就可以从Arduino IDE中选择到ATtiny13了。

选择`工具` \-> `开发板` \-> `MicroCore` \-> `ATtiny13`

我们需要在Arduino IDE中再改变一些选项，

打开`工具`，并设置以下值：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Option</th> 
   <th>Value</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Board</td> 
   <td>ATtiny13</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>BOD</td> 
   <td>2.7v</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Clock</td> 
   <td>9.6Mhz internal Osc.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Timing</td> 
   <td>"Micors Disabled"</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Port</td> 
   <td>Select Serial Port in which your Arduino is connected</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Programmer</td> 
   <td>Arduino as ISP (MicroCore)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![b922693a5de59faa0621902a5e9da1ac.png][]

### 对ATtiny13进行编程 ###

现在可以把ATtiny连接到我们的Arduino了。

把ATtiny连接到Arduino，如下所示（在ATtiny中，针脚1将用一个点`.` 标记。）

![0a57842c113cd6da39097bd5129c0b00.png][]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>ATtiny13 Pin</th> 
   <th>Arduino Pin</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>10</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>5</td> 
   <td>11</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>6</td> 
   <td>12</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>7</td> 
   <td>13</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>8</td> 
   <td>5v</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>Ground (GND)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![031f381df0cf67f0cca7cec0a70c847f.png][]

### 烧录引导程序到ATtiny13 ###

这是一个一次性的设置，不用在每次上传代码到ATtiny时都重复这个设置。

点击 `工具`\->`烧录引导程序`。

![7b79373995919cee9901af133daf3d88.png][]

这将把引导程序烧到ATtiny上，现在我们就可以用Arduino IDE把程序上传到ATtiny了。

### 上传PoV程序到ATtiny ###

在Arduino中新建一个程序。

复制代码并将其粘贴到新创建的程序中。

// https://github.com/B45i/Tiny-PoV
    // App to calculate array values: https://pov-display-calc.vercel.app/
    // Preact app source: https://github.com/B45i/pov-display-calc
    
    #include <avr/pgmspace.h>
    
    #define DELAY_TIME 1
    #define CHAR_BREAK 2
    
    uint8_t leds[] = { 0, 1, 2, 3, 4 };
    uint8_t keys[] = { 1, 2, 4, 8, 16 };
    
    void setup() {
      for (uint8_t i = 0; i < 5; i++) {
        pinMode(leds[i], OUTPUT);
      }
    }
    
    const PROGMEM uint8_t alphabets[][5] = {
      { 0, 0, 0, 0, 0 },       // Space
      { 30, 5, 5, 30, 0 },     // A
      { 31, 21, 21, 10, 0 },   // B
      { 14, 17, 17, 10, 0 },   // C
      { 31, 17, 17, 14, 0 },   // D
      { 31, 21, 21, 17, 0 },   // E
      { 31, 20, 20, 16, 0 },   // F
      { 14, 17, 19, 10, 0 },   // G
      { 31, 4, 4, 4, 31 },     // H
      { 0, 17, 31, 17, 0 },    // I
      { 0, 17, 30, 16, 0 },    // J
      { 31, 4, 10, 17, 0 },    // K
      { 31, 1, 1, 1, 0 },      // L
      { 31, 12, 3, 12, 31 },   // M
      { 31, 12, 3, 31, 0 },    // N
      { 14, 17, 17, 14, 0 },   // O
      { 31, 20, 20, 8, 0 },    // P
      { 14, 17, 19, 14, 2 },   // Q
      { 31, 20, 22, 9, 0 },    // R
      { 8, 21, 21, 2, 0 },     // S
      { 16, 16, 31, 16, 16 },  // T
      { 30, 1, 1, 30, 0 },     // U
      { 24, 6, 1, 6, 24 },     // V
      { 28, 3, 12, 3, 28 },    // W
      { 17, 10, 4, 10, 17 },   // X
      { 17, 10, 4, 8, 16 },    // Y
      { 19, 21, 21, 25, 0 },   // Z
      { 31, 17, 31, 0, 0 },    // 0
      { 18, 31, 16, 0, 0 },    // 1
      { 29, 21, 23, 0, 0 },    // 2
      { 21, 21, 31, 0, 0 },    // 3
      { 7, 4, 31, 4, 0 },      // 4
      { 23, 21, 29, 0, 0 },    // 5
      { 31, 21, 29, 0, 0 },    // 6
      { 1, 1, 31, 0, 0 },      // 7
      { 31, 21, 31, 0, 0 },    // 8
      { 23, 21, 31, 0, 0 },    // 9
    };
    
