Xhaketë e shfaqjes së dritës që reagon në muzikë: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Ky tutorial është prodhuar si pjesë e projektit tim të fundit për diplomën time në Teknologji Muzike dhe Elektronikë të Aplikuar në Universitetin e Jorkut. I drejtohet muzikantëve me interes në elektronikë. Produkti i përfunduar do të jetë një matricë LED në pjesën e pasme të një xhakete që mund të prodhojë një shfaqje të lehtë në përputhje me muzikën. Kjo do të bëhet duke analizuar hyrjet audio duke përdorur Pure Data dhe Arduino. Xhaketa do të ketë dy cilësime që mund të kontrollohen nga një ndërprerës. Një cilësim do të kontrollojë LED -të sipas amplituda e muzikës dhe tjetra do të ketë që LED -të të vezullojnë një nga një dhe të ndryshojnë ngjyrën sipas lartësisë.

Si do të funksionojë

Kjo pajisje do të përbëhet nga dy qarqe të veçanta. Njëra do të bazohet në një Arduino Mega të lidhur drejtpërdrejt me një kompjuter. Qarku tjetër do të bazohet rreth një LilyPad Arduino dhe do të përmbahet plotësisht brenda xhaketës dhe do të mundësohet nëpërmjet një baterie 9V. Të dy këto qarqe do të komunikojnë me njëri -tjetrin pa tel duke përdorur module XBee. Sinjalet audio do të merren nga mikrofoni i integruar i kompjuterëve dhe do të analizohen në Të Dhënat e Pastra për të marrë të dhënat e amplitudës dhe frekuencës. Ky informacion do të transferohet në Arduino Mega duke përdorur një qark hyrës MIDI dhe kjo pastaj do të transmetohet në LilyPad duke përdorur XBees. LilyPad pastaj do të përcaktojë se si do të reagojnë LED -et në xhaketë.

Ajo që do t'ju duhet

Për qarkun Mega

• Arduino Mega 2560
• Eksploruesi XBee i rregulluar
• Antena XBee 1mW Trace - Seria 1
• Mburoja prototipike për Mega
• USB Lloji A në B
• Kabllo USB në MIDI
• Fole MIDI
• 1 x Rezistencë 220Ω
• 1 x 270Ω Rezistencë
• 1 x 1N4148 Diodë
• 1 x 6N138 Optokoupler

Për qarkun LilyPad

• Bordi kryesor LilyPad Arduino 328
• Bordi i Breakout LilyPad XBee
• Antena XBee 1mW Trace - Seria 1
• Bordi i Breakout Basic LilyPad FTDI
• 72 x LED LilyPad (një gamë e të gjitha ngjyrave të disponueshme duke përfshirë të bardhë, blu, të kuqe, të verdhë, jeshile, rozë dhe vjollce)
• Ndërprerës rrëshqitës LilyPad
• Kabllo USB 2.0 A-Male në Mini-B
• Bateri 9V
• Kapëse baterie 9V

Tjetër

• Xhaketë
• Kompjuter me të dhëna të pastra dhe Arduino IDE të instaluar
• Pajisja Wire
• Pajisjet e saldimit
• Preres telash
• Zhveshëset me tela
• Gjilpërë me një sy të madh
• Fije
• Fije përçuese
• Gërshërë
• Masa e shiritit
• Ngjitës pëlhure ose llak i thonjve të qartë
• Shkumës ose eyeliner i bardhë
• Pëlhurë për një rreshtim ose një bluzë të vjetër
• Velcro
• Stërvitje (ndoshta)
• LED standard (për testim)
• Breadboard (për testim)
• Një rezistencë tjetër 220Ω (për testim)
• Multimetër (për testim)

Kostoja e këtij projekti do të varet shumë nga sa prej pajisjeve të mësipërme ju tashmë i zotëroni. Sidoqoftë, ka të ngjarë të jetë diku midis 150 - 200.

