- Описание проекта
- Папки проекта
- Схемы подключения
- Материалы и компоненты
- Как скачать и прошить
- FAQ
- Полезная информация
Этот проект основан на проекте "Крутая WiFi лампа на esp8266 своими руками"
с расширением возможностей работы на неквадратных широких матрицах с размерами от 25x12.
Основное назначение проекта - настенные экраны больших размеров или гирлянды на широкие балконы.
Также подходит с некоторыми ограничениями для матриц с размерами 16x16.
Ограничение связаны с невозможностью отображения часов крупным шрифтом 5x7 для которого требуется матрица не менее 25 пикселей по ширине.
Для матриц менее 25 колонок шириной в часах может использоваться только шрифт 3x5 для которого достаточно 15 колонок.
- Проект собран на базе микроконтроллера ESP8266 в лице платы NodeMCU или Wemos D1 mini (неважно, какую из этих плат использовать!)
- Реализована поддержка микроконтроллера ESP32, имеющего больший размер оперативной памяти и быстродействие, что позволяет управлять матрицами с большим количеством светодиодов
- Матрица может быть реализована на адресной ленте или отдельных светодиодах WS8212b, спаянных в нити гирлянды проводами
- Также для компактных панелей может использоваться соединение нескольких гибких адресных матриц 16×16, состоящих из 256 диодов с плотностью 100 штук на метр, что позволяет легко получить панели размерами 32х16, 48x16, 64x16 и так далее (до 128 по ширине или высоте)
- Система управляется со смартфона по Wi-Fi, а также “оффлайн” с кнопки на корпусе (сенсорная кнопка на TTP223 или любая физическая кнопка с нормально разомкнутыми контактами)
- В случае реализации проекта в виде большой настенной матрицы поддерживается функционал будильника-рассвет и индикация текущего времени на индикаторе TM1637, что позволяет в ночное время полностью выключать саму матрицу, оставляя возможность отображения текущего времени на этом индикаторе
- Поддерживается загрузка файлов анимации формата *.out программы Glediator с SD-карты.
- Более 40 крутых эффектов с поддержкой отображения часов или текста бегущей строки поверх эффектов
- 4 интерактивные игры: Лабиринт, Змейка, Тетрис, Арканоид (в программе WiFiPlayer)
- Отправка картинки со смартфона на матрицу (в программе WiFiPlayer)
- Рисование на матрице (в программе WiFiPlayer)
- Регулировка яркости эффектов относительно яркости часов или текста бегущей строки, отображаемых поверх эффектов
- Возможность задания до 36 разных текстовых строк, задание порядка их "воспроизведения" a также параметров отображения. Как настроить.
Тексты задаются из программы на смартфоне без необходимости перепрошивки контроллера. - Поддержка текста бегущей строки с отображением оставшегося до события времени, например: "До Нового года осталось 5 дней 12 часов" и после наступления события - вывод специального текста, например: "С Новым 2020 годом!!!"
- Текст бегущей строки может отображаться различными цветами внутри одной строки.
- Настройка скорости и вариаций отображения для каждого эффекта со смартфона
- Поддержка эффектов анимации, подготовленных в программе “Jinx!”, сохраненных на SD карту
- Работа системы как в локальной сети, так и в режиме “точки доступа”
- Система получает точное время из Интернета
- Управление кнопкой: смена режима, настройка яркости, вкл/выкл, отображение текущего IP адреса устройства
- Режим будильник-рассвет: менеджер будильников на неделю в приложении
- Отображение текущего времени на индикаторе TM1637
- Отображение текущего времени на матрице поверх эффектов
- Отображение текстовых сообщений на матрице поверх эффектов
- Настройка сервера синхронизации времени из программы на смартфоне
- Установка текущего времени со смартфона вручную, если не удалось подключиться к серверу времени NTP
- Два режима работы индикатора времени TM1637 - светится постоянно или выключается вместе с панелью
- Пока время не получено с сервера NTP - на индикаторе TM1637 отображается --:-- вне зависимости от настройки "Выключать индикатор при выключении панели"
- Поддержка звука будильника / звука рассвета звуковой платой MP3 DFPlayer
- Настройки сетевого подключения (SSID и пароль, статический IP) задаются в программе и сохраняются в EEPROM
- Если не удается подключиться к сети (неверный пароль или имя сети) - автоматически создается точка подключения с именем PanelAP, пароль 12341234, IP 192.168.4.1. Подключившись к точке доступа из приложения можно настроить параметры сети. Если после задания параметров сети WiFi соединение установлено - в приложении на смартфоне виден IP адрес подключения к сети WiFi.