    void displayLine(uint8_t line) {
      for (uint8_t i = 0; i < 5; i++) {
        digitalWrite(leds[i], (line & keys[i]) == keys[i]);
      }
    }
    
    void displayLetter(uint8_t n) {
      for (uint8_t i = 0; i < 5; i++) {
        displayLine(pgm_read_word_near(alphabets[n] + i));
        delay(DELAY_TIME);
      }
      displayLine(0);
    }
    
    void displayString(char *s) {
      for (uint8_t i = 0; i < strlen(s); i++) {
        uint8_t index;
    
        if (s[i] == ' ') {
          index = 0;
        } else if (isalpha(s[i])) {
          index = (uint8_t)toupper(s[i]) - 64;
        } else if (isdigit(s[i])) {
          index = (uint8_t)(s[i]) - 21;
        }
    
        displayLetter(index);
        delay(CHAR_BREAK);
      }
    }
    
    void loop() {
      displayString("HELLO 123 ");
    }

如果你想改变显示的文本，可以修改最后一行。

`displayString("HELLO 123 "); // 替换成你想要显示的文本`

根据你要使用的电机的速度，你可能还需要调整代码，更新变量`DELAY_TIME`和`CHAR_BREAK`。

#### 代码解释 ####

你可能会盯着这段代码思考，一些随机数怎么样能代表一个字符，我们如何用它们来正确地闪烁LED？

我们可能对使用数组来表示字符和图像比较熟悉，像类似这样：

int a[][5] = {
        {0, 1, 1, 0, 0},
        {1, 0, 0, 1, 0},
        {1, 1, 1, 1, 0},
        {1, 0, 0, 1, 0},
        {1, 0, 0, 1, 0},
      };
    
      for (int i = 0; i < 5; i++) {
        for (int j = 0; j < 5; j++) {
          digitalWrite(LEDs[j], a[j][i]);
        }
      }

但是，这种方法会占用大量的内存，而且我们还必须使用多个循环来迭代它们。

现在，对于没有多少处理能力的ATtiny13来说，这并不是一个好方法。

### 标记的枚举法 ###

我们不使用矩阵来表示一个字符，而是使用一个数组来表示它。

PoV显示器有5行和5列，所以我们可以使用一个长度为5的数组。

该数组中的每个元素将告诉我们是否需要打开某个特定的LED。

我们给每个LED分配一个数字（枚举），这些数字都是2的幂级数。

![b4be9fa711a34601cf6dc8b739811e4d.png][]

这些数字有一个特点，用他们组合，所产生的每一个数字的方式是唯一的。

比如：如果我们把2、4和8相加，就会得到14，而这些数字的其他组合不会产生14。

如果一个LED是关闭的，我们用0来表示它。

让我们来看看我们如何表示字母 "A"。

![ac5699c24aa513f0d592e1d6a7884381.png][]

在第一列中，我们必须关闭LED1并打开所有其他的LED。因此，我们可以用`0（LED1关闭）+2+4+8+16=30`表示。

数组中的其他元素将是：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>列</th> 
   <th>值</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>第1列</td> 
   <td>0 + 2 + 4 + 8 + 16 = 30</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>第2列</td> 
   <td>1 + 0 + 4 + 0 + 0 = 5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>第3列</td> 
   <td>1 + 0 + 4 + 0 + 0 = 5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>第4列</td> 
   <td>0 + 2 + 4 + 8 + 16 = 30</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>第5列</td> 
   <td>0 + 0 + 0 + 0 + 0 = 0 (所有LED全不亮)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![0987279306a07def2febc2c3bc3bff06.png][]

