制作可聽音樂的便攜式設(shè)備

• 同心彩色圓圈
• 馬耳他十字
• 脈動燈
• 壁爐（我個人最喜歡的）
• 行車燈
• 光樹
• 橫向段

默認(rèn)情況下，設(shè)備將每分鐘循環(huán)一次可視化。但是，用戶可以選擇堅持使用一種可視化和/或手動循環(huán)瀏覽它們。

如果用戶喜歡特定的顏色組合，則旋轉(zhuǎn)其調(diào)色板的可視化也可能被“凍結(jié)”。

作為更多控制，用戶可以更改麥克風(fēng)靈敏度并啟用/禁用伺服電機(jī)“跳舞”模式。

第 2 步：原理圖和聲音處理

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一個fritzing原理圖文件包含在Github上的“files”子文件夾中。

基本上，MSEQ7 芯片進(jìn)行音頻處理，將音頻信號分成 7 個頻段：63Hz、160Hz、400Hz、1kHz、2.5kHz、6.25kHz 和 16kHz

微控制器使用這 7 個波段來創(chuàng)建各種可視化，基本上將各自的波段幅度映射到 LED 光強(qiáng)度和顏色組合。

聲源是具有 3 級增益控制的麥克風(fēng)。您可以根據(jù)聲源的遠(yuǎn)近/響亮，使用其中一個按鈕循環(huán)切換增益設(shè)置。

微控制器還嘗試在 63Hz“低音”頻帶上執(zhí)行“節(jié)拍”檢測。我仍在研究一種可靠的方法來檢測和保持節(jié)拍對齊。

“觸摸”按鈕的使用是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。我認(rèn)為它們工作得很好，但是，缺乏新聞反饋有點(diǎn)令人困惑。

第 3 步：LED 輪

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可視化的核心是一個 61 LED 輪。

請注意，這部分是單獨(dú)的戒指，您必須將它們放在一起。我寧愿認(rèn)為銅線用于電源線（也可以很好地將環(huán)固定在一起）和細(xì)信號線。

LED 編號為 0 到 60，從底部外部 LED 開始，順時針向內(nèi)。中心 LED 為 60 號。

每個可視化都依賴于二維數(shù)據(jù)陣列，將每個 LED 映射到目標(biāo)可視化段的特定位置。

例如，對于同心圓，有 5 個段：

• 外圈，LED 0 - 23, 24 LED 長
• 第二個外圈，24 - 39 個 LED，16 個 LED 長
• 第三個圓圈（中心），LED 40 - 51，12 個 LED 長
• 第二個內(nèi)圈，LED 52 - 59，8 個 LED 長
• 內(nèi)部 LED, LED 60, 1 LED 長

可視化映射了 7 個音頻通道中的 5 個，并根據(jù)它們在圓形頻帶中的位置與頻帶中的聲音級別成比例地逐漸點(diǎn)亮 LED。

其他可視化使用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和格式，但想法始終是由數(shù)據(jù)數(shù)組驅(qū)動可視化，而不是由代碼驅(qū)動。通過這種方式，可以將可視化調(diào)整為不同的形狀（更多或更少的 LED，更多的 EQ 波段），而無需更改代碼，只需更改數(shù)據(jù)數(shù)組中的值。

例如，這是可視化 1 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在草圖中的樣子：

// Visualization 1 & 3 - full 5 circles
const byte TOTAL_LAYERS1 = 5;
const byte LAYERS1[TOTAL_LAYERS1][25] = {
//00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24
{ 24,   0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 },
{ 16,  24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 },
{ 12,  40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51 },
{ 8,   52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 },
{ 1,   60 }
};

第 4 步：可視化

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到目前為止，有 7 個可視化和一個啟動動畫：

開機(jī)動畫

當(dāng)設(shè)備打開時，會顯示模仿煙花。這應(yīng)該是一個 LED 和伺服測試序列，但后來演變成此類測試的動畫版本

同心彩色圓圈

燈光以與相應(yīng) eq 波段的幅度成比例的同心圓環(huán)繞顯示屏。在順時針和逆時針之間隨機(jī)切換，并在 256 色輪上緩慢旋轉(zhuǎn)顏色

