步驟1：先決條件

好吧，因?yàn)槭俏遥掖_保您對普通凡人都難以理解這條指令……只是在開玩笑：p。但是實(shí)際上可能很難，因?yàn)樗羞@些都是為了與Linux操作系統(tǒng)（特別是Ubuntu）一起使用而設(shè)計(jì)的，并且大多數(shù)人使用Windows或Mac。從理論上講，可以對主要軟件進(jìn)行修改，以支持這兩個(gè)平臺，但是我不會這樣做，因?yàn)樗呀?jīng)對我有用，并且由于我免費(fèi)提供了該軟件，因此請選擇或保留它。

但是，除了所有這些，您可能還需要：-具有Linux的計(jì)算機(jī)，最好是運(yùn)行Ubuntu的筆記本電腦

-計(jì)算機(jī)必須同時(shí)安裝python 2.x（而非3.x）以及pygame和python-serial（可以通過在終端中輸入“ sudo apt-get install pygame python-serial”來獲得）

-Arduino微控制器，在我的情況下，這是Arduino Mega 2560

-帶有燈光的圣誕樹上的

-電子學(xué)和基本焊接技能

-焊接設(shè)備

-可使用列出的零件

-許多鱷魚夾（我知道它不是專業(yè)的，但我知道電的工作原理從理論上講，我進(jìn)行了很多測試，以確保這對于我所運(yùn)行的特定條件而言是安全的）。

-我現(xiàn)在想不起來的幾件事：p

第2步：詳細(xì)材料

好，因此，如果您想具體說明硬件方面所需的內(nèi)容，請參見以下列表：

-arduino，可以是我使用了Mega

-A電纜將arduino與計(jì)算機(jī)連接。-關(guān)于（或確切地說）15個(gè)鱷魚夾

-5繼電器能夠在120伏電壓下切換至少0.5安培的負(fù)載，但可以由12伏或更低電壓供電

-5 2N3904 NPN開關(guān)晶體管

-5 4.7K歐姆電阻器

-A 9至12伏壁式適配器，您可以修改

-A電源線舊設(shè)備或其他東西

-足夠大的Perfboard，可以在其上構(gòu)建電路，或者如果您真的想要，則為面包板

-用電線連接所有必需的連接

步驟3：理論

因?yàn)槲沂俏遥晕以诶碚撋献隽撕芏喙ぷ鳎踔翛]有嘗試為此項(xiàng)目構(gòu)建或編程任何東西。我確實(shí)使用了萬用表來找出通過一串普通的燈流了多少電流，并發(fā)現(xiàn)地雷消耗的電流約為0.4安培，請記住，您的測量結(jié)果可能有所不同。我的繼電器在230伏時(shí)的額定電流為3安，因此我認(rèn)為它們可以在120伏時(shí)輕松達(dá)到0.4安。經(jīng)驗(yàn)法則：使繼電器的額定承受的電流至少是打算通過它們的電流的兩倍，這也應(yīng)該與大多數(shù)其他組件保持一致。線圈的電阻平均為690歐姆。然后，我對2N3904晶體管進(jìn)行了研究。我發(fā)現(xiàn)，基極可以在最大信號電流為50 mA的情況下進(jìn)行開關(guān)，而發(fā)射極-集電極的電流將在最大200 mA的條件下工作。物理救援！我的晶體管信號是來自arduino的5伏，電流*歐姆=伏，因此可以換算成歐姆=伏/電流。這意味著我需要至少100歐姆才能在5伏電壓下切換0.05安培的電流，但是更高的歐姆意味著更少的電流，直到確定的時(shí)間點(diǎn)還是可以的。我使用了一個(gè)4.7k歐姆的電阻器，因?yàn)檫@是我所需要的全部，并且它仍然提供了足夠的電流來開關(guān)晶體管。

為確保晶體管可以處理繼電器的開關(guān)，我采用了類似的邏輯。我將使用9伏特來切換繼電器（即使它們的額定電壓為12伏特，我的仍然可以在9伏特時(shí)切換），并且我必須確保流經(jīng)晶體管的電流不會超過200 mA 。因此，在電流*歐姆=伏特的情況下，我將其重寫為電流=伏特/歐姆。因此9伏特/690歐姆= 0.013安培或13 mA，恰好在安全區(qū)內(nèi)。

