Музыкага жооп берген Light Show курткасы: 7 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Бул окуу куралы Йорк университетинин музыкалык технология жана прикладдык электроника боюнча илимий даражамдын акыркы жылдагы долбоорунун бир бөлүгү катары чыгарылган. Бул электроникага кызыккан музыканттарга багытталган. Даяр продукт музыкага ылайык жарыкты көрсөтө ала турган күрмөнүн артында LED матрицасы болот. Бул Pure Data жана Arduino аркылуу аудио кирүүлөрдү талдоо жолу менен жасалат. Куртка которгуч менен башкарыла турган эки орнотууга ээ болот. Бир жөндөө LEDди музыканын амплитудасына жараша башкарат, экинчисинде LEDлер бирден жарк этип, түсү чайырга жараша өзгөрөт.

Бул кантип иштейт

Бул түзмөк эки башка схемадан турат. Алардын бири компьютерге түз туташкан Arduino Mega тегерегинде болот. Башка схема LilyPad Arduino тегерегинде болот жана куртканын ичинде толугу менен камтылган жана 9V батарея аркылуу иштейт. Бул схемалардын экөө тең XBee модулдарын колдонуп зымсыз байланышат. Аудио сигналдар амплитудалык жана жыштыктагы маалыматтарды алуу үчүн компьютерлерге орнотулган микрофон тарабынан кабыл алынат жана Таза маалыматтарда анализделет. Бул маалымат MIDI киргизүү схемасын колдонуу менен Arduino Megaга өткөрүлүп берилет жана бул XBees аркылуу LilyPadка өткөрүлүп берилет. LilyPad андан кийин курткадагы диоддор кандай реакция кыларын аныктайт.

Сизге эмне керек болот

Mega Circuit үчүн

• Мэга 2560
• XBee Explorer жөнгө салынат
• XBee 1mW изи антеннасы - 1 -серия
• Мега үчүн прототиптөөчү калкан
• USB түрү А - В
• USB MIDI кабелине
• MIDI розеткасы
• 1 x 220Ω резистор
• 1 x 270Ω резистор
• 1 x 1N4148 диод
• 1 x 6N138 Optocoupler

LilyPad Circuit үчүн

• LilyPad Arduino 328 Башкы тактасы
• LilyPad XBee Breakout Board
• XBee 1mW изи антеннасы - 1 -серия
• LilyPad FTDI Basic Breakout Board
• 72 x LilyPad LED (ак, көк, кызыл, сары, жашыл, кызгылт жана кочкул кызыл түстөрдү камтыйт)
• LilyPad Slide Switch
• USB 2.0 A-Maleден Mini-B кабелине
• 9V батарея
• 9V Батарейка Клипи

Башка

• Куртка
• Таза маалыматы бар компьютер жана Arduino IDE орнотулган
• Equipment Wire
• Soldering Equipment
• Сым кескичтер
• Wire Stripers
• Чоң көзү бар ийне
• Thread
• Өткөрүүчү жип
• Кайчы
• Тасма чарасы
• Ткани клей же тунук тырмак лак
• Бор же ак көз боёк
• Каптама же эски футболка үчүн кездеме
• Velcro
• Бургулоо (мүмкүн)
• Стандарттык LED (сыноо үчүн)
• Нан тактасы (тестирлөө үчүн)
• Башка 220Ω каршылыгы (сыноо үчүн)
• Мультиметр (тестирлөө үчүн)

Бул долбоордун баасы жогорудагы жабдуулардын канчасына ээ экениңизден көз каранды болот. Бирок, бул жерде £ 150 - £ 200 ортосунда болушу мүмкүн.

