【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（18）

偶然心血来潮，想要做一个音乐可视化的系列专题。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。这次找到了一个规格30X30厘米的吊顶平面板灯，准备尝试一下作为音乐可视化平板灯是否可行，看看效果如何。

【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
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（5）---WS2812柱跳灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311192-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（6）---点阵频谱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311201-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（7）---大方格频谱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311364-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（8）---四位32段点阵屏
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311490-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（9）---X Music Spectrum
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311627-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（10）---WS2812硬板屏
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311641-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（11）---WS2812幻彩灯带
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313648-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（12）---米管快速节奏灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313708-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（13）---有机棒立柱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313723-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（14）---水杯水瓶灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313803-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（15）--横排LED方管灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313811-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（16）--热干胶棒棒灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313844-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化系列（17）--光导纤维灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313867-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（18）--LED平面板灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313951-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（19）--通体光纤灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313962-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（20）--首饰盒镜子灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313969-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（21）--CD 光盘灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313984-1-1.html
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（22）--LED无限魔方
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313994-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化（23）--3合1闪点光纤
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314168-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化（24）--无限LED镜子灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314180-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化（25）--水龙卷旋涡灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314231-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化系列（26）--LED 超立方体
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314244-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化（27）--磁搅LED水旋灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314273-1-1.html

  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之四：多彩MegunoLink伸缩音乐节拍灯
  模块接线：WS2812B接D6
  MAX4466      UNO
  VCC          5V
  GND         GND
  OUT          A0

/*
  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之四：多彩MegunoLink伸缩音乐节拍灯
  模块接线：WS2812B接D6
  MAX4466      UNO
  VCC          5V
  GND         GND
  OUT          A0
*/

#include<FastLED.h>
#include<MegunoLink.h>
#include<Filter.h>

#define N_PIXELS  48
#define MIC_PIN   A0
#define LED_PIN   6
#define NOISE 10
#define TOP   (N_PIXELS+2)
#define LED_TYPE  WS2811
#define BRIGHTNESS  10
#define COLOR_ORDER GRB

CRGB leds[N_PIXELS];
int lvl = 0, minLvl = 0, maxLvl = 10;

ExponentialFilter<long> ADCFilter(5, 0);

void setup() {
  FastLED.addLeds<LED_TYPE, LED_PIN, COLOR_ORDER>(leds, N_PIXELS).setCorrection(TypicalLEDStrip);
  FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
}

void loop() {
  int n, height;
  n = analogRead(MIC_PIN);
  n = abs(1023 - n);
  n = (n <= NOISE) ? 0 : abs(n - NOISE);
  ADCFilter.Filter(n);
  lvl = ADCFilter.Current();
  //  Serial.print(n);
  //  Serial.print(" ");
  //  Serial.println(lvl);
  height = TOP * (lvl - minLvl) / (long)(maxLvl - minLvl);
  if (height < 0L) height = 0;
  else if (height > TOP) height = TOP;
  for (uint8_t i = 0; i < N_PIXELS; i++) {
    if (i >= height) leds[i] = CRGB(0, 0, 0);
    else leds[i] = Wheel( map( i, 0, N_PIXELS - 1, 30, 150 ) );
  }
  FastLED.show();
}

CRGB Wheel(byte WheelPos) {
  if (WheelPos < 85)
    return CRGB(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
  else if (WheelPos < 170) {
    WheelPos -= 85;
    return CRGB(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
  } else {
    WheelPos -= 170;
    return CRGB(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
  }
}
复制代码

  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之三：FastLED音乐反应节奏灯
  模块接线：WS2812B接D6
  MAX4466      UNO
  VCC          5V
  GND         GND
  OUT          D7

/*
  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之三：FastLED音乐反应节奏灯
  模块接线：WS2812B接D6
  MAX4466      UNO
  VCC          5V
  GND         GND
  OUT          D7
*/

#include<FastLED.h>
#define LED_PIN 6
#define NUM_LEDS 48

CRGB leds[NUM_LEDS];
uint8_t hue = 0;
int soundsensor = 7;

void setup() {
  delay(2000);
  FastLED.setBrightness(220);
  pinMode(soundsensor, INPUT);
  FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
}

void loop() {
  int sensval = digitalRead(soundsensor);

  if (sensval == 1) {
    leds[0] = CRGB :: Red;
    fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Blue);
    rainbow_moving();
    FastLED.show();
    delay(10);
  }
  else {
    leds[0] = CRGB :: Black;
    fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Black);
    FastLED.show();
    delay(10);
  }
}

void rainbow_moving() {
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
    leds[i] = CHSV(hue + (i * 10), 255, 255);
  }
  EVERY_N_MILLISECONDS(10) {
    hue++;
  }
}
复制代码

拆开面板灯，里面有一片扩散膜(也叫匀光膜)。

百度搜了下，它的作用就是把每个点LED发出的光均匀分开，让人感觉不到点的存在。在一个平面上让人感觉是整个板在发光，很均匀的感觉。其原理是，光线在经过扩散层时，会不断于2个折射率相异的介质中穿过，故光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，如此便造成了光学扩散的效果，这样整体的光源更均匀、柔和、饱满。扩散膜的重要指标为全光透过率及雾化度。