然后，查看電路在任何一次可能處理的最大電流，我得到的電流值為0.4安培。一串燈，然后將其乘以5，以獲得可以隨時(shí)打開的通道數(shù)，以獲得2安培的值，這有點(diǎn)低。但是，所有這些計(jì)算只是為了確保一切都在理論上起作用，并且不會有任何起火或被炸。..想象一下規(guī)劃飛機(jī)建造將人們帶到月球的理論：p

第4步：電路和原型

因此，請確保每件事物都能在實(shí)際環(huán)境中工作在生活中，我只在一個(gè)很小的面包板上建立了電路的一個(gè)通道。還給出了電路原理圖，沒什么特別的，每個(gè)通道只有一個(gè)晶體管，一個(gè)電阻和一個(gè)繼電器。..非常便宜和簡單。

第5步：測試原型

由于理論和電路設(shè)計(jì)不可行，因此我決定該進(jìn)行實(shí)際測試了。因此，我僅將9伏電源連接到電路，將燈連接到墻上的插座，但以某種方式將繼電器連接，使其像中斷開關(guān)一樣工作。然后，我使用信號引腳40將arduino連接起來，然后將arduino的地線與電路的地線連接起來，以便信號實(shí)際上會記錄在開關(guān)電路中。我將arduino連接到了我的Ubuntu筆記本電腦，并運(yùn)行了一個(gè)簡單的小閃爍代碼來打開和關(guān)閉燈。我使用了這個(gè)蒸汽朋克籠式燈，因?yàn)樗参?.4安培的電流，因此與圣誕燈的負(fù)載相等。該代碼還顯示了插針13上內(nèi)置LED上的信號狀態(tài)，并顯示了以下內(nèi)容：

void setup（）{

pinMode（13，OUTPUT）;

pinMode（40，OUTPUT）; }

void loop（）{

digitalWrite（13，1）;

digitalWrite（40，1）;

delay（1000）;

digitalWrite（13，0）;

digitalWrite（40，0）;

delay（2000）;

您可以看到，非常簡單的概念驗(yàn)證測試代碼，它將繼電器打開一秒鐘，然后關(guān)閉兩秒鐘。我附了一段視頻，對測試進(jìn)行了演示。那里的開關(guān)很安全，但是繼電器繞過它打開和關(guān)閉燈。

步驟6：開始施工

因此，我認(rèn)為我應(yīng)該以一種使橋接和填充最少的方式最容易構(gòu)建的方式，將組件布置在穿孔板上。因此，這只是我如何排列組件的圖片，非常緊湊。

步驟7：焊接時(shí)間

好，既然組件已經(jīng)布置好，我就可以開始焊接并使設(shè)計(jì)永久化。是的，在將它們焊接在一起之前，我確實(shí)測試了我使用的所有組件。這里沒有太多要討論的內(nèi)容，但是我確實(shí)有一個(gè)非常方便的幫助站（請注意雙關(guān)語：p），如果您進(jìn)行焊接項(xiàng)目并且還沒有焊接項(xiàng)目，我建議您購買一個(gè)。第二張照片也太暗了，因?yàn)槲以谕砩虾附樱窃谕饷妫驗(yàn)槲业母改覆惶矚g我在房間里吸煙：p

步驟8 ：成品電路

因此，在進(jìn)行一些焊接之后，這里出現(xiàn)了成品電路。看起來不是很完美（尤其是沒有角：p的情況下），但是它可以工作并且所有連接都在那里。如您所見，在底部，我使用了拉直的回形針和小塊的回形針來連接120伏特部分。我認(rèn)為回形針很粗且堅(jiān)固，足以承受約2安培或更高的電流，但是，伙計(jì)，它們難于焊接或其他什么問題：p另外，我還使用了從組件上剪下的引線來進(jìn)行零件之間的其他連接，因?yàn)槲腋矚g用焊料拖出一條路，因?yàn)樗速M(fèi)很多，而且看起來不太好。構(gòu)建完之后，我分別測試了每個(gè)通道，以確保所有5個(gè)通道都正常工作，尤其是自從我上次嘗試焊接晶體管以來，它們并沒有真正講述這個(gè)故事：p但是幸運(yùn)的是，所有通道都可以工作，我沒有不需要進(jìn)一步修改或更換組件。

