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在这个圣诞夜给房子装疯狂灯光动画系统

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基于MIDI、Raspberry Pi的圣诞小屋

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硬件清单

  • Raspberry Pi 2 Model B x 1

  • 固态继电器 × 32
    (PF240D25 -  SSR, 3-15VDC, 12-280VAC, 25A)      

  • PCF8574 × 4  

  • 12V / 1,25A电源 × 1
    *(MW DR-15-12 Schaltnetzteil, Hutschiene)

  • 5V / 2,4A电源 × 1
    (MW DR-15-5 Schaltnetzteil, Hutschiene)

软件清单

规划

下图用白色线条标注了LED灯带的位置。在项目的这一阶段,统计了装置需要的电源输出口共52个,每个灯带都需要配置对应的电源;同时还需要测量房屋,窗户等的尺寸。

旁白:大户人家呀,在这个图里我第一眼看到的是一栋大别野和三辆车车。

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注意:电网连着千万家,安全系着你我他,安全用电意识不可少。使用230V极为危险!切勿在面包板上使用230V。以下草图仅供参考!电路的安装需要专业电工来进行!

每条LED灯带都通过一个配电器进行控制,配电器内部带有DIN导轨。这个装置用到了来自CCTools(http://cctools.eu) 的板子,其中包含所需的固态继电器、电阻和用于保护继电器的元件。继电器需要一个5V的端口扩展板。CCTools的MAX7311端口扩展板,带有16个GPIO。可以将端口扩展芯片放在DIN导轨上,并通过螺钉连接电缆

下图显示了整个电路。草图显示了PCF8574 ,它是具有8个GPIO的端口扩展芯片。两者工作原理相同。
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注释

DIN导轨:德国工业标准,使用导轨是工业电气元器件的一种安装方式
GPIO(英语:General-purpose input/output),通用型之输入输出的简称
PCF857是CMOS电路

一开始费解了好久CCTools的板子到底是什么,在把这个网站点了一遍之后大概知道了,下图电控箱里面除了树莓派以外绿色的板子应该都是这个牌子的。找了几个看着像的作为参考(在图片里都能找到):
[HSRel5 - I²C-Bus-Relaisplatine]
HSRel8(+8) - 8fach-Relaisplatine

下图为电控箱:
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电控箱包含常规继电器(12V,橙色)和固态继电器(5V,黑色)。固态继电器的最大功率只有200W,因此需要更高的功率时需要使用常规继电器,但缺点是不能快速切换。Raspberry Pi 2位于左下方。

电控箱使用基于(headless模式下的)UWP的应用,用以接收专用接口上的UDP数据包。每个UDP包都包含一个前缀和所有输出的当前状态。因此,数据包不可能仅发送一次。但电控箱在处理UDP包时会自动忽略其余数据包。这意味着不会因为数据包排队而造成阻塞。这样可以确保发送大量事件不会造成延迟。

注释

headless模式:Headless模式是在缺少显示屏、键盘或者鼠标时的系统配置
UDP数据包:UDP协议的全称是用户数据报,在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包。

MIDI 音频编辑器

推荐以下MIDI音频编辑器(Ardour: https://ardour.org),物美价廉,物超所值。Ardor是一款录音软件。因此,需要连接一个MIDI设备用来录制声音。然后,在点击播放时,按下的音符将发送到MIDI输出设备。以下屏幕显示了运行中的Ardor:

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屏幕上显示了歌曲“ Silent Night”的已加载项。有多个带有不同种类动画的MIDI音轨。它们已经通过MIDI键盘演奏并输入了精确的节奏和旋律。

MIDI to Orchestrator bridge

该虚拟MIDI输出设备称为“ MIDI 2 Orchestrator Bridge”(以下称为“bridge”),也是该项目的一部分,并包含在GIT库中。它具有以下功能:

  • 将传入的MIDI事件(例如“NoteOn(打开)”或“ NoteOff(关闭)”)映射到多个输出
  • 通过UDP协议发送电控箱的完整状态
  • 提供一个界面仿真器,以允许远程控制
  • 显示调试信息,例如日志和当前功耗
  • 允许手动启用或禁用任一输出
  • 显示每个输出的实际状态
  • 显示从Ardor传入的信息

以下屏幕显示了具有上述功能的Orchestrator Bridge:

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仿真器的布局(右上)与实际屋子上安装的灯带位置相同。这样就可以在不看房子的情况下录制动画。当播放动画时,bridge将通过UDP将其转发给电控箱。右下角有一个复选框可启用或禁用此功能。

最重要的功能是创建“Mappings(映射)”。这些映射将音符与输出连接起来。映射包含音符和被音符激活的输出的列表。输出会被关闭直到释放音符为止。也可以选择一个通道来创建许多映射,而无需大量按键。

NAudio库文件下载(https://naudio.codeplex.com
restup-master.zip (1.41 MB, 下载次数: 0)

LightPi-master.zip

978.16 KB, 下载次数: 1, 下载积分: 创造力 -1

Schematics.zip

276.08 KB, 下载次数: 0, 下载积分: 创造力 -1

DFrJ5KYVQaH  高级技师

发表于 2019-12-26 07:06:32

工程量很大哦
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Llllllambt  初级技师

发表于 2019-12-26 18:00:55

看着很有趣
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DFr1s6yUMyU  学徒 来自手机

发表于 2019-12-27 21:18:50

中二点 发表于 2019-12-25 11:29
[md]## 基于MIDI、Raspberry Pi的圣诞小屋



厉害,真不错!
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星穆  见习技师

发表于 2019-12-27 21:37:28

大佬可以教教我嘛,我实在是太喜欢这个了
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Nicholas  见习技师

发表于 2020-1-2 03:45:11

这个是大神
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wwwdelphi  见习技师

发表于 2020-1-4 14:53:16

大工程,厉害的大神!
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changgg  学徒

发表于 7 天前

好好看
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虚无缥缈  见习技师

发表于 6 天前

有趣!
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