馬耳他十字

一個波段是中心 LED。另一個波段是 LED 的垂直和水平線，其余部分代表每個 EQ 波段。所有段都在 128 偏移中旋轉(zhuǎn)顏色以保持對比度。

脈動燈

每個圓圈為一個專用的 eq 波段一致地點(diǎn)亮所有 LED，同時緩慢旋轉(zhuǎn)顏色并略微偏移。EQ 頻段逐漸從一個圓圈移動到下一個圓圈，從而產(chǎn)生向外的進(jìn)展。

壁爐

這些帶是從底部到頂部點(diǎn)亮的半圓形，從鮮紅色開始，然后在上升的過程中添加黃色，模擬壁爐中燃燒的火焰。偶爾明亮的白色“火花”會隨機(jī)射出。沒有顏色旋轉(zhuǎn)

行車燈

每個同心圓都是一個單獨(dú)的 EQ 頻段。領(lǐng)先的 LED 是位于中心 LED 下方垂直線上的 LED。一旦 LED 點(diǎn)亮與波段幅度成正比，它就會開始圍繞相應(yīng)的圓圈“運(yùn)行”，強(qiáng)度逐漸降低。支持時鐘和逆時針旋轉(zhuǎn)，隨機(jī)切換。

光樹

這些部分從底部 LED 以一條直線向上點(diǎn)亮，然后以同心半圓形向側(cè)面點(diǎn)亮，模仿棕櫚樹。顏色旋轉(zhuǎn)。

橫向段

這是以前馬耳他十字的一個版本，僅使用了 2 個對角線段。應(yīng)該類似于聲波的圖標(biāo)。

第 5 步：觸摸按鈕控件

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有 4 個觸摸感應(yīng)按鈕：

• 循環(huán)顯示可視化并保持當(dāng)前的狀態(tài)，直到選擇另一個（默認(rèn)情況下，可視化每 30 秒循環(huán)一次）
• “凍結(jié)”/“解凍”當(dāng)前配色方案 - 如果您喜歡特定的顏色組合，您可以將其凍結(jié) - 顏色旋轉(zhuǎn)被禁用，可視化將繼續(xù)使用此調(diào)色板
• 調(diào)整麥克風(fēng)靈敏度
• 打開/關(guān)閉“跳舞模式”

在跳舞模式下，設(shè)備會嘗試檢測當(dāng)前播放音樂的“節(jié)拍”，并根據(jù)節(jié)拍轉(zhuǎn)動頭部。說實(shí)話，到目前為止，“跳舞”不是很漂亮，而是尷尬。

第 6 步：節(jié)拍檢測和伺服“跳舞”

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該設(shè)備不斷嘗試將當(dāng)前曲調(diào)的“節(jié)拍”檢測為 63Hz 頻帶的連續(xù)峰值之間的距離。一旦檢測到（并且僅在舞蹈模式打開時），設(shè)備將激活其伺服電機(jī)根據(jù)節(jié)拍隨機(jī)向左或向右轉(zhuǎn)動。

歡迎任何關(guān)于如何使其更可靠的好主意！

“Music_Test_LED”草圖以適合使用 Arduino IDE 繪圖的方式輸出 7 個 EQ 頻段。

第 7 步：3D 形狀

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整個派對燈組件是使用 Autodesk TinkerCAD 從頭開始??設(shè)計的。

原始設(shè)計位于此處。github.com 上的“files/3D”文件夾包含 STL 模型。

此設(shè)計說明了設(shè)備的組裝方式。

所有組件都經(jīng)過打印，然后組裝/粘合在一起。

“圓頂”承載著微控制器、藍(lán)牙板和麥克風(fēng)。微控制器放置在 40 毫米 x 60 毫米板上，并由指定的導(dǎo)軌支撐。

伺服系統(tǒng)位于圓頂?shù)摹巴取敝?，而按鈕位于底座中。

電池倉專為耗材部分中提到的電池類型而印刷。如果您選擇使用不同的電池，隔間將不得不進(jìn)行相應(yīng)的重新設(shè)計。

第 8 步：電源

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一個超緊湊的 5000 毫安雙 USB 輸出超薄移動電源似乎提供了足夠的電力運(yùn)行數(shù)小時。