Një shënim i shpejtë - dërrasat e LilyPad janë krijuar për t'u qepur drejtpërdrejt në tekstile dhe për këtë arsye bashkimi i kapëses së baterisë 9V në një mund të shkaktojë probleme. Lidhja mund të jetë delikate dhe lehtë të prishet. Ju mund të merrni tabela LilyPad të dizajnuara posaçërisht për bateri AAA ose LiPo të cilat mund të vendosni që më mirë do t'i përdorni. Sidoqoftë, unë ende zgjodha të zbres në rrugën 9V pasi jeta e tyre e baterisë është më e madhe se AAA dhe Universiteti im ka kufizime në përdorimin e baterive LiPo.

Hapi 1: Krijimi i qarkut të hyrjes MIDI

Para së gjithash, le të marrim parasysh qarkun e hyrjes MIDI. Kjo do të duhet të ndërtohet në tabelën prototipuese e cila do të futet në Arduino Mega. Kjo do të përdoret për të dërguar mesazhe MIDI nga arna e të Dhënave të Pastra në Mega përmes kunjit të saj ‘COMMUNICATION RX0’. Shihni më sipër për një diagram qarkor dhe një fotografi. Në varësi të tabelës tuaj të prototipimit, paraqitja juaj mund të jetë paksa e ndryshme, por unë zgjodha ta vendos prizën MIDI në këndin e poshtëm të majtë. Një stërvitje mund të ketë nevojë të përdoret këtu për të bërë vrimat në mburojën më të mëdha në mënyrë që të përshtaten me prizën. Telat e kuq në foto janë të lidhur me 5V, kafe janë të lidhur me tokën, tela e zezë është e lidhur me kunjin 3 në 6N138, tela blu është lidhur me kunjin 2 në 6N138 dhe telat e verdhë janë të lidhur me RX0 gjilpere. Hapësira është lënë në anën e djathtë të tabelës së prototipit për të lejuar hapësirë për XBee më vonë. Ndoshta pushimet do të duhet të bëhen në gjurmët në tabelë. Për këtë shembull, ato duheshin bërë midis kunjave në 6N138.

Testimi i qarkut të hyrjes MIDI

Për të testuar qarkun, ngarkoni kodin më poshtë në Arduino Mega duke përdorur kabllon USB Type A në B. Sigurohuni që mburoja të mos futet kur e bëni këtë pasi kodi nuk mund të ngarkohet nëse diçka është e lidhur me kunjat RX ose TX. Gjithashtu, kodi përfshin bibliotekën MIDI.h të cilën mund t’ju duhet ta shkarkoni, e disponueshme në lidhjen më poshtë.

MIDI.h

Tjetra, futeni mburojën në mega dhe lidheni atë me një port tjetër USB në kompjuterin tuaj përmes kabllit MIDI në USB. Fundi MIDI që do t'ju duhet të përdorni do të etiketohet 'jashtë'. Krijoni një qark të thjeshtë në një tabelë buke që lidh pinin 2 me një rezistencë 220Ω dhe më pas lidheni këtë me anodën e një LED standard. Lidhni katodën LED në tokë.

Pastaj, krijoni një arna të thjeshtë të të dhënave të pastra me një mesazh [60 100] dhe një mesazh [0 0] të dy të lidhur me një objekt shënimi përmes hyrjes së tij të majtë. Sigurohuni që kjo arna është e lidhur me qarkun MIDI Input duke hapur cilësimet MIDI dhe duke ndryshuar pajisjen dalëse. Nëse kjo nuk është e disponueshme, sigurohuni që të keni lidhur qarkun MIDI me kompjuterin tuaj para se të hapni të dhënat e pastra. Tani, nëse qarku juaj është i saktë, LED duhet të ndizet kur shtypet mesazhi [60 100] dhe duhet të fiket kur shtypet mesazhi [0 0].

Hapi 2: Dizajnimi i Matricës LED

Tjetra, matrica LED për pjesën e pasme të xhaketës duhet të merret parasysh. Kjo do të lidhet drejtpërdrejt me bordin kryesor të LilyPad. Normalisht, për të kontrolluar LED -të duke përdorur një mikrokontrollues secila do të caktohej në kunjat e tyre individuale. Sidoqoftë, me vetëm një Arduino LilyPad kjo do të ishte shumë kufizuese. Në total, LilyPad ka 12 kunja dixhitale dhe 6 analoge, pra potencialisht 18 kunja dalëse. Sidoqoftë, pasi një nga këto kunja do të përdoret më vonë për të kontrolluar një ndërprerës rrëshqitës, kjo do të lërë vetëm 17 të mbetura.

