灰阶光立方 最少硬件资源 程序可扩展

createskyblue

说明

亮点1 多阶灰度模拟，用最少的资源做出灰阶光立方
亮点2 可以使用串口通讯通过光立方的密度、亮度、闪烁频率直观地显示出CPU占用率（可惜视频拍不出这个效果，想感受得自己做一个）

通过合理调整扫描间隔实现灰度显示，定时器不足采用软件模拟所以存在一定的缺陷：

缺陷1 更精细的灰阶需要牺牲刷新率换取
缺陷2 使用了所有可以用的io驱动，只可以周期性地进行串口通讯交换数据

视频演示

https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y137YX/

引脚定义

程序

1. /*
   
2.   +创天蓝编写 1281702594@qq.com  采用CC协议
   
3.   +关于串口通讯
   
4.   -当需要时，光立方驱动程序会向上位机发送指令“get”，当上位机收到get后可开始传送cpu使用率(0-100)
   
5.   -默认2000ms光立方发送一次刷新请求
   
6.   -串口通讯超时默认为1500ms
   
7.   -请求状态下向光立方发送串口指令"120"会软重启光立方
   
8.   +倘若通讯超时 将清空显示，如果希望通讯超时后显示随机内容请把SerialReadCMD()函数中最后一处出现的"p=0;"改为"p=random(0,100);"即可
   
9.   +支持更改光立方大小 默认大小4x4x4 把4改为你想要的即可
   
10.   -如果光立方分辨率高于4x4x4需要修改LightCube()函数，因为arduino某些型号并不能直接驱动高于4x4x4的光立方
    
11.   -不过不用担心，修改方式很简单，把IO控制的两行代码改成控制所需要的控制寄存器的代码就好
    
12. */
    
13. int cube[4][4][4];
    
14. int layer[4] = {A5, A4, A3, A2}; //光立方的引脚
    
15. int column[4][4] = {
    
16.   A1, A0, 13, 12,
    
17.   8,  9,  10, 11,
    
18.   4,  5,  6,  7,
    
19.   0,  1,  2,  3
    
20. };
    
21. 
    
22. byte LightCycle = 0;
    
23. int p = 0;
    
24. byte pw;
    
25. unsigned long DisplayerTime = 0;
    
26. unsigned long RandomCoolTime = 0;
    
27. unsigned long SerialReadCMDTimeOut = 0;
    
28. void (*resetFunc)(void) = 0;
    
29. 
    
30. void BootLogo() {
    
31.   cube[3][3][3]=255;
    
32. 
    
33.   }
    
34. 
    
35. void setup() {
    
36.   randomSeed(analogRead(A0));
    
37.   SetupCubePin();
    
38.   CleanCube();
    
39.   BootLogo();
    
40.   LightCube();
    
41.   //Serial.begin(115200);
    
42. }
    
43. 
    
44. void loop() {
    
45.   DisplayerTime = millis();
    
46.   //                                  ↓ 默认的请求刷新时间 单位ms
    
47.   while (millis() < DisplayerTime + 1000) {
    
48.     LightCube();
    
49.     //选择闪烁模式
    
50.     //byte RamTimePlusP = 100 - p + random(25, 75);  //CPU使用率低时闪得慢，使用率高时闪得快
    
51.     byte RamTimePlusP = random(25, 85 + p); //CPU使用率高时闪得慢，使用率低时闪得快
    
52.     while (millis() > RandomCoolTime + RamTimePlusP) {
    
53.       RandomCube();
    
54.       //PrintCube();
    
55.       RandomCoolTime = millis();
    
56.     }
    
57.   }
    
58.   //CleanCube();
    
59.   LightCube();
    
60.   p = 1000.0/(5.3*random(1, 100)+10);
    
61.   //SerialReadCMD();
    
62. }
    
63. void SetupCubePin() {
    
64.   //Serial.println("SetupCubePin");
    
65.   for (byte z = 0; z < 4; z++) pinMode(layer[z], OUTPUT);
    
66.   for (byte y = 0; y < 4; y++)
    
67.     for (byte x = 0; x < 4; x++) pinMode(column[x][y], OUTPUT);
    
68. }
    
69. void CleanCube() {
    
70.   //Serial.println("CleanCube");
    
71.   for (byte z = 0; z < 4; z++)
    
72.     for (byte y = 0; y < 4; y++)
    
73.       for (byte x = 0; x < 4; x++) cube[x][y][z] = 0;
    
74. }
    
75. void PrintCube() {
    
76.   Serial.println("PrintCube");
    
77.   for (byte z = 0; z < 4; z++) {
    
78.     for (byte y = 0; y < 4; y++) {
    
79.       //Serial.println();
    
80.       for (byte x = 0; x < 4; x++) Serial.print(cube[x][y][z] + String(" "));
    
81.     }
    
82.     Serial.println();
    
83.   }
    
84. }
    
85. void RandomCube() {
    
86.   //Serial.println("RandomCube");
    
87.   //CleanCube();
    
88.   int NewLight;
    
89.   pw = 0;
    
90.   for (byte t = 0; t < 2; t++)
    
91.     for (byte z = 0; z < 4; z++)
    
92.       for (byte y = 0; y < 4; y++)
    
93.         for (byte x = 0; x < 4; x++) {
    
94.           if (cube[x][y][z] > 0) cube[x][y][z] -= 10;
    
95.           if (cube[x][y][z] < 0) cube[x][y][z] = 0;
    
96.           if (random(0, 100) < abs(p - 100 * t)) {
    
97.             NewLight = !t * random(15, 100) + cube[x][y][z];
    
98.             if (NewLight < 256) cube[x][y][z] = NewLight; else NewLight = 255;
    
99.           };
    
100.           pw++;
     
101.         }
     
102.   //Serial.println(float(pw) / 64);
     
103. }
     
104. void LightCube() {
     
105.   //Serial.println("LightCube");
     
106.   for (byte z = 0; z < 4; z++) {
     
107.     digitalWrite(layer[z], 0);
     
108.     for (byte y = 0; y < 4; y++)
     
109.       for (byte x = 0; x < 4; x++) {
     
110.         if (LightCycle < cube[x][y][z]) digitalWrite(column[x][y], 1); else digitalWrite(column[x][y], 0);
     
111.       }
     
112.     digitalWrite(layer[z], 1);
     
113.   }
     
114.   LightCycle += 25;
     
115. }
     
116. void SerialReadCMD() {
     
117.   pinMode(13, OUTPUT);
     
118.   digitalWrite(13, 1);
     
119.   Serial.begin(115200);
     
120.   String inString = "";
     
121.   SerialReadCMDTimeOut = millis();
     
122.   delay(4);
     
123.   while (1) {
     
124.     //Serial.println("Get");
     
125.     while (Serial.available() > 0) {
     
126.       char inChar = Serial.read();
     
127.       inString += (char)inChar;
     
128.     }
     
129.     if (inString != "" || millis() > SerialReadCMDTimeOut + 1500) break;  //收到数据或者连接超时
     
130. 
     
131.   }
     
132.   //p = 0; //通讯超时后清空光立方
     
133.   p = random(1, 10); //通讯超时后开启随机展示模式
     
134.   if (inString != "") p = inString.toInt();
     
135.   if (p == 110) resetFunc();
     
136.   Serial.println(p);
     
137.   Serial.end();  //UNO IO不够通讯结束后防止显示异常必须关闭串口，如果你的串口IO与显示IO不是混用可以注释这一项
     
138. }
     

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