还有就是底板发光组件

声音模块，继续使用性价比更高的MAX4466声音传感器

MAX4466主要特性
1、+2.4V 至 +5.5V 电源电压运行版本，
2、可提供 5nA 完全关断(MAX4467/MAX4468)
3、出色的电源抑制比：112dB
4、出色的共模抑制比：126dB
5、高 AVOL：125dB (RL= 100kΩ)
6、轨到轨输出
7、低 24μA 静态电源
8、电流增益带宽积：
     200kHz (MAX4465/MAX4467/MAX4469)
     600kHz AV≥5 (MAX4466/MAX4468)
9、采用节省空间的封装
     5-Pin SC70 (MAX4465/MAX4466)
     8 引脚 SOT23 (MAX4467/MAX4468/MAX4469)

功能框图

MAX4466模块特点
电源电压：+2.4V至+5.5V（可直接接STM/ARDUNIO/树莓派等开发板）
电源抑制比：112dB
共模抑制比：126dB
AVOL：125dB（RL = 100kΩ) 轨到轨输出
静态电源电流：24μA
增益带宽：600kHz
尺寸：20.8mm x 13.8mm x 7.5mm/0.8 x 0.5 x 0.3inch

该模块在 Vcc 和接地引线上都包含铁氧体，以最大限度地减少电源噪声。如果与 MCU 一起使用，最好使用 2.4V – 5.5V 范围内可用的最安静的电源。在 Arduino 上，这通常是 3.3V 电源。输出是直流耦合的。当输出信号处于静止状态时，它将位于 Vcc/2。如果 Vcc 为 5V，则输出将为 2.5V。如果输出需要交流耦合，可以在输出引脚和它驱动的电路的输入之间增加一个100uF的电容。背面的小型单圈电位器可让您将增益从 25x 调整到 125x。逆时针旋转电位器会增加增益，而逆时针旋转会降低增益。

WS2812B灯带选用的是每米60灯黑底裸板

WS2812B
是一种将控制电路和rgb芯片集成在一起的智能控制led光源。5050组件的包装。内部包括智能数字端口数据锁存和信号整形放大驱动电路。还包括精密内部振荡器和12V电压可编程恒流控制部分，有效保证了像素点光色高度一致。数据传输协议采用单NZR通信方式。像素上电复位后，DIN端口接收数据来自控制器，第一个像素收集初始24位数据，然后发送到内部数据锁存器，其他数据由内部信号整形放大电路通过DO端口发送到下一个级联像素进行整形。后对于每个像素的传输，信号要减少24位。像素采用自动整形传输技术，使像素级联数不受信号传输的限制，只取决于信号传输的速度。复位时间>280μs，中断时不会造成误复位，支持较低频率，价格低廉单片机。刷新频率更新到2kHz，画面频率低，高清摄像机无闪烁，提高出色的展示效果。LED具有驱动电压低、环保节能、亮度高、散射角大、一致性好、功率低、寿命长等优点。集成在led上的控制芯片越来越多电路简单，体积小，安装方便。

WS2812模块电原理图

WS2812B是集控制电路和发光电路于一体的LED光源元件，其控制IC为WS2812B，发光元件是5050RGBLED，电压为5V，每个单位的峰值电流为60ma，灯带为三线制，VCC GND DIN分别为电源+、电源-、信号，当使用外部电源时，外部电源-需要与单片机的GND相连。

为这个平面板灯准备了48颗LED灯

  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之一：绿色单灯循环测试48颗LED

/*
  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之一：绿色单灯循环测试48颗LED
*/

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 6
#define MAX_LED 48

#define ADD true
#define SUB false

int val = 0;
boolean stat = ADD;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel( MAX_LED, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800 );

void setup() {
  strip.begin();
  strip.show();
}

void loop() {
  uint8_t i, a = 0;
  uint32_t color = strip.Color(255, 100, 0);

  while (a < 49)
  {
    for (i = 0; i < 48; i++)
    {
      if (i == a) strip.setPixelColor(i, color);
      else strip.setPixelColor(i, 0);
    }
    strip.show();
    delay(20);
    a++;
  }
}
复制代码

实验场景图  动态图

在灯盘上安装好48颗LED

  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之二：使用FastLED库的满屏换色测试

/*
  【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（18）--LED平面板灯
  项目程序之二：使用FastLED库的满屏换色测试
*/

#include <FastLED.h>
#define LED_PIN     6
#define NUM_LEDS    48
CRGB leds[NUM_LEDS];

void setup() {
  FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i <= 47; i++) {
    leds[i] = CRGB ( 0, 0, 250);
    FastLED.show();
    delay(10);
  }
  for (int i = 47; i >= 0; i--) {
    leds[i] = CRGB ( 220, 0, 0);
    FastLED.show();
    delay(10);
  }
  for (int i = 0; i <= 47; i++) {
    leds[i] = CRGB ( 0, 230, 0);
    FastLED.show();
    delay(10);
  }
}
复制代码

实验场景图

实验场景图  动态图

实验的视频记录（4分25秒）

https://v.youku.com/v_show/id_XN ... hcb.playlsit.page.1

实验场景图