关键词 : 开发工具, 方案
问：成为绝地武士的第一步：制造光剑
你是否和我一样，是看着星球大战长大的——痴迷狂热的那种。在我眼中，绝地武士是最酷的英雄，我只想成为其中一员。现在我已经长大了，我决定完成我的使命，和卢克、尤达、欧比-旺一起加入骑士团。
但从哪里开始呢？每个绝地武士都有什么？一件长袍！没错，不过你爷爷也有。但你爷爷没有什么？一把光剑！有史以来最伟大的武器！每个绝地武士都有一把自己亲手制作的光剑，所以我也会沿着这条真理之路去打造一把我自己的光剑。当然，你可以买到非常逼真的电影周边，一把带声音和灯光的光剑，但如果你可以自己制作的话又为什么要买呢？
我的光剑里需要具备这几样东西：
- 一个可拆卸的刀体，可以抵御攻击并进行攻击（我了解我自己，我肯定会用它来对付谁）；
- 多种颜色、音效，以及打击东西时发出的碰撞效果。
我用了一些现成的板子，因为我不想自己动手设计和蚀刻。我用了以下物料：
- 1568-1443-ND — Teensy 3.5单片机
- 1528-1900-ND — 来自adafruit的LSM9DS1加速度计/陀螺仪板
- 1528-1492-ND — 来自adafruit的音频放大器板
- 668-1592-ND — 3W扬声器
- 1528-1834-ND — 3.7V 4.4AH锂电池
- 1528-1996-ND — 电池充电器
- 1568-1870-ND — 可寻址RGB LED灯带
- 679-1070-ND — 防破坏按钮（2个）
- CP-1040-ND和CP-1140-ND — 用于安装刀体的M/F连接器
- 毛坯刀体来自Ultrasabers.com
Teensy 3.5是一款具有多种功能和特性的小型开发板。它与Arduino IDE兼容，并且拥有很多可直接使用的现有库。该开发板基于120MHz ARM Cortex M4，内置512K闪存、192K RAM和4K EEPROM，它有40个数字I/O引脚（全部可配置为中断，且一半左右可配置为模拟引脚），几乎可为芯片处理能力范围的任何项目提供充足的空间。我对其音频能力特别感兴趣，因为它有4通道数字音频输入和输出。由于我的剑需要同时播放多种音效（例如，碰撞声和背景声），因此找到具有这种能力的载板将大有裨益。另外，它还配备了额外的microSD卡插槽，可用于存储我的声音文件。Teensy 3.5的特性和速度均足以处理运行光剑的任务。
Teensy板有若干不同的版本，其能力也各不相同。在购买前请务必仔细查看相关文档，以防买错所需的功能。
接下来是动作控制。由于Teensy 3.5没有任何内置的运动控制功能，因此我选择了1528-1900-ND。这是一款九自由度传感器，包括加速度计、陀螺仪和磁力计。我其实根本用不着磁力计功能，而是利用陀螺仪来确定剑的摆动，并用加速度计来确定碰撞的力度。实际上，我可以将这块板叠在Teensy上。这两块板的排针序列都是一样的。但这会造成正确的引脚彼此不对齐的问题。而且最大的问题在于电源和接地。在深入研究了1528-1900-ND规格书后，我发现该板在满功率时的电流不到1毫安。由于这完全在Teensy 20mA I/O限值的范围内，我可以简单地将与陀螺仪电源相连的I/O分配为高输出，并将接地的I/O分配为低输出。通常我不建议这样做，但这次碰巧能行。实际的I2C通信引脚已经排好了，因此没有问题。下图是我所使用的板子，但我还没移除接头，并将它们堆叠起来。
我同样将音频放大器（1528-1492-ND）也进行了堆叠，只是安装在了板的底部，因为Teensy上没有足够的空间在同一侧堆叠两颗零件（它可是TEENSY！）。然而，由于该放大器需要大量的电流，所以无法与陀螺仪一样使用I/O电源/接地技巧。在这种情况下，我只为它安装了几个未使用的引脚，而所需的连接则通过跳线来实现。以下原理图：
以下是在封装和灌封之前焊接到连接器上的刀体LED：
下图中，连接器已完成了组装和灌封并粘到3D打印的垫片上，以打造完美的贴合效果。
电池的电力通过刀体后向上供应，然后回到单片机。这意味着当刀体拔出时，电池会完全断开，防止电池在不使用时耗尽电量。按钮1用于控制刀体上电/下电，按钮2用于改变颜色。如果按住按钮2，光剑将进入“交叉冲突”模式。也就是不断的闪烁和火花效果，如同刀体与另一个刀体碰撞一般。请点击以下链接，查看完整的代码：GitHub – Oldspicy/lightsaber
说到电池，它可以牵引很大的电流；通过它的125个LED的电流高达5安培。不过标准AA电池并不会截断很长时间。1528-1834-ND是一款4.4AH锂电池组，到目前为止还能满足功率的要求。在处理这个电池组之前，我注意到了很多小故障、重启情况和奇怪的事情，我把它们归咎于单片机的低电压检测。为了给电池充电，我为充电器和刀体上相同类型的连接器（CP-1040-ND）设计了一款3D打印支架。将该支架插入剑柄末端的刀体槽和5V电源中，以便为内部电池充电。
声音则通过连接到音频放大器的668-1592-ND（扬声器）播放。所有的声音文件都存储在Teensy上安装的SD卡中（抱歉，我没法帮你找到这些文件。网上有大量的无版权限制和开源文件，你可以通过自行进行搜索）。扬声器粘贴在3D打印的剑柄内，并压合到剑柄的底部。
说到剑柄…我不打算告诉你如何制作。这其中充满无限种可能，你可以尽情发挥想象去制作你认为好看的，以及可以容纳这些电子产品的剑柄。我用的是一根落水管、我在车库里找到的一根管子，还有我在兴趣商店和五金店找到的各种东西，再加上一些3D打印物品，以便把所有东西都装在一起。这就是荣誉之光剑。
组装前：
安装了刀体。我在客厅里和西斯作战时，这个翼型螺钉能够紧紧地固定住刀体，防止它飞出去。
利用你手边的东西打造属于自己的剑柄吧，让你的光剑和你一样独一无二，即便与电影里的内容不一样也没有关系。记住，星球大战内容丰富、背景复杂，每一位绝地武士都有自己的故事！
下面是一些随机的构建过程和测试图片：
超酷画面！
更多不同电子产品和解决方案的信息, 请查看：
———————————————————–
如有任何问题，欢迎联系得捷电子Digi-Key客服团队。
中国(人民币)客服
－ 400-920-1199
－ service.sh@digikey.com
－ QQ在线实时咨询 |QQ号：4009201199
中国(美金)／ 香港客服
－ 400-882-4440
－ 8523104-0500
－ china.support@digikey.com
到微信搜寻“digikey”或“得捷电子”
关注我们官方微信
并登记成会员，
每周接收工程师秘技，
赚积分、换礼品、享福利