- Отображение текущего IP адреса устройства на индикаторе TM1637 или на матрице в режиме бегущей строки
- Быстрое включение популярных режимов из приложения
- Четыре программируемых по времени режима, позволяющие, например, настроить автоматическое выключение панели в ночное время и автоматическое включение панели вечером в назначенное время
- Получение текущей температуры воздуха и погоды с сервера Yandex.Погода; Полученные данные могут отображаться в бегущей строке
Код региона (города) - из таблицы Яндекс.Погода - https://tech.yandex.ru/xml/doc/dg/reference/regions-docpage/
Настройка погоды - тут - Возможность управления из любой точки планеты через подключение к MQTT-серверу с использованием ассистентов умного дома (Яндекс Алиса, Google Ассистент и т.д.)
Настройка подключения к MQTT-серверу здесь
Описание API управления устройством здесь
- Заливка панели белым или другим выбранным цветом
- Снегопад
- Блуждающий кубик
- Пейнтбол
- Радуга (горизонтальная, вертикальная, диагональная, вращающаяся)
- Огонь
- The Matrix
- Шарики
- Конфетти
- Звездопад
- Шумовые эффекты с разными цветовыми палитрами
- Плавная смена цвета заливки панели
- Светлячки
- Водоворот
- Мерцание
- Северное сияние
- Циклон
- Тени (меняющийся теневой рисунок на матрице)
- Демо-версия игры Тетрис (автоигра без возможности управления)
- Демо-версия игры Лабиринт (автоигра без возможности управления)
- Демо-версия игры Змейка (автоигра без возможности управления)
- Движущийся синус
- Палитра (лоскутное одеяло)
- Имитация графического индикатора спектра, движущегося "в такт музыке".
- Вышиванка
- Дождь
- Камин
- Водопад
- Стрелки
- Эволюция (симулятор жизни)
- Погода (слайдшоу или отображение текущих погодных условия)
- Отображение анимированных картинок
- Фоновые узоры (нотки, сердечки, снежинки, зигзаги и т.п.
- Анимация с SD карты
- Лабиринт
- Змейка
- Тетрис
- Арканоид
- Любое нажатие кнопки отключает будильник
- При включенной панели - плавное изменение яркости
- При выключенной панели - включение яркой белой панели освещения (только для сборки типа "Лампа" - DEVICE_TYPE == 0)
- Включение / выключение панели. При включении возобновляется режим на котором панель была выключена.
- Ручной переход к следующему режиму
- Включение демо-режима с автоматической сменой режимов по циклу
- Включение яркой белой панели освещения из любого режима, даже если панель была "выключена" /для сборки типа "Лампа"/
Отображение IP адреса панели на матрице и на индикаторе TM1637, если подключение к локальной WiFi сети установлено /для сборки типа "Панель"/
- На индикаторе TM1637 и на матрице отображается IP адрес панели, если подключение к локальной WiFi сети установлено /для сборки типа "Лампа"/
ВНИМАНИЕ! Если это твой первый опыт работы с Arduino, читай инструкцию
- libraries - библиотеки проекта.
- firmware - прошивки
- schemes - схемы подключения компонентов
- sounds - звуковые файлы будильника для размещения на SD-карте
- Android - файлы с приложениями, примерами для Android и Thunkable
Рабочее напряжение микроконтроллера (логические уровни) - 3.3 вольта.
Рабочее напряжение матрицы - 4.0 - 5.5 вольт.
При питающем напряжении с источника питания 4.0-4.8 вольт включение диода не обязательно, т.к уровни логических сигналов на пинах мкроконтроллера и DIN ленты согласуются достаточно хорошо.
Если же напряжение с блока питания составляет 5.0-5.6 вольта - без включения диода матрица надежно работать не будет из за несогласованности уровней логики.
Включение кремниевого диода по такой схеме позволяет поднять уровень массы микроконтроллера относительно массы матрицы на 0.6-0.8 вольта в зависимости от диода,
что в результате повышает уровень логической 1 на выходных пинах микроконтроллера до 3.3+0.6 ~= 3.8-3.9 вольта относительно "земли" матрицы, которые матрица уверенно распознает даже при повышении
напряжения с блока питания до 5.5-6 вольт. Диод можно взять, например, 1N4007 (или другой кремниевый с током 0.5A)
Корректировка напряжения с блока питания до 5-6 В также обязательна, если вы используете управление питанием матрицы через MOSFET, поскольку большинство распространенных мосфетов логического уровня надежно открываются лишь при напряжении на затворе не ниже 5 вольт. Схемы управления питанием для P-канального MOSFET IRF4905 и N-анального MOSFET IRF3205 приведены ниже.