我们如何根据这些数字来开启和关闭LED？

很简单，你对数字和LED的枚举进行按位与运算（只有对应的两个二进位都为1时，结果位才为1），如果结果是枚举，我们就需要打开相应的LED。

拿数字30来举个例子：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>运算</th> 
   <th>结果</th> 
   <th>LED状态</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>30 &amp; 1 == 1</code></td> 
   <td>false</td> 
   <td>关闭LED1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>30 &amp; 2 == 2</code></td> 
   <td>true</td> 
   <td>点亮LED2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>30 &amp; 4 == 4</code></td> 
   <td>true</td> 
   <td>点亮LED3</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>30 &amp; 4 == 8</code></td> 
   <td>true</td> 
   <td>点亮LED4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>30 &amp; 16 == 16</code></td> 
   <td>true</td> 
   <td>点亮LED5</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![c819edf4a6cfe090bb5e3ec5f3027079.png][]

> 30二进制是`11110`

这个概念通常被称为标记的枚举。

你可以添加更多的字母和数字。

手动生成这些数组是很难的，所以我做了两个应用程序方便大家更好更快地生成数组。

第一个是用Preact编写的，它是专门为这个项目制作的，最多支持5个LED。

![dd21ee6dd192b5e9d8dbf0ea9d152e21.png][]

地址：`https://pov-display-calc.vercel.app/`

第二个是用Angular编写的，它可以支持n个LED。

![1efcf25040292f93b8678b83846603d5.png][]

地址：`https://po-v-display-calculator.vercel.app/`

你也可以用这俩个网页来为其他PoV项目生成代码。

只要使用这些应用程序生成数组，并将代码添加到程序中的数组即可。

### 建立PoV显示电路 ###

PoV显示电路是相当简单的，可以用下面的电路图来连接电路。

![f54a2a122eda55ca32d6f19143e8c559.png][] ![69e5e1e1e0a04aa3dbc69aaaadc132f5.png][]

你可以使用原型电路板来焊接电路。

我已经为这个电路设计了一块PCB。如果你使用的是PCB，那么你就不用做任何布线，只需焊接元件就好了。

**PCB文件可以在文末下载。**

焊接好所有部件，加入电池，打开开关，把它连接到可以旋转的东西上，比如一个微型电机甚至风扇（别忘了根据角速度调整代码中的延迟，这一块儿可能需要一些试验）。

好了，现在你就有一个元件总成本不到1美元的PoV显示器了，试试效果怎么样吧！

祝你玩得开心！

原文链接：

https://www.hackster.io/B45i/make-a-pov-display-with-attiny13-for-1-e94b25

**免责声明：**本文素材来源网络，版权归原作者所有。如涉及作品版权问题，请与我联系删除。

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[d696a88141299aed23c8a9b52df59684.gif]: /images/20220829/566f77cac069469099b703ab85d39500.png
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[60bb1da5c9da3921ff14eb4064cf2f1e.png]: /images/20220829/cd96e610083e40a4b341c860eca3f1f5.png
[b922693a5de59faa0621902a5e9da1ac.png]: /images/20220829/3573e585e6284fa3b09332d34d991ff6.png
[0a57842c113cd6da39097bd5129c0b00.png]: /images/20220829/d3c41acaa7d84c7f92bb93e4b68b0174.png
[031f381df0cf67f0cca7cec0a70c847f.png]: /images/20220829/b2952e7d13214c47bb96b2dc89566636.png
[7b79373995919cee9901af133daf3d88.png]: /images/20220829/fa9b4f0d807f4bc6bbaafac056986253.png
[b4be9fa711a34601cf6dc8b739811e4d.png]: /images/20220829/7a6f609ef63944caba0e7b87d5591838.png
[ac5699c24aa513f0d592e1d6a7884381.png]: /images/20220829/ac153e1a7b1f40f294246fe3e4df6d52.png
[0987279306a07def2febc2c3bc3bff06.png]: /images/20220829/8e96e499d6d544a6ac4f8c848d5c907f.png
[c819edf4a6cfe090bb5e3ec5f3027079.png]: /images/20220829/2e38cd32f5454912a8e4ff4f2a3d7102.png
[dd21ee6dd192b5e9d8dbf0ea9d152e21.png]: /images/20220829/2a2a3e602c534b0697091e6003e249c4.png
[1efcf25040292f93b8678b83846603d5.png]: /images/20220829/815f45958c7b4c4a8641577749daa781.png
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[69e5e1e1e0a04aa3dbc69aaaadc132f5.png]: /images/20220829/0d16460329c042e7affb6d56f398142f.png
[27584b47b309861b9789ac120909d351.png]: /images/20220829/2819433f086e41b2957f5210955a154b.png