วิธีสร้างเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเสียง LED: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเสียง LED สร้างรูปแบบแสงที่สวยงามตามความเข้มของเพลง มีชุด DIY LED Music Spectrum มากมายในตลาด แต่ที่นี่เราจะสร้างเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเสียง LED โดยใช้ NeoPixel RGB LED Matrix และไมโครคอนโทรลเลอร์ ARM.

คุณสามารถดู Colorful Music Spectrum ได้ในวิดีโอด้านล่าง

ในคำแนะนำนี้ เราจะแสดงให้คุณเห็นถึงกระบวนการทำงานทั้งหมดของ LED Audio Spectrum Analyzer และยังมีวงจร PCB และโค้ดที่สมบูรณ์สำหรับโครงการอีกด้วย

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุที่จำเป็น:

• ยืดหยุ่น 16x16 NeoPixel RGB LED Matrix *2 (https://www.adafruit.com/products/2547)
• STM32F103RBT6 *1
• Core Board (PCB ออกแบบโดย EasyEDA)
• แหล่งจ่ายไฟสลับ 5V 40A
• Audio Line *1, 1 min 2 audio interface *1, Speakers *1.

ขั้นตอนที่ 2: วิธีการสร้าง LED SPECTRUM ANALYSER:

1. การเชื่อมต่อ LED

เชื่อมต่อเมทริกซ์ RGB LED ขนาด 16*16 สองตัวโดยเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซ DOU ของเมทริกซ์ LED ตัวแรกกับอินเทอร์เฟซ DIN ของเมทริกซ์ที่สอง ซึ่งจะทำให้เมทริกซ์ LED RGB ขนาด 16*32 มีขนาดใหญ่ขึ้น

2. การต่อสายไฟ

แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของ LED ของฉันคือ 5 V ดังนั้นฉันจึงต้องการเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซกำลังไฟ LED สองช่องเข้ากับเต้ารับที่มีกำลังไฟควบคุม 5V โปรดทราบว่ากระแสไฟสูงสุดของ LED ที่ใช้งานได้คือ 18 A ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ใช้กำลังควบคุมที่มากกว่า 40 A และเลือกสายไฟที่หนาพอที่จะเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่ 3: วิธีสร้างแผงควบคุม:

แผงควบคุมคือการรับสัญญาณเสียงที่ประมวลผลโดย FFT แล้วส่งผ่านจอแสดงผล LED matrix

LED ที่ควบคุมคือดอทเมทริกซ์ที่ตั้งโปรแกรมโดย WS2812b ซึ่งมีความถี่สัญญาณควบคุมอยู่ที่ 800KHZ และไดอะแกรมการควบคุมเวลาแสดงดังด้านบน

LED แต่ละตัวถูกควบคุมโดยข้อมูล 24 บิต โดยมีโครงสร้างเป็น G7~G0+R7~R0+B7~B0 ข้อมูลถูกส่งโดยหลักการของตำแหน่งที่สูงขึ้นก่อนและตามลำดับของ GRB

สร้างโดย LM358 โดยใช้วงจรแอนะล็อก วงจรขยายจะแสดงโดยแผนภาพด้านบน

ในแผนภาพ IN_CH เป็นช่องต่อสัญญาณเสียงเข้าของคอมพิวเตอร์ และ PC3 เป็นสัญญาณเอาท์พุตขยายซึ่งถูกส่งไปยัง STM 32 ต่อไป C13, R6 และ R7 จะถูกจัดกลุ่มเป็นวงจรเสริมกำลังสัญญาณซึ่งสามารถเพิ่มแรงดันสัญญาณและ เปลี่ยนแรงดันลบให้เป็นบวก วงจรที่ตามหลัง R8 เป็นวงจรขยายสัญญาณ โดยมีความแรงของสัญญาณ PC 3 เท่ากับ R9/R8 เท่าของสัญญาณก่อนหน้าก่อน R8 IN 1+ เป็นจุดสิ้นสุดการตั้งค่าแรงดันไฟขาออกขั้นต่ำจาก OUT 1

