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[项目] 【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(4)

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本帖最后由 驴友花雕 于 2021-10-8 19:07 编辑

偶然脑子发热心血来潮,想要做一个声音可视化的系列专题。这个专题的难度有点高,涉及面也比较广泛,相关的FFT和FHT等算法也相当复杂,不过还是打算从最简单的开始,实际动手做做试验,耐心尝试一下各种方案,逐步积累些有用的音乐频谱可视化的资料,也会争取成型一些实用好玩的音乐可视器项目。

【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(4)---WS2812条灯
项目所需材料如下:

09.jpg

驴友花雕  初级技神
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发表于 2021-10-8 06:02:35

Arduino 系列传感器和执行器模块实验目录清单:
一块扩展板完成Arduino的10类37项实验(代码+图形+仿真)
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-280845-1-1.html
连杆形式的腿机构十一种:盘点机器人行走背后的机械原理
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308097-1-1.html
【花雕动手做】超低成本,尝试五十元的麦克纳姆轮小车!
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-307863-1-1.html
【花雕动手做】超迷你哦,用徽商香烟盒做个智能小车!
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-307907-1-1.html
【花雕动手做】太搞笑啦,一支胶管制成二只蠕动机器人
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308046-1-1.html
【花雕动手做】快餐盒盖,极低成本搭建机器人实验平台
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308063-1-1.html
【花雕动手做】特别苗条,使用微波传感器控制的纤细小车
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308866-1-1.html
【花雕动手做】脑洞大开、五花八门的简易机器人66种
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-307900-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(1)---LED节奏灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311167-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(2)---OLED频谱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311174-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(3)---RGB律动灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311183-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(4)---WS2812条灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311190-1-1.html

实验一百五十八:QMC5883L电子指南针罗盘模块 三轴磁场传感器GY-271
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308195-1-1.html
实验一百六十三:BMI160 6轴惯性运动传感器 16位3轴加速度+超低功耗3轴陀螺仪  I2C/SPI 14LGA
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310371-1-1.html
实验一百六十五:2.4 英寸 TFT LCD 触摸屏模块 XPT2046 PCB ILI9341 240x320 像素 8 位 SPI 串口显示器 300mA
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-309803-1-1.html
实验一百七十六:6mm大尺寸8x8LED方块方格点阵模块 可级联 红绿蓝白色 可选8级亮度
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-309845-1-1.html
实验一百七十九:0.66英寸OLED显示模块 液晶屏模块IIC/I2C接口 64*48像素 SSD1306驱动芯片
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311179-1-1.html
实验一百八十一:1.3寸OLED液晶屏  I2C IIC通信 4针模块 1106/1306驱动 128*64像素
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311123-1-1.html
实验一百八十三:GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310273-1-1.html
实验一百八十五:MAX4466声音传感器 驻极体话筒放大器 麦克风可调功放模块 microphone
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310193-1-1.html
实验一百八十九:TDA1308 硅麦克风 数字咪头放大模块 拾音器放大板 楼氏SUNLEPHANT
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310246-1-1.html
实验一百九十三:TCS34725颜色识别传感器 RGB IIC明光感应模块 ColorSensor
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310209-1-1.html
实验二百:RCWL-0515微波雷达感应开关 人体感应 智能感应探测传感器 12-15米远距离2.7G微波检测模块
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310313-1-1.html
实验二百零一:OPT101模拟光照传感器 TEMT6000光强度模块 单片光电二极管 YourCee
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311164-1-1.html
实验二百零三:Air724UG合宙 Cat14G模块 DTU物联网UART串口通信数据TCP透传 核心板组合套餐
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310342-1-1.html
实验二百零七:I2C红色8*8LED点阵模块ht16k33驱动1088BS树莓派物联网可扩展编程
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310951-1-1.html
实验二百零九:Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块 NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310433-1-1.html

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驴友花雕  初级技神
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发表于 2021-10-8 16:14:16

