【DIY】基于树莓派的像素风桌面资讯屏

一楼放成品图防删

项目设计
在Lametric的官网上可以看到，Lametric除了最基本的时钟显示功能以外，还有天气预报，温湿度预报，脸书推特未读信息显示，以及各类各样社区扩展APP可以使用，拓展性非常强。因此，一个强大的处理器是必不可少的，虽然arduino或者51单片机驱动像这样简单的像素显示绰绰有余，但是，为了最大程度的保证后续开发拓展能力，直接上树莓派是最好的了。再考虑开发的难度，尽可能保证外围电路的简洁，袖珍体积，能够直接连接USB电压输入，自带蓝牙和wifi网络功能的raspberry zero w显然是这个项目的完美选择，将一台完整的linux电脑，作为一个私人的常驻桌面信息显示设备，也是非常赛博朋克了。
像素风的显示看上去很简单，但是需要的部件却不少，我的70%的研究重心也是放在这上面:一个8X297（或者更高）的可控led阵列，一个用来将发散光“塑性”的光栅，将点状光柔化的柔光板，以及一块将这些部件隐藏起来的前面板，这些将会在下面细说。

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2025-04-28 11:22广告

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初号机
初号机并不能算很成功，但是已经实现了基本功能，为后来的定制化进行了技术验证。
坐拥全球最大的杂货铺–某宝，让我们这些DIYer购买稀奇古怪的零部件时再也不用跑断腿。很快我就在上面锁定了一款LED阵列显示屏，CJMCU-WS2812-64，使用了DIY界常见的5050ws2812灯珠，除了RGB全彩显示外，还是单线数据传输，驱动十分简单。而且也不贵，均大概为40一块的样子。
如图

但是几天后我拿到手却傻眼了，因为实物实在是太TM大了。边长近9cm，5个连在一起组成40 x 8阵列时足足有半米长，放在桌子上近乎是一个巨大的横幅，但是也找不到更小的模块了，硬着头皮做吧。关于树莓派驱动ws2812灯珠，国外大神jgarff已经写好了驱动，python，Rust，Powershell，Java，CSharp，Go几大语言都有支持，我喜欢在这类项目中使用python，因此使用pip 直接安装rpi_ws281x包就可以使用了。安装和测试方法网上有很多，这里不再赘述。（之后二代机可能会有补充）

贴吧不太好贴代码，我就简单说下程序的思路，首先，ws2812是一款4引脚的元件，除了正负极以外，有一个数据输入口和一个数据输出口，后一个灯珠的数据输入口和前一个灯珠的数据输出口相连，第一个灯珠的数据输入口与树莓派上的pwm引脚相连（驱动选择），你可以想象每个灯珠接受一个包含自己和后面所有灯珠颜色信息的列表，灯珠取出列表第一个数据，作为自己的显示，然后将剩下的数据发送给下一个灯珠，依次向下传递，因此级联控制下只需要确定每一灯珠在这样一条链条上的位置就可以通过传入这样的列联表来控制每一个灯珠的RGB值。这样将图案和数字的信息经过特定规则向灯珠链发送就可以显示出来了。为了方便编辑，我还写了一个专门用来画图的小软件，就是下面这张图右后方电脑上的那种：

下图是初号机的测试：
硕大的身躯，纸板+胶带糊的主题，然后用了一块旧的包装海绵作为挡光板。就是下面这个效果了。

二代机
找不到合适的模块，那就自己造吧，经过初代机的验证以后，已经证明了这个东西是可以被做出来的，那就不用担心钱打水漂了。
总共需要定制LED发光板、外壳和光栅以及前挡板。某宝有很多都可以提供来图定制。
原来的5050封装ws2812实在是有点大，综合考虑大小和制作难度，我选择了2427封装的ws2812芯片灯珠，驱动完全一致，效果和驱动方式没有任何变化。在某宝sale这款灯珠的店里找到了封装定义图，然后就可以画PCB了，但是画PCB对于一个非电子专业的人来说实在是不太好上手，折腾了好久还是上万能的贴吧找人帮忙了，在此感谢@ 鈽炩枓鈻掆槣为我提供的帮助。
将图纸提交给网上的PCB打样中心，三天后我就拿到了热腾腾的板子，在此期间，我还买了锡膏，加热台，用PCB图纸定制的激光钢网（植锡用）
下图为板子设计图和拿到的实物

然后制作流程是我根据别人维修电子设备的过程设计的，肯定很不严谨专业，但是这也是降低成本的方法了，要是用机器全自动贴片，动不动一千块就没了。
首先就是用钢网在焊盘的位置植上锡膏，然后用镊子把灯珠放在正确的位置上，用加热台一烤，锡膏融化，灯珠们就完美地焊接在了板子上，这个时候千万不能马上上电，毕竟是手工焊接，用万用笔检查短路虚焊，并彻底清理多余的焊锡膏。才可以上电测试。运气比较好，一次通过。
加工完拿到的板子：

和第一版的买的led板大小对比

手工焊接完成，上电点亮成功

接下来是光栅的部分，起初我是想用激光切割椴木板，但是由于激光对椴木的烧蚀作用，很难做到较窄的框宽，我偶然发现现在的3d打印服务全面转向了SLA等高精度打印技术，而且成本也很低。于是用CAD构建出模型发送给未来工场后（不是广告哈），三天就可以拿到，

虽然未来工场也提供喷漆服务，但是比较贵而且工期比较长，所以我就自己买了一瓶喷漆上色。如图是喷漆完成后的光栅设计图与实物图。

外壳使用8mm厚的三块亚克力板切割，前面板为一块3mm厚的黑茶色透明亚克力。均为CAD画好图纸后发动给某宝上的进行加工定制。
外壳组件：

完成电路焊接，组合，为了方便使用，我在外壳上接的是type-c母口，给led板和树莓派提供5v供电，最后用UV胶连接后，硬件主体就算完成了。可以进行软件开发了，由于我专业和电子或者软件一点关系都没有，所以写软件着实让我很头疼，得益于树莓派的强大功能，所有的获取信息以及显示过程都可以独立完成，甚至还可以写一个爬虫固定爬取一个地方再显示，目前以及完成了时间，天气，温度等功能，其他的只能慢慢码了。