步驟9：使其堅(jiān)固

《我注意到一些區(qū)域正在旋轉(zhuǎn)，這不是您想要的，因?yàn)楹更c(diǎn)可能會破裂或引線會折斷。幸運(yùn)的是，我認(rèn)為用熱膠覆蓋易碎區(qū)域是一種很好的做法，尤其是在我剛開始的焊料項(xiàng)目容易破損之后。因此，我只是借用了姐姐的粉紅色（或紫色？）熱膠槍，并在幾乎整個(gè)底部表面添加了熱膠，特別注意了那些不應(yīng)該移動的區(qū)域。我只需要確保不覆蓋接觸線，否則我將無法連接電路的各個(gè)部分：p

步驟10：完成工作

所以我使用15個(gè)左右的鱷魚夾為整個(gè)電路布線。另外，由于所有的東西都在我的房間里，所以我決定將它實(shí)際上塞進(jìn)一個(gè)盒子里，以使其在我的房間和客廳之間更便于攜帶。我必須確保任何地方都沒有多余的接觸點(diǎn)或短路，因?yàn)檫@可能會引起火災(zāi)或燒毀我的arduino和/或筆記本電腦。然后將其連接到圣誕燈，如第二張圖片所示，我以怪異的方式排列它們，以便與中性線有一個(gè)連續(xù)的連接，而每串燈都可以有單獨(dú)的“熱”連接，因此可以觸發(fā)分別。黑色鱷魚夾是常見的連接，其他顏色是單獨(dú)觸發(fā)的單獨(dú)連接。我只有3串燈，所以我無法使用所有5個(gè)通道，但這足以測試電路和為此編寫的軟件。

步驟11：軟件

該軟件實(shí)際上是該項(xiàng)目的主要重點(diǎn)。它是由K-Labs軟件開發(fā)部門（即我）開發(fā)的。與設(shè)計(jì)和構(gòu)建硬件相比，我可能花費(fèi)更多的時(shí)間來編寫和完善控制器程序。由于該項(xiàng)目的啟動有些晚（這就是為什么您不應(yīng)該在截止日期前幾天進(jìn)行項(xiàng)目的原因），所以我只是在12月21日（圣誕節(jié)前夕）的3天才開始編程。我花了整整兩天的時(shí)間進(jìn)行編程，花了半天的時(shí)間調(diào)試和完善代碼，但是仍然可能有一個(gè)錯(cuò)誤使我無法進(jìn)行檢測（發(fā)生在您是程序員以及alpha和beta測試人員的情況下）。另外，不幸的是，對于許多人來說，該程序是為Ubuntu Linux設(shè)計(jì)的。我真的沒有花任何時(shí)間在其他平臺上開發(fā)該程序，因?yàn)槲沂褂玫娜魏斡?jì)算機(jī)上都裝有Ubuntu，但是從理論上講，只需很少的調(diào)整即可使其在其他平臺上運(yùn)行。此外，該程序還被設(shè)計(jì)為具有與Audacity相似的界面，相似的配色方案和時(shí)序序列。

要使該程序正常工作，您需要安裝python，最可能的是python 2.7，因?yàn)檫@就是我編寫程序時(shí)使用的方式。另外，您還需要兩個(gè)額外的python軟件包，一個(gè)用于圖形界面，一個(gè)用于與arduino進(jìn)行串行通信。要安裝這些軟件包，只需打開終端并輸入“ sudo apt-get install python-serial pygame -y”，但不帶引號。然后，在安裝了這兩個(gè)軟件包之后，該程序應(yīng)該可以工作。要運(yùn)行它，您不能簡單地雙擊它，因?yàn)樗鼘⒃跊]有root特權(quán)的情況下打開，并且串行通信需要root許可。因此，只需打開終端，使用cd命令導(dǎo)航到目錄，然后鍵入“ sudo python xmascontr.py”，程序?qū)⒋蜷_。但是，在打開程序之前，請確保已連接arduino，否則它將無法正常工作，因?yàn)樵摮绦騼H在啟動時(shí)檢查arduino。