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之三:12位环形音乐反应灯

  实验开源代码

  1. /*
  2.   【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  3.   项目之三:12位环形音乐反应灯
  4. */
  5. #define FASTLED_INTERRUPT_RETRY_COUNT 0
  6. //#define FASTLED_ESP8266_RAW_PIN_ORDER
  7. #include <FastLED.h>
  8. #define NUM_LEDS 12
  9. CRGB leds[NUM_LEDS];
  10. const int ledPin = 6;
  11. int sensorPin = 7;
  12. boolean val = 0;
  13. void setup() {
  14.   pinMode(ledPin, OUTPUT);
  15.   pinMode(sensorPin, INPUT);
  16.   Serial.begin (9600);
  17.   FastLED.addLeds<WS2812B, ledPin, RGB>(leds, NUM_LEDS);
  18. }
  19. void loop () {
  20.   val = digitalRead(sensorPin);
  21.   Serial.println (val);
  22.   if (val == HIGH) {
  23.     leds[0] = CRGB(180, 0, 0);
  24.     FastLED.show();
  25.     delay(3);
  26.     leds[1] = CRGB(0, 180, 0);
  27.     FastLED.show();
  28.     delay(3);
  29.     leds[2] = CRGB(0, 0, 240);
  30.     FastLED.show();
  31.     delay(3);
  32.     leds[3] = CRGB(150, 0, 240);
  33.     FastLED.show();
  34.     delay(5);
  35.     leds[4] = CRGB(180, 200, 20);
  36.     FastLED.show();
  37.     delay(5);
  38.     leds[5] = CRGB(85, 60, 180);
  39.     FastLED.show();
  40.     delay(10);
  41.     leds[6] = CRGB(50, 220, 20);
  42.     FastLED.show();
  43.     delay(5);
  44.     FastLED.show();
  45.     leds[7] = CRGB(0, 0, 250);
  46.     FastLED.show();
  47.     delay(5);
  48.     FastLED.show();
  49.     leds[8] = CRGB(240, 0, 0);
  50.     FastLED.show();
  51.     delay(10);
  52.     leds[9] = CRGB(0, 250, 0);
  53.     FastLED.show();
  54.     delay(10);
  55.     leds[10] = CRGB(0, 0, 255);
  56.     FastLED.show();
  57.     delay(10);
  58.     leds[11] = CRGB(220, 200, 20);
  59.     FastLED.show();
  60.     delay(10);
  61.   }
  62.   else {
  63.     leds[12] = CRGB(150, 0, 255);
  64.     FastLED.show();
  65.   }
  66.   FastLED.clear();
  67. }
复制代码


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驴友花雕  初级技神
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发表于 2021-10-8 14:59:19

  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之二:数字信号驱动的七色节奏灯

  实验开源代码

  1. /*
  2.   【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  3.   项目之二:数字信号驱动的七色节奏灯
  4. */
  5. #define FASTLED_INTERRUPT_RETRY_COUNT 0
  6. //#define FASTLED_ESP8266_RAW_PIN_ORDER
  7. #include <FastLED.h>
  8. #define NUM_LEDS 8
  9. CRGB leds[NUM_LEDS];
  10. const int ledPin = 6;
  11. int sensorPin = 7;
  12. boolean val = 0;
  13. void setup() {
  14.   pinMode(ledPin, OUTPUT);
  15.   pinMode(sensorPin, INPUT);
  16.   Serial.begin (9600);
  17.   FastLED.addLeds<WS2812B, ledPin, RGB>(leds, NUM_LEDS);
  18. }
  19. void loop () {
  20.   val = digitalRead(sensorPin);
  21.   Serial.println (val);
  22.   if (val == HIGH) {
  23.     leds[0] = CRGB(180, 0, 0);
  24.     FastLED.show();
  25.     delay(3);
  26.     leds[1] = CRGB(0, 180, 0);
  27.     FastLED.show();
  28.     delay(3);
  29.     leds[2] = CRGB(0, 0, 240);
  30.     FastLED.show();
  31.     delay(3);
  32.     leds[3] = CRGB(150, 0, 240);
  33.     FastLED.show();
  34.     delay(5);
  35.     leds[4] = CRGB(220, 200, 20);
  36.     FastLED.show();
  37.     delay(5);
  38.     leds[5] = CRGB(85, 60, 180);
  39.     FastLED.show();
  40.     delay(10);
  41.     leds[6] = CRGB(50, 220, 20);
  42.     FastLED.show();
  43.     delay(10);
  44.     FastLED.show();
  45.     leds[7] = CRGB(220, 220, 250);
  46.     FastLED.show();
  47.     delay(10);
  48.     FastLED.show();
  49.   }
  50.   else {
  51.     leds[8] = CRGB(150, 0, 255);
  52.     FastLED.show();
  53.   }
  54.   FastLED.clear();
  55. }
复制代码


