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可定制声音的数字自行车喇叭

项目背景

首先让我讲一个令我萌发做这个项目的故事。当我还是个孩子的时候，我父亲从中东给我买了一个电子自行车铃铛。这是我们村子里第一次见到这种新奇的东西。它有四个按钮，每个按钮产生不同的声音，并伴有明亮的LED灯。安装在我的自行车上后的一整天，我的兄弟骑着自行车在村子里兜风，兴奋地按响喇叭。看着他那样真是有趣。但是这种愉悦感很短暂。就在那个晚上，当我们熟睡时，这个喇叭被小偷偷走了。当小偷拆下它时，他的手不小心按到了一个按钮，发出声音。等到我妈妈来查看时，小偷已经带着喇叭消失了。这一事件让我和我兄弟都感到很受伤。除了失去喇叭本身，我对它的内部工作方式充满了好奇。然而，在我满足好奇心之前，它就消失了。

最近我在 Instructables 网站上看到了一个名为 “Make Some Noise Contest” 的比赛。当我看到这个比赛时，我想起了这件往事。我认为可以制作一个类似的或甚至更好的喇叭。这就是我制作这个项目的原因。

因此，在这个项目中，我们将制作一个可定制声音的数字自行车喇叭，可以产生最多4种不同的声音，每个声音都以 .mp3/wav 格式保存在 micro-SD 卡上，有4个输入按钮用于播放声音，每个按钮都分配给 micro-SD 卡上不同的声音。此外，它还配备了可充电电池，可以使用 USB Type-C 为电池充电，在背面还加了一个电池充电指示灯，还有一个用于打开/关闭的小开关。它由预制组件以及完全可以3D打印的机身零件制成。

材料清单

元器件

1 x 2英寸4欧姆3瓦扬声器
1 x [迷你滑动开关0(https://www.ebay.com/itm/201430301369)
1 x 3.7伏1200毫安时电池（这个设计支持所有尺寸在 30mm x 48mm 以下的电池）
1 x 红色矩形扁平LED 5 x 2mm（在下拉菜单中选择散光 LED）
1 x 蓝色矩形扁平LED 5 x 2mm（在下拉菜单中选择散光 LED）
1 x TP 4056电池充电器USB C
1 x DC-DC升压转换器MT3608
1 x MP3-TF-16P（DFPlayer Mini）（通常带有预焊接的引脚，因此要去掉引脚）
1 x Seeed Studio XIAO SAMD21
1 x 微型SD卡（我使用的是 8GB 微型 SD 卡，有点大材小用，也可以选择较低容量的卡）
4 x 6mm x 6mm x 9mm微型开关按钮（选择9mm的高度）
3 x M3 20mm CSK螺钉（从下拉菜单中选择长度）
4 x M3 12mm CSK螺钉（从下拉菜单中选择长度）
2 x M3 16mmCSK螺钉（从下拉菜单中选择长度）
3 x M3螺母（从下拉菜单中选择长度）
5芯线4毫米外径 x 500毫米长度（我利用了旧的 USB 线缆，它是一根带有6芯的快速充电线缆）

工具

焊接铁
扳手套装
鼻子钳
胶枪
切线器/剥线器
热缩套管
多用途计
尼龙束带（黑色）
3D打印机（3D打印服务）

步骤 1：在 Autodesk Fusion 360 中建模

使用 Fusion 360 规划和设计我的项目。主体设计为无需螺丝即可固定电池和电子器件 - 只需卡住即可。我使用了一些热熔胶确保安全牢固。按钮面板包括按钮帽也是3D打印的。我在网上找到了一些精确的模型。这使得设计过程更加简单，所有设计文件都在附件里面。

全部设计文件打包下载：
下载附件

全部设计文件.rar

步骤 2：3D打印

我用 Numakers 出品的 PLA+ 材料 3D 打印了全部零件。我使用黑色和橙色的丝料，这是个很抢眼的配色组合。打印参数设为层高0.2毫米，填充率100%。如果没有3D打印机，可以找在线3D打印服务。

步骤 3：MT3608 上的电压设置

在组装之前，我们需要在MT3608上预设电压。如果您购买了新的模块，需要将电位器逆时针旋转大约20次或更多次，直到获得稳定的输出电压，然后就可以使用该模块。将电池连接到 VIN+ 和 VIN-，并将电压设置为 5 伏。用万用表在 OUT+ 和 OUT- 测量电压。之后拔掉电池输入。

步骤 4：拆除MP3-TF-16P 模块的引脚插针

MP3-TF-16P 模块带有预先焊接的引脚插针，我们需要将其拆除，如果没有正确工具，操作上会有点难度。我使用吸锡器和钳子一起来拆掉引脚插针。尽量不要损坏 PCB 上的相关元器件。这个教程对我帮助很大。