Матрица, даже если она "выключена" и ничего не отображает все равно потребляет довольно значительный ток от источника питания. Микросхемы светодиодов продолжают работать, ожидают поступление сигнала. Для проектов, работающих от аккумуляторов это может представлять проблему - аккумулятор быстро садится.
Для исправления этой ситуации с микроконтроллера на управляющий пин выведен сигнал включения / отключения питания матрицы. Управление питанием реализуется следующими схемами:
P-канальный MOSFET IRF4905 обеспечивает ток питания матрицы 74А при 25 градусах, 52А - при 100 градусах.
N-канальный MOSFET IRF3205 обеспечивает ток питания матрицы 30А при 25 градусах, 40А - при 100 градусах.
Оптрон PC817 - гальваническая развязка и защита пина ESP, а также обеспечивает управление уровнем 3.3 вольта с которым работает микроконтроллер. Мосфет лучше брать в корпусе TO-220. Для обеспечения большого тока питания матрицы MOSFET'ы обязательно устанавливать на радиаторы! Управляющий сигнал POWER_ON в HIGH для включения питания матрицы, POWER_OFF в LOW для отключения питания матрицы.
Полный список компонентов есть в статье https://alexgyver.ru/matrix_guide/
- NodeMCU http://ali.ski/_1FJZ, https://ali.onl/1FjU
- Wemos D1 mini http://ali.ski/FuTgbO, https://ali.onl/1FjS https://ali.onl/1Fk1
- Wemos D1 mini Pro https://ali.onl/1FjT https://ali.onl/1Fk0
- Матрица 16x16 http://ali.ski/BCKQT http://ali.ski/bRW14 http://ali.ski/X-tBrQ
- Адресная лента (для DIY матрицы) http://ali.ski/rqgqdq http://ali.ski/4Ma9iH
- Готовая гирлянда на 20/50/100 диодов (2м/5м/10м) https://ali.onl/1Fk3 https://ali.onl/1Fk4 https://ali.onl/1Fk5
- Сенсорная кнопка http://ali.ski/aWQBAa http://ali.ski/rsOrSB
- Резисторы http://ali.ski/UEez2
- БП 5V (брать 3A минимум) http://ali.ski/K-CThT http://ali.ski/3UWXJ
- MP3 DFPlayer http://ali.onl/1gY1 http://ali.onl/1gY3
- SD card shield https://ali.onl/1FjV https://ali.onl/1FjW https://ali.onl/1FjZ
- Динамики http://ali.onl/1h3u https://ali.onl/1FjX
- Проводочки http://ali.ski/JQRler http://ali.ski/_SuCF
- Дисплеи TM1637 https://ali.onl/1Fkg https://ali.onl/1Fkf
- Диоды кремниевые выпрямительные https://ali.onl/1Fmw https://ali.onl/1Fmy
- MOSFET IRF4905 https://ali.onl/1Fsl https://ali.onl/1Fsm
- MOSFET IRF3205 https://ali.onl/1Fsn https://ali.onl/1Fso
- Реле управления питанием https://ali.onl/1HBY https://ali.onl/1HBZ https://ali.onl/1HC0
- Всё для пайки (паяльники и примочки)
- Недорогие инструменты
- Все существующие модули и сенсоры Arduino
- Электронные компоненты
- Аккумуляторы и зарядные модули
- Первые шаги с Arduino - ультра подробная статья по началу работы с Arduino, ознакомиться первым делом!
- Скачать архив с проектом
На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP
- Установить библиотеки в
C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\(Windows x64)
C:\Program Files\Arduino\libraries\(Windows x86) - Подключить внешнее питание 5 Вольт
- Подключить Arduino к компьютеру
- Запустить файл прошивки (который имеет расширение .ino)
- Настроить IDE (COM порт, модель Arduino, как в статье выше)
- Настроить что нужно по проекту
- Нажать загрузить
- Скачать и установить на смартфон GyverPanelWiFi
- Пользоваться
Подробная инструкция тут
Если проект не собирается (ошибки компиляции) или собирается, но работает неправильно (например вся матрица светится белым и ничего не происходит) - проверьте версии библиотек. Данный проект рассчитан на работу с версиями библиотек поддержки плат ESP версии 2.5.2 и библиотеки FastLED версии 3.2.9 или более новую;
Если в качестве микроконтроллера вы используете Wemos D1 - в менеджере плат для компиляции все равно выбирайте "NodeMCU v1.0 (ESP-12E)", в противном случае, если выберете плату Wemos D1 (xxxx), - будет работать нестабильно, настройки не будут сохраняться в EEPROM, параметры подключения к локальной сети будут сбрасываться каждый раз при перезагрузке, плата вместо подключения к локальной сети будет каждый раз создавать точку доступа.
