基于Arduino的灯光秀

步骤1：准备木制框架

您可以按照您希望的任何方式构建框架或外壳。我选择木材是因为仅需使用基本工具即可轻松完成工作。

我已使用一些已打捞过的木板来搭建框架。我在长度为30厘米的木板上标记了4个干净的零件，并确保在接头处标记45度斜角。

我用曲线锯进行了所有切割，一切正常。如果您可以使用斜切锯或台锯，则可以使用它们并获得更好的效果。联接不是完美的，但是使用我的皮带砂光机，我可以使零件很好地适合。

在测试配合过程中，我意识到它们太宽了，并且它们会在外壳内部占用很多空间，因此我决定将它们切成2厘米的宽度。再次，我用曲线锯确保不要在线内切割。

斜接连接本身并没有太多的支撑，因此我将三角形的小块切成小块，以补充一些支撑。我敢肯定，这里有很多更好的选择，但这是我目前的最佳想法。

我在接缝的中间用木胶连接了斜接器，在末端使用了CA胶，以便充当夹子并在木胶固化时将其固定到位。仅使用CA胶将小的支撑三角形胶粘到位，以使过程更快。

步骤2：对电路进行原型制作

内部灯光显示的电子设备包括一个带麦克风的Arduino Uno板从坏掉的耳机听房间里的声音，然后通过点亮内部5个led灯条之一来反映总音量。

该电路由两个独立的部分组成。第一部分是带有单晶体管放大器的麦克风，第二部分是LED灯带的驱动器。我们需要它们，因为Arduino和麦克风放大器的工作电压为5V，而LED灯带的工作电压为12V。

麦克风通过10k电阻并通过电容器连接到Arduino的5V输出晶体管的然后，晶体管以2.5V的中间电平放大信号，因此我们可以在Arduino的模拟输入A0上拾取它。

为了打开LED的12V，晶体管的基极通过10k电阻器连接到数字输出，并且同一电路重复5次。我在每个部分只打开3个LED，所以我可以不用晶体管了。如果您想修改项目以使用更长的带材，则需要使用一些MOSFET。

尽管它看起来像是一个复杂的电路，但实际上确实是一个非常简单的电路。我已经在试验板上进行了全部测试，并确保可以正常工作后，我建立了一个屏蔽板，可以直接安装在Arduino Uno上。

可从以下网址获得原理图：

https ：//easyeda.com/bkolicoski/Arduino_Light_Show-506c62032b0646ae8e1636519d0d17fc

第3步：构建Arduino Shield

一旦我对电路感到满意，我就在穿孔板上为Arduino搭建了一个防护罩。您可以在附件的视频中看到该项目的完整构建过程。

第4步：编写Arduino

该项目的明星是编程到Arduino上的代码。这就是繁重的工作，需要分析麦克风中的声音并将其转换为跟随音乐的可见光。您可以从我的GitHub页面下载整个代码，并可以在视频说明中找到指向该链接的链接以及电子原理图。

简而言之，该代码包含三个主要部分：检索示例进行音乐分析，确定声级，然后根据计算出的值控制向LED的输出。我知道这对某些人来说听起来像是火箭科学，但是一旦掌握了一切，这真的很容易。

开始时的草图定义了我们将使用的所有变量和常量。我确保为他们每个人提供一个解释，以便您可以更轻松地理解它。此后，我们具有设置功能，该功能可以出于调试目的启动串行通信，清空并初始化用于峰峰值检测的阵列，并定义LED的输出。

在代码的循环部分，我们首先开始对音频进行采样，以便可以检测出峰到峰的音量。在常规声波中，没有任何噪声是放大器可以产生的最小和最大电压的中点。在我们的例子中是2.5V。

一旦检测到声音，我们就会得到一个向上和向下移动的波，以便检测高噪声，我们会对该波的组合振幅感兴趣。因此，我们以移动状态将值从0映射到最大值，而不是移动波，以轻松区分高音量和低音量的声音。

代码的以下两个部分正是这样做的：我们测量峰到峰的幅度，并确定该时间段内该峰的最大值。麦克风的工作方式越远，您可以选择的音量就越小，因此我们需要计算一个系数，该系数将放大或减小所测量的信号，并且在不同的电平上具有相同的反应。

最后一步，我们将麦克风的测量值乘以我们刚刚计算的因子，然后根据结果打开特定的LED。

在电路板全部焊接完之后按照示意图，我确保在继续准备实际专辑封面之前先对其进行测试。

GitHub上的代码：

https://github.com/bkolicoski/arduino-light-show

步骤5：准备封面

在这件作品的前面，我用了一块透明的丙烯酸。我将印刷的艺术品切成一定尺寸，并在表面上涂了一层透明的木胶，而丙烯酸没有保护盖。如果您可以使用Mod Podge或某些透明的丙烯酸凝胶介质，则最好使用它来代替木胶，但效果几乎相同。

应用图像时的技巧是不要像我一样使用过多的胶水，以免在纸上产生皱纹。在这种情况下，越少越好，但必须完全覆盖表面。在胶水仍然湿润的情况下，几乎看不见艺术品，但是在完全干燥后，艺术品会变成透明的。

我离开框架进行固化24小时，然后确定了Arduino在框架内的位置。我希望将艺术品挂在墙上，并且由于需要插入电源，因此我将板子安装在底侧，以便电源适配器的电线从墙上的插座中拔出。

我用钢锯去除了大部分材料，然后用凿子和锉刀完成了工作。如果您有手动铣刨机，那将比凿子快很多。我还在框架上钻了一个孔，以便麦克风可以伸出来并拾取房间中的声音。

在完成之前，我先将框架打磨到240粒度的砂纸，然后再涂上一层木器漆。我用一块布擦拭了污渍，然后过了一段时间。

步骤6：组装灯光秀

框架的厚度不足以将所有电子设备固定到位因此，我已经在框架的两侧切割并粘合了两层5mm黑色XPS泡沫绝缘材料。除了为所有电子设备腾出空间之外，泡沫还使该产品从侧面看起来更加美观。

所有的电子组件都使用热胶从麦克风开始安装，然后从Arduino主主板开始安装在框架内。

在背面，我已标记并切割了一张纸3毫米高密度纤维板的一面为白色，可作为支撑板和反光板。我已经用3.5 x 16毫米的小螺丝从背面固定了它。然后，我从LED灯条上的胶水上取下了衬板，然后将其粘贴到纤维板上。

亚克力正面也用相同的16mm螺丝固定，但我用6mm钻头埋入了螺丝孔，以便它们与正面齐平。如果您有a刨机，则可以在框架上开槽，然后用这种方法将丙烯酸树脂包起来。

最后，仅需从丙烯酸片材上去除另一个保护层，并对其进行全部测试以确保其仍能正常工作即可。要将其挂在墙上，我在背面的两个熨平板之间添加了一根绳子。

第7步：欣赏Arduino Light Show

总的来说，我对此感到非常高兴。如果我拥有适当的木工工具，则外壳可能会更好一些，但它仍然是不错的墙壁装饰。自从我建造它以来，我们和孩子们在一起玩得很开心，但是现在该找一个新家了。