ขั้นตอนที่ 4: วงจรวิเคราะห์สเปกตรัมเสียง LED และ PCB

ที่นี่เราใช้ EasyEDA เพื่อออกแบบแผงควบคุม EasyEDA เป็นซอฟต์แวร์ออกแบบ EDA ออนไลน์ที่ใช้งานง่ายและมีประสิทธิภาพ ซึ่งคุณสามารถวาดไดอะแกรมหรือตัดรูปแบบได้อย่างสะดวก

ลิงค์นี้เป็นแผนภาพวงจรและ PCB ที่แข่งขันกันซึ่งคุณสามารถเห็นได้ชัดเจนมาก

คุณยังสามารถลงทะเบียนบัญชีที่นั่นเพื่อแยกวงจรของฉันเข้าสู่บัญชีของคุณโดยตรง

ขั้นตอนที่ 5: ต้นแบบตัววิเคราะห์สเปกตรัมนำ PCB

หลังจากออกแบบ PCB เสร็จแล้ว ฉันได้สั่ง PCB บางตัวจาก EasyEDA ฉันค่อนข้างพอใจกับกระดานที่ฉันได้รับ และราคาก็ดี พวกมันทำงานได้ดี

ถ้าคุณชอบ คุณสามารถใช้ PCB เพื่อสั่งซื้อเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมนำนี้

ขั้นตอนที่ 6: การเชื่อมและการเชื่อมต่อ

หลังจากเชื่อมส่วนประกอบตามวิธีแสดงภาพหน้าจอต่อไปนี้แล้ว แผงควบคุมจะเสร็จสมบูรณ์ มันง่ายมาก

ต่อสายสัญญาณเสียงของคอมพิวเตอร์เข้ากับอินเทอร์เฟซแบบเชื่อมรุ่นเบต้า จากนั้นเปิดเพลงในคอมพิวเตอร์ เป็นไปได้ว่าคุณอาจไม่ได้ยินเสียงใด ๆ ของเพลงคอมพิวเตอร์หลังจากเสียบสายสัญญาณเสียง ภายใต้สถานการณ์ดังกล่าว เราสามารถใช้คอนเน็กเตอร์แบบ 1 เทิร์น 2 เพื่อแปลงเอาต์พุตเสียงของคอมพิวเตอร์เป็นเอาต์พุตสองแชนเนล ช่องหนึ่งเชื่อมต่อกับบอร์ดหลักในขณะที่อีกช่องหนึ่งเชื่อมต่อกับลำโพง

ในแผนภาพที่แสดงด้านบน คอร์บอร์ดใช้พลังงานจากคอมพิวเตอร์ USB และเชื่อมต่อด้วยอินเทอร์เฟซเอาต์พุตเสียง อินเทอร์เฟซอื่นของเอาต์พุตเสียงของคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อกับลำโพงภายนอก เป็นไปได้เมื่อสายสัญญาณของอินเทอร์เฟซการควบคุมตาข่ายเชื่อมต่อกับสายดินและดอทเมทริกซ์ DIN และ GND

ขั้นตอนที่ 7: ดาวน์โหลดโปรแกรม

ตอนนี้คุณเพียงแค่ต้องอัปโหลดรหัสโปรแกรมที่ระบุด้านล่างลงในไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32F103RBT6 ARM และคุณสามารถดูสเปกตรัมเพลงที่มีสีสันได้

ดังนั้นที่นี่ เราจึงได้สร้างตัววิเคราะห์สเปกตรัมเสียงด้วยไฟ LED RGB หวังว่าคุณจะชอบมัน และคุณยังสามารถเปลี่ยนโปรแกรมเพื่อทำให้สเปกตรัมของเพลงสวยงามยิ่งขึ้น