Ыкчам эскертүү - LilyPad такталары текстилге түз тигилүү үчүн иштелип чыккан, андыктан 9В батарейканы кысуу көйгөйлөрдү жаратышы мүмкүн. Байланыш назик жана оңой бузулушу мүмкүн. Сиз AAA же LiPo батареялары үчүн атайын иштелип чыккан LilyPad такталарын ала аласыз, аларды колдонууну чечесиз. Бирок, мен дагы 9В маршруту боюнча кетүүнү туура көрдүм, анткени алардын батареянын иштөө мөөнөтү AAAга караганда көбүрөөк жана менин университетимде LiPo батареяларын колдонууга чектөөлөр бар.

1 -кадам: MIDI киргизүү микросхемасын түзүү

Биринчиден, MIDI киргизүү схемасын карап көрөлү. Бул Arduino Mega'га кире турган прототипдөө тактасында түзүлүшү керек. Бул MIDI билдирүүлөрүн Pure Data патчынан Megaга "БАЙЛАНЫШ RX0" пини аркылуу жөнөтүү үчүн колдонулат. Электр схемасы жана сүрөт үчүн жогорудан караңыз. Прототипдөө тактаңызга жараша, сиздин жайгашууңуз бир аз башкача болушу мүмкүн, бирок мен MIDI розеткасын төмөнкү сол бурчка коюуну чечтим. Розеткага дал келүү үчүн калкандагы тешиктерди чоңойтуу үчүн бул жерде бургулоону колдонуу керек болушу мүмкүн. Сүрөттөгү кызыл зымдар 5Вга, күрөң жерге, кара зым 6N138деги 3 пинке, көк зым 6N138деги 2 пинге жана сары зымдар RX0го туташкан кадоо. Кийинчерээк XBeeге орун берүү үчүн прототипдөө тактасынын оң жагында боштук калтырылган. Тыныгуу, балким, доскадагы тректерде жасалышы керек болот. Бул мисал үчүн, алар 6N138деги төөнөгүчтөрдүн ортосунда жасалышы керек болчу.

MIDI киргизүү микросхемасын текшерүү

Районду текшерүү үчүн, төмөнкү типтеги кодду Arduino Mega'ге USB Type A - B кабелин колдонуп жүктөңүз. Муну кылганда калкан салынбаганын текшериңиз, анткени RX же TX казыктарына эч нерсе туташпаса, кодду жүктөө мүмкүн эмес. Ошондой эле, кодго төмөнкү шилтемеден жеткиликтүү болгон MIDI.h китепканасы кирет.

MIDI.h

Андан кийин, калканы мегага салып, MIDIден USB кабели аркылуу компьютериңиздеги башка USB портуна туташтырыңыз. Сиз колдоно турган MIDI аягы "чыгып кетти" деп белгиленет. 2 -түйүндү 220Ω каршылыкка туташтырып, анан аны стандарттык LEDдин анодуна туташтырган нан тактасында жөнөкөй схема түзүңүз. LED катодун жерге туташтырыңыз.

Андан кийин, [60 100] билдирүүсү жана [0 0] билдирүүсү бар, таза кириш аркылуу ноутбук объектисине туташкан жөнөкөй Таза маалыматтар жамагын түзүңүз. MIDI орнотууларын ачуу жана чыгаруу түзүлүшүн өзгөртүү аркылуу бул жамаачы MIDI киргизүү схемасына туташкандыгын текшериңиз. Эгерде бул жеткиликтүү болбосо, таза маалыматтарды ачардан мурун MIDI схемасын компьютериңизге туташтырганыңызды текшериңиз. Эми, эгер сиздин схемаңыз туура болсо, [60 100] билдирүүсү басылганда LED жанат жана [0 0] билдирүүсү басылганда өчөт.

2 -кадам: LED матрицасын иштеп чыгуу

Андан кийин, пиджактын арткы бетиндеги LED матрицасын кароо керек. Бул түздөн -түз негизги LilyPad тактасына туташат. Адатта, LEDлерди микроконтроллердин жардамы менен башкаруу үчүн, алардын ар бири жеке казыктарына бекитилет. Бирок, бир гана Arduino LilyPad менен бул абдан чектелүү болмок. Жалпысынан, LilyPad 12 санарип казыкка жана 6 аналогго ээ, ошондуктан потенциалдуу 18 чыгаруу казыгы бар. Бирок, бул төөнөгүчтөрдүн бири кийинчерээк слайд которуштурууну башкаруу үчүн колдонула тургандыктан, бул 17 гана калды.