步骤 5：上传代码到 XIAO

我向来喜欢在装配之前将代码上传到微控制器。在本项目里，我们使用了 Seeed studio 出品的微型XIAO SAMD21 开发板，它带有强大的 ATSAMD21G18A-MU 低功耗微控制器。

可参考以下完整教程

在 IDE 里添加 XIAO 开发板后，我们需要安装 MP3-TF16P 库文件，可参考这个如何安装库文件的教程。

这是我们项目的代码，请将其上传到 XIAO

#include "Arduino.h"
#include "SoftwareSerial.h"
#include "DFRobotDFPlayerMini.h"

#define RX D6 // DFPlayer Mini的RX引脚连接到数字引脚6
#define TX D7 // DFPlayer Mini的TX引脚连接到数字引脚7

#define BUTTON_1 D0 // 按钮1的数字引脚
#define BUTTON_2 D1 // 按钮2的数字引脚
#define BUTTON_3 D2 // 按钮3的数字引脚
#define BUTTON_4 D3 // 按钮4的数字引脚

SoftwareSerial mySoftwareSerial(RX, TX); // 创建一个SoftwareSerial对象
DFRobotDFPlayerMini myDFPlayer; // 创建一个DFPlayerMini对象

void setup() {
  mySoftwareSerial.begin(9600); // 开始软串口通信
  Serial.begin(9600); // 用于调试的开始串口监视器

  if (!myDFPlayer.begin(mySoftwareSerial)) { // 初始化DFPlayer Mini
    Serial.println("无法开始:");
    Serial.println("1.请重新检查连接！");
    Serial.println("2.请插入SD卡！");
    while(true);
  }

  // 设置音量（0到30）
  myDFPlayer.volume(30);

  pinMode(BUTTON_1, INPUT_PULLUP); // 将按钮引脚设置为带有内部上拉电阻的输入
  pinMode(BUTTON_2, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_3, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_4, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  if (digitalRead(BUTTON_1) == LOW) {
    playSong(1); // 播放音轨1的函数
    delay(500); // 添加一个小延迟，以防止一次按下多次触发
  } else if (digitalRead(BUTTON_2) == LOW) {
    playSong(2); // 播放音轨2的函数
    delay(500);
  } else if (digitalRead(BUTTON_3) == LOW) {
    playSong(3); // 播放音轨3的函数
    delay(500);
  } else if (digitalRead(BUTTON_4) == LOW) {
    playSong(4); // 播放音轨4的函数
    delay(500);
  }
}

void playSong(uint8_t track) {
  myDFPlayer.play(track); // 播放指定的音轨号
  Serial.print("播放音轨 ");
  Serial.println(track);
}

步骤 6：接线图

现在我们可以开始组装了。所有组件都安装在侧壁上，以利用空间和便于布线。

让我们开始组装吧！

步骤 7：扬声器单元组装

第 1 小步

取下 2 个充电状态 LED

第 2 小步

给 2 个 LED 的正极连接电线，负极一个连接红色 LED，一个连接蓝色 LED。

第 3 小步

将 LED 电线连接到 BMS 上。

第 4 小步

用钳子把 BMS 和 LED 穿过 3D 打印件压下去。注意：不要损坏LED。

第 5 小步

我们需要将电池连接到 BMS，将电池的正极连接到 BMS 的 B+，负极连接到 B- ，将电池焊接在 3D 打印的槽上

第 6 小步

给电源开关焊接两根电线，将电源开关推入3D打印的槽中

第 7 小步

将 BMS OUT+ 连接到 MT3608 的 VIN+，VIN- 连接到电源开关的第二个端口，可以将 MT3608 插入3D 打印的槽中

第 8 小步

用适当长度的电线预先焊接在 XIAO 上。

第 9 小步

从5芯线缆中剥开 20mm 的电线

第 10 小步

通过主体的孔将电线引入

第 11 小步

将 5 芯线缆分别连接到 XIAO 的 GND，D0，D1，D2，D3 引脚

第 12 小步

将电线和 XIAO 推入 3D 打印的槽中，用热熔胶枪粘合 5 芯线缆和 XIAO

第 13 小步

将 XIAO 的 VUSB 和 GND 连接到 MT3068 的 +VOUT 和 -VOUT，然后可以连接 XIAO 和 MP3-TF-16P。 XIAO 的 D6 和 D7 分别连接到 MP3-TF-16P 的 RX 和 TX 引脚，XIAO 的 VUSB 和 GND 连接到MP3-TF-16P 的 VCC 和 GND。还要从 MP3-TF-16P 上焊接两根扬声器的电线。