Një teknikë mund të përdoret në këtë situatë të quajtur multiplexing për të maksimizuar potencialin e kunjave të kontrollit të LilyPad. Kjo përfiton nga dy fakte:

• LED janë dioda dhe lejojnë që rryma të rrjedhë në një drejtim.
• Sytë dhe truri i njeriut përpunojnë imazhe shumë më ngadalë sesa drita mund të udhëtojë, kështu që nëse LED -të ndizen mjaft shpejt, ne nuk do ta vërejmë. Ky është një koncept i njohur si "Këmbëngulja e Vizionit".

Duke përdorur këtë teknikë, numri i LED-ve që mund të kontrollohen është (n/2) x (n- (n/2)) ku n është numri i kunjave të kontrollit në dispozicion. Prandaj, me 17 kunja në dispozicion duhet të jetë e mundur të kontrolloni 72 LED në një matricë 9x8.

Një diagram për paraqitjen e LED -ve në një matricë 9x8 mund të shihet më sipër, duke përfshirë sugjerimet për kunjat me të cilët duhet të lidhet çdo rresht dhe kolonë. Shtë e rëndësishme të theksohet se rreshtat dhe kolonat nuk duhet të prekin. Gjithashtu, nuk kërkohen rezistorë për faktin se çdo LED ka të vetin të ndërtuar me një rezistencë prej 100Ω.

Para se të filloni të qepni, duhet të planifikoni paraqitjen e qarkut në xhaketë. Një vend i mirë për të filluar këtu është duke shënuar në xhaketë ku LED do të shkojnë me pika të vogla, duke përdorur një masë kasetë për të siguruar që ato të jenë të shpërndara në mënyrë të barabartë. Për një xhaketë lëkure të zezë, eyeliner i bardhë funksionon shumë mirë dhe mund të fshihet lehtësisht nëse bëhet një gabim. Sidoqoftë, mjete të tjera të tilla si shkumës gjithashtu mund të funksionojnë në varësi të materialit dhe ngjyrës së xhaketës tuaj. Rregullimi i ngjyrave LED që kam përdorur mund të shihet më lart i cili do të funksionojë me kodin e dhënë më vonë. Jeni të mirëpritur të përdorni një paraqitje të ndryshme edhe pse kjo do të duhet të ndryshohet në kod.

Gjëja tjetër për të menduar është se ku do të shkojnë LilyPad, LilyPad XBee dhe furnizimi me energji elektrike. Për xhaketën që kam përdorur, vendi më i arsyeshëm dhe i matur dukej se ishte në pjesën e pasme të xhaketës, në pjesën e poshtme dhe në rreshtimin e brendshëm. Kjo ndodh sepse nuk ka gjasa të goditet nga krahët e mbajtësve këtu dhe mund të hyjë lehtësisht në matricën LED. Gjithashtu, pasi xhaketa që përdorja ishte e lirshme në pjesën e poshtme, ishte akoma e rehatshme.

Hapi 3: Qepja e Matricës LED

Në këtë pikë mund të filloni të qepni. Fije përçuese mund të jetë e ndërlikuar për të punuar, kështu që këtu janë disa këshilla të dobishme:

• Ngjitja e një komponenti në vend duke përdorur ngjitësin e rrobave do ta bëjë shumë më të lehtë për të qepur.
• Lloje të ndryshme të qepjeve do të kenë veti të ndryshme estetike dhe funksionale, kështu që ia vlen t'i shikoni ato para se të filloni. Sidoqoftë, një thurje themelore e vrapimit, megjithatë, duhet të jetë e mirë për këtë projekt.
• Nyjet priren të lëshohen mjaft lehtë me fije përçuese pasi është "më e pranverës" se zakonisht. Një zgjidhje për këtë është përdorimi i një sasie të vogël të llakut të thonjve të qartë ose ngjitës të rrobave për t'i vulosur ato. Lërini që të thahen para se të prisni bishtin e tyre.
• Kur krijoni lidhje me përbërësit e qarkut ose bashkoni dy rreshta me fije përçuese, është një ide e mirë të qepni këto herë të shumta për të siguruar që është bërë një lidhje e mirë mekanike dhe elektrike.
• Sigurohuni që gjilpëra juaj të jetë e mprehtë dhe të ketë një sy të madh. Kalimi i xhaketës mund të jetë i fortë dhe fija përçuese është më e trashë se zakonisht.
• Kini kujdes nga qimet e lëshuara në fije. Këto mund të krijojnë pantallona të shkurtra në qark nëse ndodh që të prekin linjat e tjera të qepjes. Nëse këto bëhen një çështje kryesore, të gjitha linjat mund të mbyllen me llakun e thonjve ose ngjitësin e rrobave pasi të ketë kryer testimin dhe gjithçka përfundimisht po funksionon si duhet.

Një vend i mirë për të filluar qepjen është me rreshtat. Për t'i bërë ato sa më të drejta të jetë e mundur, mund të vizatoni vija të dobëta për të qepur duke përdorur një vizore. Pasi t'i keni qepur këto, lëvizni mbi kolonat. Kujdes i madh do të duhet të bëhet sa herë që arrihet një rresht, sepse është thelbësore që të dy të mos kalojnë. Kjo mund të arrihet duke krijuar thurjen për kolonën në pjesën e brendshme të xhaketës për këtë kryqëzim, siç shihet në foton e mësipërme. Kur të keni përfunduar të gjitha rreshtat dhe kolonat, një multimetër mund të përdoret për të kontrolluar që nuk ka pantallona të shkurtra.

Pasi të jeni të kënaqur, filloni të qepni LED për kolonën në anën e djathtë të xhaketës. Sigurohuni që secila anodë është e bashkangjitur në rreshtin e vet dhe secila katodë është ngjitur në kolonën në të majtë. Pastaj, vendoseni LilyPad Arduino në vend duke përdorur ngjitës pëlhure diku përafërsisht nën këtë kolonë, duke u siguruar që kunjat për tabelën e shpërthimit të FTDI janë kthyer poshtë. Qepni kunjin 11 të LilyPad në rreshtin 1, kunjin 12 në rreshtin 2 dhe kështu me radhë derisa kunja A5 të qepet në rreshtin 9. Pastaj, qepni kunjin 10 në kolonën e djathtë. Për të testuar këtë kolonë të parë mund të përdorni kodin më poshtë. Ngarko kodin dhe fuqizo LilyPad duke e lidhur atë me kompjuterin tënd duke përdorur tabelën e prishjes FTDI dhe kabllon USB 2.0 A-Male në Mini-B.

Nëse porta e saktë nuk është e disponueshme kur lidhni LilyPad, mund t'ju duhet të instaloni një drejtues FTDI të disponueshëm nga lidhja më poshtë.

Instalimi i shoferit FTDI

Pasi të keni ndezur këtë kolonë të parë të LED -ve, është koha për të qepur pjesën tjetër mbi xhaketë. Ky është një proces që kërkon shumë kohë dhe ndoshta është më mirë që të ndaheni për disa ditë. Sigurohuni që të provoni secilën kolonë ndërsa ecni përpara. Ju mund ta bëni këtë duke përshtatur kodin e mësipërm në mënyrë që kunja për kolonën që dëshironi të provoni të deklarohet si dalje në konfigurim dhe pastaj të vendoset LOW në lak. Sigurohuni që kunjat e tjerë të kolonës të jenë të LART HIGH pasi kjo do të sigurojë që ato të jenë të fikura.

Hapi 4: Shtimi i një ndërprerës

Tjetra, mund të shtoni një ndërprerës i cili do të përdoret për të ndryshuar cilësimet në xhaketë. Duhet të qepet në pjesën e brendshme të xhaketës nën tabelën LilyPad Arduino. Duke përdorur fije përçuese, fundi i etiketuar "fikur" duhet të lidhet me tokën dhe fundi i etiketuar "i ndezur" duhet të lidhet me kunjin 2.