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发表于 2021-10-8 10:08:14

WS2812B
是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源。其外型与一个5050LED灯珠相同,每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路,还包含有高精度的内部振荡器和12V高压可编程定电流控制部分,有效保证了像素点光的颜色高度一致。数据协议采用单线归零码的通讯方式,像素点在上电复位以后,DIN端接受从控制器传输过来的数据,首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后,送到像素点内部的数据锁存器,剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点,每经过一个像素点的传输,信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术,使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制,仅仅受限信号传输速度要求。


00-=-.jpg
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发表于 2021-10-8 10:32:23

0-0.jpg
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发表于 2021-10-8 10:39:37

WS2812主要特点
1、智能反接保护,电源反接不会损坏IC。
2、IC控制电路与LED点光源公用一个电源。
3、控制电路与RGB芯片集成在一个5050封装的元器件中,构成一个完整的外控像素点。
4、内置信号整形电路,任何一个像素点收到信号后经过波形整形再输出,保证线路波形畸变不会累加。
5、内置上电复位和掉电复位电路。
6、每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示,完成16777216种颜色的全真色彩显示,扫描频率不低于400Hz/s。
7、串行级联接口,能通过一根信号线完成数据的接收与解码。
8、任意两点传传输距离在不超过5米时无需增加任何电路。
9、当刷新速率30帧/秒时,级联数不小于1024点。
10、数据发送速度可达800Kbps。
11、光的颜色高度一致,性价比高。

0---.jpg

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发表于 2021-10-8 10:44:54

5050高亮LED,内置控制芯片,仅需1个IO口即可控制多个LED
芯片内置整形电路,信号畸变不会累计,稳定显示
三基色256级亮度调剂,16万色真彩显示效果,扫描频率不低于400Hz/S
串行连级接口,能通过一根信号线完成数据的接收与解码
刷新速率30帧/秒时,低速连级模式连级数不小于512点
数据收发速度最高可达800Kbps
高亮LED,光色亮度一致性高
两端有连级接口,可以直接插接


00.jpg
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发表于 2021-10-8 10:48:51

模块电原理图


05.jpg
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发表于 2021-10-8 11:40:44

MAX9814是一款低成本高性能麦克风放大器,具有自动增益控制(AGC)和低噪声麦克风偏置。器件具有低噪声前端放大器、可变增益放大(VGA)、输出放大器、麦克风偏置电压发生器和AGC控制电路。
●自动增益控制(AGC)  
●3种增益设置(40dB、50dB、60dB)  
●可编程动作时间  
●可编程动作和释放时间比  
●电源电压范围2.7V~5.5V   
●低THD:0.04% (典型值)  
●低功耗关断模式  
●内置2V低噪声麦克风偏置

000.jpg
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发表于 2021-10-8 13:05:19

KY-038声音模块特点:
1、使用5v直流电源供电(工作电压3.3V-5V)
2、有模拟量输出AO,实时麦克风电压信号输出
3、有阀值翻转电平输出DO,高/低电平信号输出(0和1)
4、具有高灵敏度,驻极体电容式麦克风(ECM)传感器
5、通过电位计调节灵敏度(图中蓝色数字电位器调节)
6、有电源指示灯,比较器输出有指示灯(使用LM393电压比较器)
7、设有3mm固定螺栓孔,方便安装
8、小板PCB尺寸:3.2cm * 1.7cm
9、可以检测周围环境的声音强度,使用注意:此传感器只能识别声音的有无(根据震动原理)不能识别声音的大小或者特定频率的声音。

