PCB圖如下：

描述

矩陣電腦側面板

介紹

該項目使用帶有 NodeMCU ESP8266 的 PCB 板，編碼用于控制 216 個 NeoPixels，它使用來自 Matrix 特許經營權的著名“下雨代碼”動畫來動畫計算機塔的側面。

NeoPixel 控制板是一種模塊化、可定制的 PCB 分線板，用于通過用戶輸入選項控制多條 NeoPixels，以通過電位計控制顯示器的速度和亮度，并通過按鈕控制動畫模式。

該項目的 GitHub 存儲庫，包括 PCB Gerber 文件和代碼，可在此處獲得：https://github.com/WillDonaldson/NeoPixel_Control_Board

補給品

材料

1x PCB（見下一節的評論）

1x NodeMCU ESP8266

1x 74AHCT125 芯片

2x 10K 歐姆電阻

4x 470 歐姆電阻

2x 1N4001 二極管

1x 1000uF 電解電容

12x M3 20mm 螺栓

1 個 DC 桶形插孔母頭和公頭連接器（推薦 5A 額定值而不是更常見的 2.5A 額定值）

1x ON/OFF 開關（可選）

1x 瞬時按鈕（可選）

2x 10K Ohm 電位器（可選）

2 個 2 針 JST-VH 母頭和公頭連接器（可選）

4 個 3 針 JST-VH 母頭和公頭連接器（可選）

用于電纜管理的 Zipties（可選）

5m 條 WS2812B NeoPixels（60 個 LED/米）

2x 40 厘米 x 40 厘米黑色亞克力 3 毫米（尺寸會因您的電腦而異）

1x 40 厘米 x 40 厘米白色漫射丙烯酸 3 毫米板（尺寸會因您的 PC 而異）

丙烯酸膠或強力膠

各種電器配件：電線、焊錫、熱縮管

帶有一個 5V 和 GND 引腳可用電源的計算機。或者可以繞過內置電源，通過傳統的 5V 5Amp 電源為電路供電

工具

激光切割機（可選但推薦）

烙鐵

M3 螺栓的內六角扳手

其他工具：剝線鉗、剪刀

PCB制造

我在 Fusion 360 電氣中設計了這個 PCB，在下一節中您可以看到電子原理圖。為了制造電路板，我將 Gerber 文件發送到 www.pcbway.com 上的 PCBWay（免責聲明：我發布的有關此構建過程的 YouTube 視頻由 PCBWay 贊助）。

從 GitHub 存儲庫下載最新的 Gerber 文件 zip 版本。截至發布（2021 年 12 月 12 日），最新版本為 v1-2-0。這個 zip 文件可以直接上傳到 PCB 制造網站，保留默認選項。https://github.com/WillDonaldson/NeoPixel_Control_Board/tree/main/gerber-files

組裝 PCB 時，您會在上面的圖片中注意到，我在 PCB 上標記了不同電阻器、二極管、芯片和其他組件所在位置的所有標簽。

電路組裝

如上一節所述，本節第一張圖為電子原理圖。這可以在組裝電路時作為參考，盡管我已盡力將所有組件直接標記在 PCB 上，以便您在組裝電路時可以直接按照板上的標記進行操作。

激光切割燈箱

要構建燈箱，我們需要幾塊激光切割的亞克力。這些組件已根據我的 PC 機箱的尺寸進行建模，因此您可能需要調整尺寸以適合您的尺寸。所有用于激光切割的 .svg 文件都可以在 GitHub 上找到：https://github.com/WillDonaldson/NeoPixel_Control_Board/tree/main/examples/matrix-computer-side-panel/laser-cut-files

用 3 毫米黑色亞克力剪下 1 份“character-panel.svg”

用 3 毫米黑色亞克力剪下 1 份“solid-panel.svg”

從 3 毫米白色漫射亞克力材料中剪下 1 份“solid-panel.svg”

用 3 毫米黑色亞克力剪出 11 份“spacer-grid-1.svg”

從 3 毫米黑色亞克力中剪下 2 份“spacer-grid-2.svg”

對 NeoPixels 的評論

在我們開始組裝側面板之前，我想分享一些使用 NeoPixels 的技巧。可以在此處找到完整的參考指南，這是我強烈建議您查看的資源：https://learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberguide?view=all

NeoPixels 的縮寫總結是它們是一條 RGB LED，每個 LED 都有自己唯一的地址。擁有唯一地址意味著所有 LED 都可以連接在同一條數據線上，因為每個 LED 只會監聽直接發送給它的消息。

在切割 NeoPixel 燈條時，我建議不要在銅墊中間切割，而是在銅墊上方切割并犧牲鏈中的下一個 LED，因為較大的墊將使焊接更容易（見上圖）。

此外，請確保觀察數據傳輸的方向（如每個 LED 旁邊的箭頭所示）。反轉數據傳輸方向將阻止以下 LED 亮起（如上圖第二張所示）。

制作燈箱

激光切割后，組裝構成間隔網格的 13 塊，如上圖所示。組件壓合在一起，然后可以用丙烯酸膠或強力膠固定到位。請注意，“spacer-grid-1.svg”的一端有一個孔，而另一端沒有。這些孔用于將電線穿過，在組裝網格時應以交替方式安裝。間隔網格有兩個目的：首先，確保光在白色層中很好地擴散（如果 LED 太靠近，則會出現可見的白點），其次，確保光不會從一列溢出到相鄰的列（從而破壞下雨代碼效果）。

