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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(18)

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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。

01.jpg

驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 2022-10-5 10:10:03

【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


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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 2022-8-30 15:20:47

  【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

  1. /*
  2.   【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
  3.   项目程序之四:多彩MegunoLink伸缩音乐节拍灯
  4.   模块接线:WS2812B接D6
  5.   MAX4466      UNO
  6.   VCC          5V
  7.   GND         GND
  8.   OUT          A0
  9. */
  10. #include<FastLED.h>
  11. #include<MegunoLink.h>
  12. #include<Filter.h>
  13. #define N_PIXELS  48
  14. #define MIC_PIN   A0
  15. #define LED_PIN   6
  16. #define NOISE 10
  17. #define TOP   (N_PIXELS+2)
  18. #define LED_TYPE  WS2811
  19. #define BRIGHTNESS  10
  20. #define COLOR_ORDER GRB
  21. CRGB leds[N_PIXELS];
  22. int lvl = 0, minLvl = 0, maxLvl = 10;
  23. ExponentialFilter<long> ADCFilter(5, 0);
  24. void setup() {
  25.   FastLED.addLeds<LED_TYPE, LED_PIN, COLOR_ORDER>(leds, N_PIXELS).setCorrection(TypicalLEDStrip);
  26.   FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
  27. }
  28. void loop() {
  29.   int n, height;
  30.   n = analogRead(MIC_PIN);
  31.   n = abs(1023 - n);
  32.   n = (n <= NOISE) ? 0 : abs(n - NOISE);
  33.   ADCFilter.Filter(n);
  34.   lvl = ADCFilter.Current();
  35.   //  Serial.print(n);
  36.   //  Serial.print(" ");
  37.   //  Serial.println(lvl);
  38.   height = TOP * (lvl - minLvl) / (long)(maxLvl - minLvl);
  39.   if (height < 0L) height = 0;
  40.   else if (height > TOP) height = TOP;
  41.   for (uint8_t i = 0; i < N_PIXELS; i++) {
  42.     if (i >= height) leds[i] = CRGB(0, 0, 0);
  43.     else leds[i] = Wheel( map( i, 0, N_PIXELS - 1, 30, 150 ) );
  44.   }
  45.   FastLED.show();
  46. }
  47. CRGB Wheel(byte WheelPos) {
  48.   if (WheelPos < 85)
  49.     return CRGB(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
  50.   else if (WheelPos < 170) {
  51.     WheelPos -= 85;
  52.     return CRGB(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
  53.   } else {
  54.     WheelPos -= 170;
  55.     return CRGB(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
  56.   }
  57. }
复制代码


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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 2022-8-28 15:50:10

  【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

  1. /*
  2.   【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
  3.   项目程序之三:FastLED音乐反应节奏灯
  4.   模块接线:WS2812B接D6
  5.   MAX4466      UNO
  6.   VCC          5V
  7.   GND         GND
  8.   OUT          D7
  9. */
  10. #include<FastLED.h>
  11. #define LED_PIN 6
  12. #define NUM_LEDS 48
  13. CRGB leds[NUM_LEDS];
  14. uint8_t hue = 0;
  15. int soundsensor = 7;
  16. void setup() {
  17.   delay(2000);
  18.   FastLED.setBrightness(220);
  19.   pinMode(soundsensor, INPUT);
  20.   FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
  21. }
  22. void loop() {
  23.   int sensval = digitalRead(soundsensor);
  24.   if (sensval == 1) {
  25.     leds[0] = CRGB :: Red;
  26.     fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Blue);
  27.     rainbow_moving();
  28.     FastLED.show();
  29.     delay(10);
  30.   }
  31.   else {
  32.     leds[0] = CRGB :: Black;
  33.     fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Black);
  34.     FastLED.show();
  35.     delay(10);
  36.   }
  37. }
  38. void rainbow_moving() {
  39.   for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
  40.     leds[i] = CHSV(hue + (i * 10), 255, 255);
  41.   }
  42.   EVERY_N_MILLISECONDS(10) {
  43.     hue++;
  44.   }
  45. }
复制代码


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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 2022-8-27 16:31:38

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。

02.jpg

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-27 16:39:26

还有就是底板发光组件

03.jpg
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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 09:06:08

声音模块,继续使用性价比更高的MAX4466声音传感器

0-.jpg
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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 2022-8-28 09:11:56

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

04.jpg


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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 2022-8-28 09:18:17

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。


0.jpg

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 09:23:12

WS2812B灯带选用的是每米60灯黑底裸板


03.jpg
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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 09:26:18

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。

02.jpg

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 09:29:37

WS2812模块电原理图


07.jpg
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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 09:33:25

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。

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 10:31:43

为这个平面板灯准备了48颗LED灯

04.jpg

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发表于 2022-8-28 11:25:42

  【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

  1. /*
  2.   【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
  3.   项目程序之一:绿色单灯循环测试48颗LED
  4. */
  5. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
  6. #define PIN 6
  7. #define MAX_LED 48
  8. #define ADD true
  9. #define SUB false
  10. int val = 0;
  11. boolean stat = ADD;
  12. Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel( MAX_LED, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800 );
  13. void setup() {
  14.   strip.begin();
  15.   strip.show();
  16. }
  17. void loop() {
  18.   uint8_t i, a = 0;
  19.   uint32_t color = strip.Color(255, 100, 0);
  20.   while (a < 49)
  21.   {
  22.     for (i = 0; i < 48; i++)
  23.     {
  24.       if (i == a) strip.setPixelColor(i, color);
  25.       else strip.setPixelColor(i, 0);
  26.     }
  27.     strip.show();
  28.     delay(20);
  29.     a++;
  30.   }
  31. }
复制代码


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发表于 2022-8-28 11:33:41

实验场景图  动态图

动画61.gif

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发表于 2022-8-28 12:02:51

在灯盘上安装好48颗LED

05.jpg

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 13:42:36

  【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

  1. /*
  2.   【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
  3.   项目程序之二:使用FastLED库的满屏换色测试
  4. */
  5. #include <FastLED.h>
  6. #define LED_PIN     6
  7. #define NUM_LEDS    48
  8. CRGB leds[NUM_LEDS];
  9. void setup() {
  10.   FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
  11. }
  12. void loop() {
  13.   for (int i = 0; i <= 47; i++) {
  14.     leds[i] = CRGB ( 0, 0, 250);
  15.     FastLED.show();
  16.     delay(10);
  17.   }
  18.   for (int i = 47; i >= 0; i--) {
  19.     leds[i] = CRGB ( 220, 0, 0);
  20.     FastLED.show();
  21.     delay(10);
  22.   }
  23.   for (int i = 0; i <= 47; i++) {
  24.     leds[i] = CRGB ( 0, 230, 0);
  25.     FastLED.show();
  26.     delay(10);
  27.   }
  28. }
复制代码


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发表于 2022-8-28 13:49:01

实验场景图

06.jpg
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发表于 2022-8-28 13:52:04

实验场景图  动态图

动画62.gif

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 17:31:44

实验的视频记录(4分25秒)

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




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驴友花雕  中级技神
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发表于 2022-8-28 17:34:28

实验场景图

07.jpg
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