????????沙漏，曾是古人主要的計(jì)時(shí)工具，隨著時(shí)代的發(fā)展，更多更先進(jìn)的技術(shù)工具逐漸取代了它，從機(jī)械鐘表到石英鐘表，從數(shù)碼管到電子表，從LED點(diǎn)陣再到現(xiàn)在的智能手機(jī)，時(shí)間的顯示越來越精準(zhǔn)，但我還是更喜歡沙漏這種時(shí)間流逝的感覺，那么能不能以現(xiàn)代的電子技術(shù)給沙漏賦予新的形態(tài)呢？

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材料準(zhǔn)備

“沙子”載體

????????既然要用電子的方式模擬流沙，那首先要確定一種載體來顯示沙粒。為了更符合人們對(duì)砂粒的直覺，載體的顯示效果要有顆粒感，并且這個(gè)沙漏定位是桌面擺件，所以體積盡可能的小一些，綜合考慮，選擇MAX7219驅(qū)動(dòng)的8X8點(diǎn)陣屏作為賽博沙子的載體，就是戶外廣告的那種屏幕。

主控芯片

????????出于簡(jiǎn)單易用的考慮，要選一個(gè)適配Arduino開發(fā)環(huán)境的芯片，當(dāng)前比較流行的是ESP32和rp2040，二者最大的區(qū)別是ESP32有WiFi功能，這個(gè)沙漏沒有聯(lián)網(wǎng)的需求，芯片選擇RP2040。開發(fā)板也盡可能的找一款體積小巧的，便于整體的小型化，最后選擇了微雪RP2040-zero，

????????它的長(zhǎng)和寬只有23.5mm X 18mm，完美符合預(yù)想。

電子陀螺儀

????????賽博沙漏也要同真的沙漏一樣，整體翻轉(zhuǎn)后沙子反向流動(dòng)，這就需要某個(gè)傳感器來檢查沙漏的姿態(tài)，以此為依據(jù)決定沙子的流行，這里直接選擇最簡(jiǎn)單易用的MPU6050電子陀螺儀模塊，該模塊非常流行，實(shí)例豐富，可以很快的上手使用。

電源部分

????????最后就是電源部分，我希望它是完全獨(dú)立的，可以任意移動(dòng)的，這就需要使用電池對(duì)它供電。

????????任意的3.7V鋰電池都可以，唯一的要求就是體積盡可能的小一些。我選擇了一塊400mAh的軟包鋰電池，只有20*37*5mm的小巧體積。

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????????另外還需要一個(gè)電源管理模塊來負(fù)責(zé)電池的充放電功能，這里選用了5V充放電一體模塊，它小小的體積還集成了電壓轉(zhuǎn)化的功能，可以通過它直接給點(diǎn)陣屏模塊輸出5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓，非常方便。

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外殼制作

????????外殼的設(shè)計(jì)思路就是造型盡可能的簡(jiǎn)單，體積盡可能的小巧。使用SolidWorks對(duì)外殼進(jìn)行繪制

????????然后再用3D打印將它制作出來，使用最普通的PLA耗材就可以。

????????這里推薦拓竹的打印機(jī)，省心好用，全自動(dòng)打印，再也不用為調(diào)平調(diào)試等問題煩惱，簡(jiǎn)單到只要把文件拖進(jìn)去，然后等待取零件就可以了。適合喜歡DIY但是不想費(fèi)心調(diào)試機(jī)器的小伙伴。

????????并且打印速度，打印質(zhì)量無可挑剔（上圖的零件就是拓竹機(jī)器打印的），在我這個(gè)多年的3D玩家看來，非常完美了。

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整體組裝

????????元件數(shù)量比較少，且都是成品模塊，所以就不要繪制PCB了，直接飛線就可以。按照接線圖將所有模塊連接好，塞進(jìn)外殼里就OK。

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????????在很小的空間里飛了十多根線，可能會(huì)有點(diǎn)亂，但這都沒關(guān)系，等下蓋上后蓋就好了，眼不見心不煩。

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程序源碼（完整）

????????有編碼經(jīng)驗(yàn)的可以自行更改引腳，或者改用其他開發(fā)板。

????????如果完全按照我的方案制作，那么在Arduino環(huán)境下，選擇waveshare RP2040 ZERO開發(fā)板，直接編譯下面的源碼就可以。

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實(shí)現(xiàn)效果

??包含了：思路 + 過程 + 完整效果，敬請(qǐng)欣賞~

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總結(jié)

????????這個(gè)賽博沙漏基本達(dá)到了預(yù)期的效果，通過電子技術(shù)的方式實(shí)現(xiàn)了流沙的效果，且有著很符合直覺的物理效果，是個(gè)非常有意思的桌面擺件。

????????不過仍有可以改進(jìn)的地方，目前“一粒沙子”的流動(dòng)是一秒鐘，一次翻轉(zhuǎn)的時(shí)間就是8x8=64秒，考慮實(shí)用性的話這個(gè)時(shí)間有點(diǎn)短。盡管可以通過修改源碼的方式調(diào)整時(shí)間間隔，但每次都改源碼太麻煩了。

????????之后考慮增加一些常用的時(shí)間間隔預(yù)設(shè)，再增加兩個(gè)按鍵來切換間隔，并且在切換的時(shí)候通過點(diǎn)陣屏顯示出當(dāng)前的設(shè)置，最后長(zhǎng)按該鍵應(yīng)用設(shè)置，這樣它就不僅是一個(gè)有趣的電子玩具，同時(shí)也是一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的計(jì)時(shí)工具了。

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