【Arduino 动手做】16x16 LED 矩阵上 DIY FFT 频谱分析仪

视觉上美观的频谱分析仪，也可以用作音频 VU 表和瀑布分析仪。

这次我将向你展示如何制作一个外观精美的频谱分析仪，它还可以用作音频音量表和瀑布图分析仪。该设备采用 16x16 LED 矩阵，二极管上集成了 WS2812 芯片，售价约为 12 美元。

当我们使用线路输入时，输入的立体声信号首先通过两个 10K 电阻转换为单声道，然后通过一个 100nF 电容阻隔直流电。之后，信号通过两个 100k 电阻偏置至 3.3V / 2 = 1.65V，以供 ADC 读取。使用 Microfon 开发板比线路输入方法简单得多，但会受到麦克风灵敏度所能检测到的频率限制。矩阵由一个按钮控制。共有五种操作模式，其中三种是频谱分析仪、一种音频音量表和一种瀑布图分析仪。

按钮功能为：
单击：改变图案
长按：改变亮度
2 秒内按 3 次按钮：设置为自动更改模式
2 秒内按下 5 次按钮：关闭显示屏
原始代码由 Scott Marley 在 GitHub 上编写，正如作者所说，它对 G6EJD 最初编写的示例进行了大量修改。我使用现成的 16x16 矩阵创建了这个项目，这简化了创建过程，并且针对这种情况对代码做了一些细微的调整，您可以在下面下载。

该装置制作简单，包含几个组件：
ESP32 微控制器
16x16 WS2812 LED矩阵
包含前置放大器芯片的小型麦克风板
五个电阻
一个电容器
和一个按钮

如果您希望设备看起来与此相同，那么您还需要一台 3D 打印机。为了获得更好的视觉效果，矩阵二极管应该用隔板隔开。为此，需要在 3D 打印机上打印一个网格。我创建了一个自定义网格，它耗费的材料更少，打印时间也更短。您可以从下面的链接下载 STL 文件。在网格上放置一张描图纸，以散射光线。

在设备描述期间，设备以麦克风模式运行。要通过线路输入运行分析仪，我们需要插入音频信号。我们可以根据源信号的强度更改代码中的灵敏度。单击按钮，我们可以更改模式。长按可以更改亮度。共有三个亮度级别。在 2 秒内按下 3 次按钮，我们将设备设置为自动更改模式。在 2 秒内按下 5 次按钮，我们将关闭显示屏。一个有趣的情况是当我们输入具有特定频率的正弦信号时。为此，我使用了音调发生器。可以看出，这是一个用于频域分析的频谱分析仪。这样，该设备可以用作实验室中频率分析的简单工具，主要用于学习。

最后，将设备装入由PVC板制成的合适盒子中，并贴上不干胶彩色标签。