網格組裝好后，可以粘在從 3 毫米黑色丙烯酸切割而成的“solid-panel.svg”的中心。該組件構成燈箱的后面板。NeoPixel 條應切割成 18 個 LED 的 12 個部分，以連接它們，剝離粘合劑層并將條插入激光切割網格之間。請注意，LED燈帶按上圖所示的S形圖案組裝，藍色和紅色箭頭指示數據傳輸方向。

安裝側面板

此步驟特定于我的特定計算機，因此請根據需要修改步驟。我取下側面板并擰下現有的透明面板，然后插入 3 層亞克力：首先是切割字符的面板，然后是白色漫射層，然后是帶有 LED 和亞克力墊片的燈箱層。我使用 M3 螺栓將亞克力面板固定到 PC 框架上現有的安裝點。

我還在側板上鉆了 3 個孔來添加兩個電位器和瞬時按鈕。

為了給電路供電，我使用了一個插入 850W 電源的 6 針 MOLEX 連接器。對于下雨代碼動畫，一次只打開幾個 LED，因此電流消耗最小。但是，如果您將所有 LED 一次打開到不同的 RGB 值，則總電流消耗約為 4.32 安培（= 216 個 LED * 20mA 平均電流/LED）。如果您有較小的電源和/或想要點亮所有 LED，我建議使用直接連接到墻壁的單獨電源為 LED 供電，因為對小型計算機電源施加太大壓力可能會對性能產生負面影響您的計算機。

在 Arduino IDE 中對 ESP8266 進行編程

假設您安裝了 Arduino IDE 軟件，我們可以對 NodeMCU ESP8266 微控制器進行編程。

不幸的是，Arduino IDE 無法與 ESP8266 一起運行，我們需要先執行幾個配置步驟：

添加 ESP8266 擴展。單擊以下內容：文件>首選項>其他董事會經理>并添加以下消息：https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

下載 ESP8266。單擊以下內容：工具 > 板 > 板管理器 > 查找并下載 ESP8266

選擇板。單擊以下內容：工具 > 開發板 > NodeMCU1.0 (ESP-12E)

選擇端口。單擊以下選項：工具 > 端口 > COM_

通過運行閃爍草圖驗證成功。點擊以下。文件 > 示例 > 基礎 > 閃爍 > 上傳

最后，我們要添加 NeoPixel 庫來導入一些有用的工具和功能。

單擊以下內容：草圖 > 包含庫 > 管理庫 > 搜索并安裝：Adafruit_NeoPixel

演示代碼

GitHub repo 上提供了使用自定義 PCB 的示例代碼：https://github.com/WillDonaldson/NeoPixel_Control_Board/tree/main/examples/neopixel-demo

要分解代碼，有 3 個示例。

1) debounce_switch_demo.ino

此代碼顯示了帶有中斷服務程序 (ISR) 和信號去抖濾波器的瞬時按鈕的操作。瞬時開關連接到外部上拉電阻，因此它通常會讀取 HIGH 信號。每次狀態下降到LOW時都會調用buttonISR()函數，表示用戶已經按下了按鈕。但是，如果信號有噪聲，則單個按鈕按下可能會被測量為多次，從用戶體驗的角度來看，這是不可取的，因此包含 0.2 秒的 debounce_delay 閾值以忽略這些錯誤的、有噪聲的讀數。

2) two_potentiometers_esp8266_demo.ino

與基于 Arduino 的板不同，NodeMCU ESP8266 只有一個模擬輸入引腳。為了能夠使用 2 個電位器，我們需要一種方法來打開電位器“ON”，同時忽略另一個電位器，反之亦然。這個示例程序演示了如何使用一對充當單向門的二極管來實現這一點，并在我們想要忽略或傾聽它們時分別將電位計上的引腳拉低或拉高。

3）neopixel_demo.ino

該程序將之前的兩個程序合二為一，提供了多種用戶輸入選項，并且還基于 Adafruit NeoPixel 庫創建了幾種不同的 LED 動畫。用戶可以使用瞬時按鈕切換不同的動畫，并使用兩個電位器調整速度/亮度。

矩陣動畫代碼

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我們現在已經準備好將所有內容整合到最后一個軟件中：matrix-raining-code.ino

此代碼使用我編寫的movingPixel() 函數創建下雨代碼動畫。不幸的是，由于 LED 的 S 形接線（如步驟 5 中詳述），創建下雨動畫有點棘手，因為每個偶數列的數據傳輸方向“向上”，而每個奇數列“向下”。為了解決這個問題，movingPixel() 函數使用以下條件檢查列是偶數還是奇數：

if((col % 2) == 0){} // 是偶數列

else{} // 是奇數列

然后相應地調整“雨”的方向。

我鼓勵你玩轉變量，調整速度、顏色，甚至圖案！讓我知道你創造了什么！

代碼

https://github.com/WillDonaldson/NeoPixel_Control_Board

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