描述

為什么？

我想用音樂控制 LED 燈條，但找不到一個好的現(xiàn)成解決方案，所以我創(chuàng)建了自己的解決方案。我將解釋該項目以及我如何開始和開展業(yè)余愛好項目。

市場研究與競爭

有一些商業(yè)設(shè)備可用，我確實購買并測試了它們，但我對性能并不滿意。我想許多設(shè)計的基本問題是要么沒有足夠的處理能力（或者代碼沒有優(yōu)化），要么處理器運行的操作系統(tǒng)不是為實時操作而設(shè)計的。

規(guī)格

規(guī)格很簡單

• 以盡可能少的延遲對音樂頻率做出反應(yīng)
• 控制可尋址 LED
• 3.5 毫米音頻輸入
• 顏色、動畫速度等的一些定制（需要按鈕和指示器）
• 強大的即插即用設(shè)計
• 重啟后記住設(shè)置
• 用于機(jī)械安裝的法蘭

元件選擇

我首先選擇了一個外殼，并決定安裝一些簡單的 PCB 安裝按鈕，以便于組裝。我選擇了一個7 段顯示器來指示設(shè)置和設(shè)備狀態(tài)。即使在黑暗的環(huán)境中，7 段顯示器也易于閱讀。

UI 元素安裝在外殼中的 PCB 上，因此整個部件易于組裝和拆卸。

對于實際分析，有一些集成芯片可以進(jìn)行音樂分析，我猜它們可以追溯到 Walkman 等時代，當(dāng)時均衡器顯示是新事物，并不是所有東西都在單芯片上運行。

我計劃測試標(biāo)準(zhǔn)微控制器并升級到具有實時操作系統(tǒng)的更強大的處理器，但我無法達(dá)到預(yù)期的性能。事實證明，通過一些優(yōu)化，您將不需要太多的處理能力來提取足夠的信息供您的眼睛處理。

放大級需要很大的輸入范圍，因為正常的耳機(jī)輸出電壓遠(yuǎn)低于業(yè)界認(rèn)為的線路電平。

設(shè)計

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主PCBA

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我使用 Autodesk Eagle 設(shè)計了 ??PCBA 。我有完整版，但免費版對于這個項目來說已經(jīng)足夠了。

我本可以使用原型板，但設(shè)計我自己的 PCB 為產(chǎn)品提供了完整的外觀，并且我能夠適應(yīng)所有輸入和輸出保護(hù)以及您想要的強大產(chǎn)品的 EMC 考慮因素。

輸入保護(hù)具有帶肖特基二極管的極性保護(hù)，帶齊納二極管的電子過壓保護(hù)，甚至還有用于額外防火的保險絲。旁路電容器和鐵氧體最大限度地減少了設(shè)備內(nèi)外的任何電噪聲。

輸出通過具有比微控制器更好的保護(hù)電路的低傳播延遲邏輯門進(jìn)行緩沖。我喜歡減輕微控制器的所有負(fù)載，驅(qū)動多個并行 LED 燈條并不是我喜歡用微控制器做的事情。

按鍵PCBA

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7段顯示器只需使用Microchip MCP23017 IO擴(kuò)展芯片即可驅(qū)動。我最初也使用施密特觸發(fā)器緩沖按鈕，但認(rèn)為這會過度設(shè)計并決定刪除它們。

我還實現(xiàn)了一個電壓參考和一個使用PWM控制 LED 的選項，即使我的主要目標(biāo)是驅(qū)動可尋址 LED，它們與某種移位寄存器一起工作。

主 PCB 通過FFC 電纜連接到按鈕 PCB ，其布線使彎曲點推到外殼壁上，以防止電纜在振動中脫落。

外殼

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我使用 Autodesk Fusion 360 設(shè)計的機(jī)制，因為它與 Eagle 有很好的集成，您只需單擊一個按鈕即可將 PCB 的 3D 模型推送到您的設(shè)計中，并且鏈接可以雙向工作。您甚至可以在 Fusion 360 中運行 Eagle，但我習(xí)慣將它們作為單獨的應(yīng)用程序。

Fusion 360 有一個免費許可證，它不會以任何方式真正阻止我的常規(guī)項目。我正在運行商業(yè)許可證，因為它現(xiàn)在與 Eagle 許可證捆綁在一起，但我過去一直在使用免費版本。

我能夠構(gòu)建模型、檢查重疊等錯誤、為我的 CNC 銑床創(chuàng)建刀具路徑以及您在此處看到的渲染。

我還使用 Fusion 360制作了PCB 輪廓和圖形。

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該驅(qū)動程序支持多種類型的 LED 燈條（鏈接的 GitHub 存儲庫中的更多信息）。您可以選擇靜態(tài)顏色或不同的音頻顯示模式。