DIY 会变色的圣诞树

思路很简单：在圣诞树下放一个玩具（比如毛绒玩具），让它 “变聪明”。让玩具能识别接触到的物体颜色，然后让圣诞树变成这种颜色。这样孩子们就可以用不同物品让圣诞树变出各种颜色，像个有趣的游戏。

首先得找个能替代普通圣诞灯的东西。新灯要亮、能变色，最重要的是容易编程。我选了可寻址编程的数字 RGB WS2812B 灯带，这种灯带很常见，到处都能买到，容易连接各种 Arduino 控制器。它们通常成条出售，每条约几十个 LED，供电电压有 5V、12V 或 24V 直流，还能多条串联控制大量 LED。

我家里有几条这样的灯带，每条 50 个 LED，5V 供电。

（材料参考：2 条 WS2812B 预焊 LED 模块串，约 18 美元；替代选项如亚马逊的 ALITOVE 16.4 英尺 WS2812B 灯带，每米 60 个 LED）

灯带种类很多，区别在 LED 数量、间距、分组、供电电压等，选适合自己的就行。我用了一棵小圣诞树，100 个 LED 足够了。

找一个玩具，确定 LED 灯带控制器的安装位置。这一步很重要，因为最终效果要能让孩子们喜欢～

我在附近玩具店挑了一只可爱的新年小熊，你也可以改造家里现有的玩具。我打算用布料把灯带控制器包起来，缝在熊的爪子上，让它看起来像拿着一个小礼物。还买了两块带有趣图案的布料：一块软的做内衬，一块薄的做外层。

要让玩具 “变聪明”，需要这些电子元件：

1. 控制器：我用的是基于 ESP8266 芯片的 ESP-12 开发板，体积小、功能够，适合空间有限的小项目（即使不用 WiFi 也很合适）。
2. （材料参考：Amperka Wi-Fi Slot，约 19 美元；替代选项：ESP-12E NODEMCU、WEMOS D1 MINI）
3. 颜色传感器：用的是 Amperka Troyka TCS34725 颜色传感器模块，支持 I2C 接口，带内置 LED 和可调参数（如颜色增益、积分时间），识别更精准。
4. （材料参考：带红外滤光片和白光 LED 的 TCS34725 传感器，约 8 美元）
5. 按钮：普通 Arduino 兼容按钮，用作触摸传感器，通知控制器读取新物体的颜色。
6. （材料参考：Amperka Troyka 按钮模块，约 1 美元；替代选项：Adafruit 按钮开关模块）
7. 电源：5V 8A 的 AC-DC 电源，给灯带和控制器供电。
8. （材料参考：5V 8A 40W 电源，约 16 美元；替代选项：ALITOVE 5V 8A 适配器、MEAN WELL LPV-60-5）
9. 可选配件：DC-DC 电压转换器和 WS2812B 驱动。ESP8266 引脚多为 3.3V 逻辑电平，而 WS2812B 灯带需要 5V 逻辑，所以用了带 5V 逻辑缓冲和电压转换的驱动模块。
10. （材料参考：Amperka Troyka WS2812 灯带驱动，约 9 美元）

按附图连接元件，具体接线可能因零件不同略有差异，但原理一致：

1. 按钮接控制器：我把按钮接到 ESP8266 的 A2 引脚，非模块按钮可通过电阻连接。
2. 颜色传感器接控制器：TCS34725 通过 I2C 总线通信，连接 SDA 和 SCL 引脚；传感器的 LED 控制引脚接 ESP8266 的 A0 引脚。
3. LED 灯带接控制器：WS2812B 的 DI 引脚接控制器，因 ESP8266 是 3.3V 逻辑，需通过驱动模块连接，我把灯带 DI 线焊到驱动板，再接到 ESP8266 的 A5 引脚。
4. 灯带另一端（带 DO 引脚）接电源，必要时给电源焊插头，注意导线绝缘。

我的灯带是 5V 供电，所以用同一个 5V 电源给灯带和控制器供电。如果是 12V 或 24V 灯带，需用降压转换器统一供电。

用 XOD 可视化编程环境给控制器写程序，需要先在 XOD 工作区添加两个库：

1. gabbapeople/christmas-tree（含 WS2811 灯带驱动和 TCS34725 传感器封装）
2. gabbapeople/color（XOD 颜色处理库）

需要这些节点：

1. tsc-color-sensor 节点：通过 I2C 读取颜色，LED 引脚接 A0（控制传感器内置 LED），LUM 设 1（亮度），IT（积分时间）设 20，GAIN（增益）设 60（识别最准），INIT 设 “启动时”，UPD 设 “持续”。
2. ws2811 节点：配置灯带，DI 引脚接 A5，SIZE 设 100（总 LED 数），B（亮度）设 80。
3. color-all 节点：控制所有 LED 变色，输入接 ws2811 输出和传感器颜色，SET 引脚触发变色。
4. button 节点：接 A2 引脚，PRS 输出接 color-all 的 SET 引脚，按按钮时触发变色。
5. purify 节点：放在传感器和 color-all 之间，将传感器输出的颜色转为纯色调（饱和度最大），适配灯带显示。

配置完成后，部署到控制器即可。

厚纸板打印盒子图案，折成框架，开一个颜色传感器的方形孔。

两层布料（软厚的做内衬，薄的做外层）都开孔，用胶带固定纸板框架和孔边缘，剪去多余布料，从内侧缝合孔的轮廓。

拉伸布料用胶带固定（胶带藏在内部），把设备放进框架，沿轮廓缝合，留一个角落穿线。

把设备缝到泰迪熊的爪子上，让它看起来像拿着小礼物。

设备编程完成并固定到玩具后，连接 LED 灯带，把玩具放在圣诞树下。把彩色物体放到小熊 “拿的礼物” 前，圣诞树就会变成对应的颜色啦！