要知道它是否準(zhǔn)備就緒，可以使用它。右上角，在我的圖片中，您會看到一個(gè)綠色的圓圈。這是指示燈，綠色表示可以使用。如果出現(xiàn)紅色圓圈，則意味著它找不到正確的端口，或者arduino已斷開連接。如果出現(xiàn)紅色圓圈并且arduino已連接，則需要在文本編輯器中打開程序，并在所有注釋行之后將變量更改為arduino的路徑，在我的情況下，我一直嘗試使用的任何Ubuntu計(jì)算機(jī)將我的arduino設(shè)置為/dev/ttyACM0，所以我將其保留為端口。要找到您的arduino所在的端口，請使用arduino IDE查找它，或者將其插入并在終端中鍵入“ dmesg | tail”，然后嘗試在其中找到路徑。現(xiàn)在，如果在打開程序時(shí)出現(xiàn)黃色圓圈，則表示它檢測到了arduino，但沒有足夠的權(quán)限與之通信，這就是為什么我們必須使用sudo命令將其打開的原因，因此您需要知道管理員密碼。

一旦您使程序啟動時(shí)帶有綠色圓圈，就該生成序列了。我盡可能地簡化了它，您所要做的就是在要打開燈的位置按住鼠標(biāo)左鍵，然后將其拖動到要關(guān)閉燈的位置。圖片中藍(lán)色的正方形是打開部分所在的位置。要刪除藍(lán)色部分之一，只需右鍵單擊它，它就會消失。滾動將水平移動序列以添加更多內(nèi)容，或者，如果在拖動部分時(shí)單擊右邊緣，它將為您自動滾動。使用Home和End鍵可以跳到整個(gè)序列的開始或結(jié)尾。鼠標(biāo)光標(biāo)后會出現(xiàn)一個(gè)小對話框，告訴您鼠標(biāo)什么時(shí)候指向，但僅在它位于5條音軌之一中時(shí)，而不是在頂部菜單部分中。

播放按鈕將開始播放曲目，但是如果圓圈不是綠色，則不會寫下任何內(nèi)容。暫停按鈕沒有任何作用。..。停止按鈕將停止播放曲目。保存按鈕會將您的序列保存到當(dāng)前活動目錄下的文件中，名稱為“ xmaslite.xmas”，但要警告它會覆蓋已經(jīng)存在的xmaslite.xmas文件。打開按鈕將打開找到的xmaslite.xmas文件，但如果您嘗試打開損壞或錯(cuò)誤的xmaslite.xmas文件，它將刪除當(dāng)前序列并打印“錯(cuò)誤的xmaslite.xmas文件”。重置按鈕只是將序列重置為空，因此您可以重新開始。調(diào)試按鈕并不是很重要，但是如果您單擊它，它將在終端中顯示序列，它就在那兒，因?yàn)槲矣盟鼇斫鉀Q這個(gè)怪異的故障，但是如果您也遇到問題，它可能會很有用。

我已經(jīng)附加了一個(gè)測試xmaslite.xmas文件，因此您可以測試該程序，只需將其添加到同一目錄中，按打開，您應(yīng)該會在屏幕上看到一些藍(lán)色方塊。

我已經(jīng)添加了一個(gè)xmaslights.ino文件。這是一個(gè)arduino文件，如果要arduino執(zhí)行順控程序發(fā)出的命令，則必須將其上傳到arduino。該文件經(jīng)過編程，可讓您的arduino在引腳40、41、42、43、44上輸出開/關(guān)信號，作為每個(gè)通道的5個(gè)引腳。

總之，不少于200個(gè)2.5天內(nèi)編寫的總代碼行數(shù)。像往常一樣，我允許任何人使用和修改該軟件，但是如果要重新分發(fā)原始程序，則必須歸功于我。