01--.jpg

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发表于 2021-10-8 13:21:04

  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之一: 使用KY—038声音模块的阙值触发WS2812节奏灯条

  实验开源代码

  1. /*
  2.   【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  3.   项目之一: 使用KY—038声音模块的阙值触发WS2812节奏灯条
  4. */
  5. #include<FastLED.h>
  6. #define LED_PIN 6
  7. #define NUM_LEDS 8
  8. CRGB leds[NUM_LEDS];
  9. uint8_t hue = 0;
  10. int soundsensor = 7;
  11. void setup() {
  12.   delay(2000);
  13.   Serial.begin(9600);
  14.   FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
  15.   FastLED.setBrightness(255);
  16.   pinMode(soundsensor, INPUT);
  17. }
  18. void loop() {
  19.   int sensval = digitalRead(soundsensor);
  20.   if (sensval == 1) {
  21.     Serial.println("ON");
  22.     leds[0] = CRGB :: Red;
  23.     fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Blue);
  24.     rainbow_moving();
  25.     FastLED.show();
  26.     delay(10);
  27.   }
  28.   else {
  29.     leds[0] = CRGB :: Black;
  30.     fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Black);
  31.     FastLED.show();
  32.     delay(10);
  33.   }
  34. }
  35. void rainbow_moving() {
  36.   for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
  37.     leds[i] = CHSV(hue + (i * 10), 255, 255);
  38.   }
  39.   EVERY_N_MILLISECONDS(10) {
  40.     hue++;
  41.   }
  42. }
复制代码


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发表于 2021-10-8 13:51:10

  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之一: 使用KY—038声音模块的阙值触发WS2812节奏灯条

  实验场景图

03.jpg

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发表于 2021-10-8 14:23:15

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之一: 使用KY—038声音模块的阙值触发WS2812节奏灯条


  实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxMTgxMjMwOA==.html?firsttime=0



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发表于 2021-10-8 14:36:41

  实验场景动态图


04.gif
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发表于 2021-10-8 15:07:21

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之二:数字信号驱动的七色节奏灯

  实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxMTgyNDkwNA==.html?firsttime=0



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发表于 2021-10-8 15:22:47

  实验场景动态图

05.gif

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发表于 2021-10-8 16:22:22

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之三:12位环形音乐反应灯

  实验场景图

06.jpg

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发表于 2021-10-8 16:31:00

  实验场景动态图

07.gif

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发表于 2021-10-8 17:05:47

本帖最后由 驴友花雕 于 2021-10-8 18:14 编辑

     【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯     项目之三:12位环形音乐反应灯

  实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxMTczNDcwOA==.html?firsttime=0

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发表于 2021-10-8 17:18:45

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  项目之四:音乐反应8位环形灯

  实验开源代码

  1. /*
  2.   【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(04)---WS2812条灯
  3.   项目之四:音乐反应8位环形灯
  4. */
  5. #include<FastLED.h>
  6. #define LED_PIN 6
  7. #define NUM_LEDS 8
  8. CRGB leds[NUM_LEDS];
  9. uint8_t hue = 0;
  10. int soundsensor = 7;
  11. void setup() {
  12.   delay(2000);
  13.   Serial.begin(9600);
  14.   FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
  15.   FastLED.setBrightness(255);
  16.   pinMode(soundsensor, INPUT);
  17. }
  18. void loop() {
  19.   int sensval = digitalRead(soundsensor);
  20.   if (sensval == 1) {
  21.     Serial.println("ON");
  22.     leds[0] = CRGB :: Red;
  23.     fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Blue);
  24.     rainbow_moving();
  25.     FastLED.show();
  26.     delay(10);
  27.   }
  28.   else {
  29.     leds[0] = CRGB :: Black;
  30.     fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Black);
  31.     FastLED.show();
  32.     delay(10);
  33.   }
  34. }
  35. void rainbow_moving() {
  36.   for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
  37.     leds[i] = CHSV(hue + (i * 10), 255, 255);
  38.   }
  39.   EVERY_N_MILLISECONDS(10) {
  40.     hue++;
  41.   }
  42. }
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