電池盒的設(shè)計使其與設(shè)備的其余部分分離，并且可以更換為專為不同類型電池設(shè)計的電池盒。

USB 插頭已定位并熱粘合到位，以便在電池滑入時連接電池。

第 9 步：藍(lán)牙控制

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添加了一個 HC-05 模塊以提供一種無線控制設(shè)備的方法。

打開時，設(shè)備會創(chuàng)建一個名為“ LEDDANCE ”的藍(lán)牙連接，您可以將其與手機(jī)配對。

理想情況下，應(yīng)該有一個允許控制 PartyLights 的應(yīng)用程序（選擇調(diào)色板、模擬按鈕按下等）。然而，我還沒有寫過一篇。

如果您有興趣幫助為 Party Lights 編寫 Android 或 iOS 應(yīng)用程序，請告訴我！

控制設(shè)備，目前可以使用藍(lán)牙終端應(yīng)用，發(fā)送如下命令：

LEDDSTAT - 返回一個由 '0' 和 '1' 組成的 3 字符數(shù)字：

• 第一個位置：'0' - 顏色不旋轉(zhuǎn)，'1' - 顏色正在旋轉(zhuǎn)
• 第二個位置：'0' - 跳舞模式關(guān)閉，'1' - 跳舞模式開啟
• 第三個位置：'0' - 麥克風(fēng)處于正常增益，'1' - 麥克風(fēng)處于高增益
• LEDDBUTT n - 其中n為“1”、“2”、“3”或“4”模擬按下相應(yīng)按鈕。例如：LEDDBUTT1
• LEDDCOLR c - 其中c是從 0 到 255 的數(shù)字 - 色輪上所需顏色的位置。設(shè)備將切換到指定的 LED 顏色。

第十步：基于Blynk控制App

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Blynk ( blynk.io ) 是一個與硬件無關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)平臺。我在我的物聯(lián)網(wǎng)自動植物灌溉系統(tǒng)教程中使用了 Blynk，對該平臺的易用性和穩(wěn)健性印象深刻。

Blynk 支持通過藍(lán)牙連接到邊緣設(shè)備——這正是 PartyLights 所需要的。

如果您還沒有，請下載Blynk 應(yīng)用程序，使用此步驟附帶的屏幕截圖注冊并重新創(chuàng)建 Blynk PartyLights 應(yīng)用程序。請確保虛擬引腳分配與屏幕截圖上的相同，否則應(yīng)用程序上的按鈕將無法按預(yù)期工作。

文件“ blynk_settings.h ”包含我個人的 Blynk UID。當(dāng)你創(chuàng)建你的項(xiàng)目時，它會被分配一個新的供你使用。

上傳PartyLightsBlynk.ino草圖，啟動應(yīng)用程序。與藍(lán)牙設(shè)備配對，享受派對。

第 11 步：草圖和庫

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主要草圖和支持文件位于 Github.com上。

Party Lights 草圖中使用了以下庫：

• TaskScheduler - 協(xié)作式多任務(wù)處理 -在這里（由我開發(fā)）
• AverageFilter - 模板化平均過濾器 -在這里（由我開發(fā)）
• Servo - 伺服控制 - 是一個標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino 庫
• WS2812B -NeoPixel 控制 - 作為 STM32 封裝的一部分

此Wiki 頁面解釋了如何將 STM32 板與 Arduino IDE 一起使用。

第 12 步：未來的改進(jìn)

在這個設(shè)計中可以改進(jìn)一些事情，如果你開始這個項(xiàng)目，你可能會考慮：

• 使用ESP32代替 Maple Mini 板。ESP32 有 2 個 CPU、藍(lán)牙和 WiFi 堆棧，可以運(yùn)行在 60MHz、120MHz 甚至 240MHz。
• 更小的設(shè)計——由此產(chǎn)生的設(shè)備很大。可能更緊湊（特別是如果你放棄跳舞的想法和相關(guān)的伺服）
• 節(jié)拍檢測可以無限改進(jìn)。對我們?nèi)祟悂碚f自然而然的事情，對計算機(jī)來說似乎是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)
• 可以設(shè)計和實(shí)施更多的可視化。
• 而且，當(dāng)然，可以編寫一個應(yīng)用程序來通過一個很酷的 UI 無線控制設(shè)備。