Mund ta provoni ndërprerësin duke përdorur kodin më poshtë. Kjo është shumë e thjeshtë dhe ndez LED-in e poshtëm të djathtë nëse çelësi është i hapur dhe e fik atë nëse çelësi është i mbyllur.

Hapi 5: Bërja e pajisjes pa tel

Përgatitja e LilyPad XBee dhe XBee Explorer

Përgatitni LilyPad XBee për konfigurim duke u bashkuar në një kokë meshkuj me kënd të drejtë me 6 kunja. Kjo më vonë do të lejojë që ajo të lidhet me një kompjuter përmes bordit LilyPad FTDI Basic Breakout dhe kabllit USB Mini. Gjithashtu, lidhni kapësen e baterisë 9V në LilyPad XBee me tela të kuq që shkojnë te kunja "+" dhe tela e zezë që shkon në kunjën "-".

Lidhni bordin Explorer me mburojën e prototipimit për Arduino Mega. 5V dhe Ground në tabelën Explorer do të kenë nevojë të lidhen me 5V dhe Ground në Mega, kunja e daljes në Explorer do të ketë nevojë të lidhet me RX1 në Mega dhe hyrja në Explorer do të ketë nevojë të lidhet me TX1 në Mega.

Konfigurimi i XBees

Tjetra XBees duhet të konfigurohet. Para së gjithash, do t'ju duhet të instaloni falas programin CoolTerm i cili është i disponueshëm nga lidhja më poshtë.

Softueri CoolTerm

Sigurohuni që të bëni dallimin midis dy XBees në një farë mënyre pasi është e rëndësishme që të mos i përzieni ato.

Së pari, konfiguroni XBee për kompjuterin. Futeni atë në tabelën LilyPad XBee Breakout dhe lidheni këtë me kompjuterin duke përdorur bordin bazë të prishjes FTDI dhe kabllon USB Mini. Hapni CoolTerm dhe në Opsionet, zgjidhni portën serike të saktë. Nëse nuk mund ta shihni, provoni të shtypni 'Ri-skanoni portet seriale'. Pastaj, sigurohuni që norma e baudit të jetë 9600, aktivizoni Local Echo dhe vendosni Emulimin Kryesor në CR. CoolTerm tani mund të lidhet me XBee.

Shkruani "+++" në dritaren kryesore për të vendosur XBee në modalitetin e komandës. Mos shtypni kthimin. Kjo do të lejojë që ajo të konfigurohet duke përdorur komandat AT. Nëse kjo ka qenë e suksesshme, pas një pauze shumë të shkurtër duhet të ketë një përgjigje mesazhi "OK". Nëse ka një vonesë më shumë se 30 sekonda para rreshtit tjetër, mënyra e komandës do të dalë dhe kjo do të duhet të përsëritet. Komanda të shumta AT duhet të futen për të vendosur ID -në PAN, ID -në MY, ID -në e Destinacionit dhe për të ruajtur ndryshimet. Kthimi duhet të goditet pas secilës prej këtyre komandave dhe këto mund të shihen në tabelën e mësipërme. Pasi të ketë përfunduar kjo për kompjuterin XBee, duhet të shkëputet dhe i njëjti proces duhet të kryhet për xhaketën XBee.

Ju mund të kontrolloni cilësimet e reja XBee duke shtypur çdo komandë AT pa vlerën në fund. Për shembull, nëse shtypni "ATID" dhe shtypni return, "1234" duhet të përsëritet.