В: Как скачать с этого грёбаного сайта?
О: На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP
В: Скачался какой то файл .zip, куда его теперь?
О: Это архив. Можно открыть стандартными средствами Windows, но думаю у всех на компьютере установлен WinRAR, архив нужно правой кнопкой и извлечь.
В: Я совсем новичок! Что мне делать с Arduino, где взять все программы?
О: Читай и смотри видос http://alexgyver.ru/arduino-first/
В: Вылетает ошибка загрузки / компиляции!
О: Читай тут: https://alexgyver.ru/arduino-first/#step-5
В: Эй чувак! У тебя проект не компилится. Ты файл FastLed.h в проект забыл включить. Выложи!
О: Это стандартная библиотека для FastLed для управления адресными светодиодами. Идите в менеджер библиотек и установите ее. Или скачайте с сайта производителя
В: Эй чувак! У тебя проект не компилится. Ты файл DFRobotDFPlayerMini.h в проект забыл включить. Выложи!
О: Это стандартная библиотека для MP3 DFPlayer. Идите в менеджер библиотек и установите ее. Или скачайте с сайта производителя
В: Собрал, использую NodeMCU/Wemos. Ничего не работает! Мигает один или несколько светодиодов в начале матрицы. И всё.
О: Производители разных плат (NodeMCU, Wemos) могут использовать различные схемы соединения контактов микроконтроллера ESP8266 к выводам макетной платы. Обычно используемый в проекте пин вывода на ленту приходится или на пин D2 или на пин D4. Для проверки не подключайте сигнальный провод матрицы к микроконтроллеру, вместо этого через резистор коснитесь вывода D2 или D4 пина микроконтроллера. Большая вероятность что матрица заработает с тем или иным вариантом подключения.
В: Не компилируется. Выбрана плата "голая ESP8266-12E". Сообщение об ошибке: "D4 was not declared in this scope."
О: Очевидно производители библиотеки для "голой ESP8266-12E" не определили данную константу. Используйте вместо константы D4 числовое определение пина для вашей платы или выполните компиляцию проекта для плат NodeMCU или WeMos D1 mini.
В: Не компилируется. В сообщении об ошибке содержатся сведения о дублирующихся библиотеках.
О: В вашей среде установлено две версии одной и той же библиотеки. Обычно это библиотека FastLED - одна версия находится в папке установки среды Arduino (например в "C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries"), другая - в папке документов пользователя (например "C:\Users\vvip-68\Documents\Arduino\libraries"). Удалите одну из версий библиотек и попробуйте скомпилировать снова.
В: Не компилируется. В сообщении об ошибке что-то про несоответствие типов.
О: Обычно такая ситуация возникает в двух случаях:
- выбрана неверная плата. Используйте NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) или Wemos D1 mini. Под эти платы проект собирается, под другие, возможно, нужна модификация кода.
- установлена устаревшая версия библиотек поддержки плат - например для ESP8266 версия библиотеки 2.4.2. Данный проект использует библиотеки для плат ESP8266 версии 2.5. Обновите библиотеки поддержки плат.
В: Собрал, использую NodeMCU (Wemos D1 mini). Эффекты работают, но нестабильно. Случайные вспышки на матрице. Буквы бегущей строки прыгают.
О: Попробуйте рекомендации изложенные в статье Три шага к успеху
В: Подскажите, что не так... C подключением через точку доступа всё исправно работает, а при попытке подключиться к локальной сети не могу законнектиться через приложение. В чем может быть проблема?
О: Проблема может быть в неправильно указанном статическом адресе / параметрах сети в прошивке. В сектче по умолчанию используется адрес в сети 192.168.0.xxx. Ваш WiFi роутер в зависимости от настроек может создавать сеть в другом диапазоне. Чаще всего это 192.168.1.xxx или 192.168.100.xxx; Проверьте какую сеть создает ваш роутер и укажите в скетче и при подключении приложения к сети именно эту сеть.
В: Автор неверно указал IP адрес панели 192.168.4.1 в режиме точки доступа. На самом деле он 192.168.4.2 - указываю его, приложение на смартфоне подключается. Правда управлять устройством не получается все равно - она не реагирует на изменения.