Бул кырдаалда LilyPad башкаруу казыктарынын потенциалын жогорулатуу үчүн мультиплексинг деп аталган ыкманы колдонсо болот. Бул эки фактыны колдонот:

• Жарык диоддор диод болуп саналат жана бир гана багытта агымга жол берет.
• Адамдын көзү менен мээси сүрөттөрдү иштетет, анткени жарык өтө жай жүрөт, эгерде LEDлер жетишерлик тез жаркылдаса, биз байкабайбыз. Бул "Көрүүнүн туруктуулугу" деп аталган түшүнүк.

Бул ыкманы колдонуу менен, башкарыла турган LEDлардын саны (n/2) x (n- (n/2)), мында n-жеткиликтүү башкаруу казыктарынын саны. Демек, жеткиликтүү 17 пин менен 9х8 матрицада 72 LEDди көзөмөлдөө мүмкүн болушу керек.

9x8 матрицасындагы светодиоддордун жайгашуусунун схемасын жогоруда көрүүгө болот, анын ичинде ар бир сап жана мамыча туташтырылышы керек болгон төөнөгүчтөр боюнча сунуштар. Бул саптар жана мамылар тийбеши керек экенин белгилей кетүү маанилүү. Ошондой эле, эч кандай резисторлор талап кылынбайт, анткени ар бир LEDде 100Ω каршылык менен курулган.

Тигүүнү баштоодон мурун курткадагы схеманын планын пландаштырышыңыз керек. Бул жерден баштоонун эң жакшы жери - бул курткага LED диоддору кичинекей чекиттер менен бара турган жерин белгилөө, алар бирдей аралыкта болушун камсыз кылуу үчүн рулетканы колдонуу. Кара булгаары куртка үчүн ак көз боёгу абдан жакшы иштейт жана ката кетсе оңой эле өчүрүлөт. Бирок, бор сыяктуу башка чөйрөлөр да курткаңыздын материалына жана түсүнө жараша иштеши мүмкүн. Мен колдонгон LED түстөрүнүн жайгашуусу жогоруда көрүнүп турат, алар кийинчерээк берилген код менен иштейт. Башка кодду колдонсоңуз болот, бирок бул коддо өзгөртүлүшү керек.

Кийинки нерсе - LilyPad, LilyPad XBee жана электр менен камсыздоо кайда кетет. Мен колдонгон куртка үчүн эң акылдуу жана акылдуу жер куртканын арткы жагында, асты менен ички капталында көрүнгөн. Себеби, бул жерде кийүүчүлөрдүн колу менен кагылышы мүмкүн эмес жана ал LED матрицасына оңой жете алат. Ошондой эле, мен колдонгон куртка түбүндө бош болгондуктан, дагы эле ыңгайлуу болчу.

3 -кадам: LED матрицасын тигүү

Бул учурда сиз тигүүнү баштасаңыз болот. Өткөргүч жип менен иштөө татаал болушу мүмкүн, ошондуктан бул жерде бир нече пайдалуу кеңештер бар:

• Кийимди клей менен компонентти жабыштыруу тигүүнү кыйла жеңилдетет.
• Ар кандай тигиш түрлөрү ар кандай эстетикалык жана функционалдык касиеттерге ээ болот, андыктан баштаардан мурун буларды карап чыгууга арзыйт. Негизги иштеп жаткан тигүү, бирок, бул долбоор үчүн жакшы болушу керек.
• Түйүндөр өткөргүч жип менен оңой бошоп кетет, анткени ал кадимкиден "жазгы". Муну чечүү үчүн мөөр үчүн кичинекей тунук лак же кездеме клейин колдонуу керек. Куйруктарын кесүүдөн мурун кургатууга убакыт бериңиз.
• Райондук компоненттерге байланыштарды түзүүдө же өткөргүч жиптин эки линиясын бириктирүүдө, жакшы механикалык жана электрдик байланыштын камсыз кылынышы үчүн бул бир нече жолу тигүү жакшы идея.
• Сиздин ийнеңиз курч жана чоң көзүңүз бар экенин тактаңыз. Курткадан өтүү катаал болушу мүмкүн жана өткөргүч жип кадимкиден калыңыраак.
• Жиптеги бош чачтардан сак болуңуз. Бул тигүүчүлүктүн башка линияларына тийип калса, схемада шорт түзө алат. Эгерде бул чоң көйгөй болуп калса, тестирлөөдөн кийин жана бардык линиялар так тырмак лак же кездеме клейи менен жабылышы мүмкүн.

Тигүүнү баштоо үчүн жакшы жер катарлар. Аларды мүмкүн болушунча түз кылуу үчүн сызгычты колдонуп тигүү үчүн алсыз сызыктарды чийсеңиз болот. Буларды тигип бүткөндөн кийин мамычаларга өтүңүз. Ар бир сапка жеткенде өтө кылдаттык менен мамиле кылуу керек, анткени экөөнүн өтпөөсү өтө маанилүү. Буга жогорудагы сүрөттө көрүнүп тургандай, бул өтмөктүн курткасынын ички жагындагы мамыга тигүү аркылуу жетишүүгө болот. Баардык саптарды жана мамычаларды бүтүргөндөн кийин, шорт жок экенин текшерүү үчүн мультиметрди колдонсо болот.

Сиз канааттанган соң, куртканын эң оң жагындагы мамычанын диоддорун тиге баштаңыз. Ар бир аноддун өз катарына жана ар бир катоддун сол жагындагы мамыга бекитилгенин тактаңыз. Андан кийин, LilyPad Arduino'ду кездеменин клейинин жардамы менен ушул колонкадан ылдыйыраак жерге коюп, FTDI сынык тактасынын төөнөгүчтөрү ылдый караганын текшериңиз. LilyPad'дын 11 -пинин 1 -катарга, 12 -пин 2 -сапка тигип, A5 -пин 9 -сапка тигилгенге чейин тигиле. Андан кийин, оң жактагы 10 -пинге тигип коюңуз. Бул биринчи тилкени сыноо үчүн төмөнкү кодду колдоно аласыз. Кодду жүктөп, LilyPadди FTDI сынык тактасын жана USB 2.0 A-Male to Mini-B кабелин колдонуп, компьютериңизге туташтырыңыз.

Эгерде LilyPadти туташтырганыңызда туура порт жок болсо, анда төмөнкү шилтемеден жеткиликтүү FTDI драйверин орнотушуңуз керек болот.

FTDI драйверин орнотуу

Светодиоддордун биринчи колонкасын күйгүзгөндөн кийин, калганын курткага тигүүгө убакыт келди. Бул абдан көп убакытты талап кылган процесс, андыктан бир нече күндүн ичинде бөлүп койгон жакшы. Барып жатканда ар бир мамычаны сынап көрүңүз. Сиз муну жогорудагы кодду адаптациялоо менен жасай аласыз, ошондо сиз текшергиси келген мамычанын пини орнотууда чыгаруу катары жарыяланат жана андан кийин ал УЛУКТА ТӨМӨН коюлат. Башка мамычанын төөнөгүчтөрүнүн ЖОГОРУ деп орнотулганын текшериңиз, анткени бул алардын өчүрүлүшүн камсыз кылат.