Testimi i XBees

Në këtë pikë, qepni LilyPad XBee në xhaketë pranë LilyPad Arduino. Lidhjet e mëposhtme duhet të bëhen me fije përçuese:

• 3.3V në LilyPad XBee deri në '+' në LilyPad
• Ground në LilyPad XBee në Ground në LilyPad
• RX në LilyPad XBee në TX në LilyPad
• TX në LilyPad XBee në RX në LilyPad

Tani pajisja mund të testohet për të siguruar që XBees po punonin si duhet. Kodi më poshtë i quajtur 'Wireless_Test_Mega' duhet të ngarkohet në Arduino Mega dhe qëllimi i tij kryesor është të marrë mesazhe MIDI nga arna e thjeshtë Pure Data e krijuar më parë dhe të transmetojë vlera të ndryshme përmes XBee. Nëse merret një shënim MIDI me një lartësi prej 60, mesazhi 'a' do të transmetohet. Përndryshe, nëse merret një mesazh shënimi, 'b' do të transmetohet.

Përveç kësaj, kodi më poshtë i quajtur 'Wireless_Test_LilyPad' duhet të ngarkohet në LilyPad. Kjo merr mesazhet nga Mega përmes XBees dhe kontrollon LED-in poshtë-djathtas në përputhje me rrethanat. Nëse mesazhi "a" është marrë, që do të thotë se një shënim MIDI me një lartësi prej 60 ishte marrë nga Mega, LED do të ndizet. Nga ana tjetër, nëse 'a' nuk merret, LED do të fiket.

Pasi kodi të jetë ngarkuar në të dy bordet, sigurohuni që mburoja të jetë futur përsëri në Mega dhe se është e lidhur me kompjuterin nëpërmjet të dy kabllove. Futni kompjuterin XBee në tabelën Explorer. Pastaj, sigurohuni që bordi FTDI Breakout të jetë shkëputur nga xhaketa dhe futeni xhaketën XBee në LilyPad XBee. Lidhni baterinë 9V dhe provoni të shtypni mesazhet e ndryshme në Pure Data. LED poshtë-djathtas në xhaketë duhet të ndizet dhe fiket.

Hapi 6: Prekjet përfundimtare

Kodi dhe Patch Data Pure

Kur jeni të lumtur që xhaketa po punon pa tel, ngarkoni skicën 'MegaCode' më poshtë në Arduino Mega dhe skicën 'LilyPadCode' në LilyPad. Hapni arnën Pure Data duke u siguruar që DSP është aktiv dhe hyrja audio është vendosur në mikrofonin e integruar të kompjuterëve tuaj. Provoni të luani pak muzikë dhe lëvizni çelësin. Ju mund të keni nevojë të rregulloni pragjet në Të Dhënat e Pastra në varësi të asaj se sa ose pak LED po reagojnë ndaj audios.

Shtimi i një rreshtimi të ri

Së fundi, për ta bërë xhaketën më estetike dhe më të rehatshme për tu veshur, një rreshtim tjetër mund të shtohet në brendësi të xhaketës për të mbuluar qepjen dhe përbërësit. Kjo duhet të bëhet duke përdorur velcro për të lejuar qasje të lehtë në qark, nëse duhet të bëhen ndonjë ndryshim.

Para së gjithash, qepni shiritat 'lak' (pjesa më e butë) në xhaketë nga brenda, përgjatë pjesës së sipërme dhe poshtë të dy anëve. Ideashtë ide e mirë të lini pjesën e poshtme të lirë pasi kjo do të lejojë që ajri të arrijë tek përbërësit. Pastaj, prerë një copë pëlhure me të njëjtën madhësi dhe qepni në të shiritat 'grep' të velcro, përgjatë pjesës së sipërme dhe poshtë të dy anëve. Gjithashtu, në të njëjtën anë me velcro dhe në vendin më të përshtatshëm, qepni një xhep në të cilin bateria do të jetë në gjendje të ulet. Shih fotot e mësipërme për shembuj.

Hapi 7: Ju jeni bërë

Xhaketa juaj pa tel Light Show tani duhet të jetë e plotë dhe të reagojë me sukses ndaj audios! Një cilësim duhet të krijojë një efekt si një shirit amplituda dhe tjetri duhet të ketë LED individuale që vezullojnë në muzikë me ngjyrat e tyre në varësi të lartësisë. Shikoni më lart për shembuj video. Nëse jeni duke u pyetur, ngjyra dhe lartësia lidhen me Urdhrin Rosicrucian i cili bazohet vetëm në intonacion. Shpresoj se ju ka pëlqyer ky projekt!