О: Нет, все правильно. IP панели - 192.168.4.1; Адрес 192.168.4.2 получает ваш смартфон при подключении к точке доступа. Когда в приложении для подключения вы указываете адрес 192.168.4.2 - вы подключаете ваш смартфон с самому себе, а не к устройству. Естественно никакое управление устройством работать не будет.
В: Устройство создает точку доступа, телефон к ней подключается. В приложении ввожу IP адрес панели 192.168.4.1, но соединение не происходит. Что я делаю не так?
О: Некоторые телефоны не могут передавать данные через точку доступа, пока в них активен мобильный интернет. Все передаваемые данные отправляются в интернет, вместо передачи их в точку доступа. В настройках телефона выключите мобильный интернет ("Мобильные данные"). После этого телефон из приложения должен подключиться к устройству.
В: Устройство подключается к сети, получает адрес - это видно в логах. Телефон к устойстыу подключается. В приложении ввожу IP адрес, полученный устройством (тот, что выводится в логе), но соединение не происходит. Что я делаю не так?
О: Некоторые роутеры (например роутеры ASUS, в частности Asus RT-AC58U), имеют в своих настройках параметр "Изоляция точки доступа", он же - "Режим изоляции клиентов". По умолчанию эта настройка включена. Отключите ее. После этого приложение должно подключиться к смартфону.
В: В скетче есть настройки который задают имя и пароль к локальной сети. Указываю, но к сети даже не пытается подключиться В чем дело?
#define NETWORK_SSID "" // Имя WiFi сети - пропишите здесь или задайте из программы на смартфоне
#define NETWORK_PASS "" // Пароль для подключения к WiFi сети - пропишите здесь или задайте из программы на смартфоне
О: Эти настройки определяют параметры доступа к сети по умолчанию, которые используются при ПЕРВОЙ загрузке прошивки в устройство. В этот момент они сохраняются в EEPROM и при последующих запусках имя сети и пароль извлекаются из энергонезависимой памяти и используются уже извлеченные значения, а не те, что прописаны в #define. Если вы уже запускали устройство и ПОСЛЕ этого изменили в скетче имя и пароль сети, вам нужно также изменить значение флага, указывающее было ли уже сохранение параметров в EEPROM или еще нет. Этот флаг находится в файле a_def_soft.h в строке 9
#define EEPROM_OK 0x5A // Флаг, показывающий, что EEPROM инициализирована корректными данными
Измените его на любое другое значение, например 0xA5
В: Погода в Украине работать будет? Как узнать код региона для моего города?
О: Изучите настройку погоды для вашего региона тут
- Разбираем всё обратно.
- Берем платку, смотрим чтобы к ней НИЧЕГО не было подключено.
- Плату в таком состоянии подключаем кабелем USB к компьютеру.
- Берем последнюю версию прошивки и загружаем ее в микроконтроллер.
- Смотрим в сообщениях, что загрузка успешно выполнена и осуществлен перезапуск микроконтроллера, а в мониторе порта, что скетч стартовал, вывел версию прошивки, создал точку доступа PanelAP
- Устанавливаем на смартфон приложение из этого проекта
- Подключаемся телефоном к точке доступа, приложение подключаем к матрице, пробуем тыкать на кнопки.
- Отключаем микроконтроллер от компьютера
- Подключаем блок питания +5 вольт и минусовой провод к матрице. Минусовой провод подключаем также к пину GND микроконтроллера. Контроллер подключаем USB кабелем к компьютеру, блок питания включаем в сеть.
- Проверяем, что напряжение питания с блока не превышает +5.25 вольт. Если больше - регулируем его до уровня 4.8 вольта.
- Сигнальным проводом с матрицы с подключенным резистором 200 Ом тыкаемся поочередно в пины D4 и D2 микроконтроллера. В каком-то из этих двух вариантов на матрице должно сформироваться осмысленное отображение эффекта или бегущего текста. Что из этого конкретно должно в данный момент отображаться написано в мониторе порта. Запоминаем подключение к какому пину дало результат.
- Отключаем микроконтроллер и блок питания. Провод +5V с блока питания подключаем к микроконтроллеру на пин его входного напряжения питания (у разных плат обозначен по разному - Vin, Vcc или +5). Сигнальный провод матрицы припаиваем к пину, который определили шагом выше. Очень желательно между пинами Vin и GND микроконтроллера припаять электролитический конденсатор номиналом 1000-4700 мкф, и параллельно ему керамический конденсатор на 33-100 нф.
- Включаем блок питания в розетку. Панель должна заработать.
- Собираем всю конструкцию в корпус.