4 -кадам: Которууну кошуу

Андан кийин, сиз курткадагы орнотууларды өзгөртүү үчүн колдонула турган которууну кошо аласыз. Ал куртканын ичине LilyPad Arduino тактасынын астына тигилиши керек. Өткөрүүчү жипти колдонуп, "өчүрүлгөн" деп белгиленген учу жерге, ал эми "күйүк" деп белгиленген учу 2 -пинге туташтырылышы керек.

Сиз төмөндөгү кодду колдонуп, которууну текшере аласыз. Бул абдан жөнөкөй жана эгерде которгуч ачык болсо, оң жактын астындагы LEDди күйгүзөт жана эгерде которгуч жабык болсо, аны өчүрөт.

5 -кадам: Түзмөктү зымсыз кылуу

LilyPad XBee жана XBee Explorerди даярдоо

LilyPad XBee'ди конфигурацияга 6-пин оң бурчтуу Эркек башына ширетүү менен даярдаңыз. Бул кийинчерээк LilyPad FTDI Basic Breakout тактасы жана USB Mini кабели аркылуу компьютерге туташууга мүмкүндүк берет. Ошондой эле, 9V батарейканын клипин LilyPad XBeeге кызыл зым "+" төөнөгүчкө, ал эми кара зым "-" пинине кетет.

Explorer тактасын Arduino Mega прототипдөө калканчына туташтырыңыз. Explorer тактасындагы 5V жана Ground Мегадагы 5V жана Groundга туташуусу керек, Explorerдеги чыгуучу пин Мегадагы RX1 менен туташуусу керек жана Explorerдеги киргизүү Megaдагы TX1ге туташуусу керек.

XBeesти конфигурациялоо

Кийинки XBees конфигурацияланышы керек. Биринчиден, сиз CoolTerm программасын бекер орнотушуңуз керек, ал төмөнкү шилтемеден жеткиликтүү.

CoolTerm Программалык камсыздоо

Эки XBee'ди кандайдыр бир жол менен айырмалай билиңиз, анткени аларды аралаштырбоо керек.

Биринчиден, XBeeди компьютер үчүн конфигурациялаңыз. Аны LilyPad XBee Breakout тактасына салыңыз жана FTDI негизги үзүлүү тактасын жана USB Mini кабелин колдонуп, компьютерге туташтырыңыз. CoolTerm ачыңыз жана Жолдордо туура сериялык портту тандаңыз. Эгер көрө албасаңыз, "Сериялык портторду кайра сканерлөөнү" басып көрүңүз. Андан кийин, байдын ылдамдыгы 9600гө коюлганын текшериңиз, Local Echo күйгүзүңүз жана ачкыч эмуляциясын CR деп коюңуз. CoolTerm эми XBeeге туташтырылышы мүмкүн.

XBee'ди буйрук режимине өткөрүү үчүн негизги терезеге "+++" териңиз. Кайтууну баспаңыз. Бул аны AT командаларынын жардамы менен конфигурациялоого мүмкүндүк берет. Эгерде бул ийгиликтүү болсо, өтө кыска тыныгуудан кийин "OK" билдирүүсүнө жооп берилиши керек. Кийинки сапка чейин 30 секунддан ашык кечигүү болсо, буйрук режими чыгат жана муну кайталоо керек болот. PAN ID, MY ID, Destination ID орнотуу жана өзгөртүүлөрдү сактоо үчүн көптөгөн AT буйруктарын киргизүү керек. Кайтаруу бул буйруктардын ар биринен кийин басылышы керек жана муну жогорудагы таблицадан көрүүгө болот. Бул компьютер XBee үчүн аяктагандан кийин, аны ажыратуу керек жана ошол эле процесс XBee курткасы үчүн да жүргүзүлүшү керек.

Сиз жаңы XBee орнотууларын аягында мааниси жок ар бир AT буйругун терүү менен текшере аласыз. Мисалы, эгер сиз "ATID" деп терип, кайтууну бассаңыз, "1234" кайра жаңырышы керек.

XBees тестирлөө

Бул жерде LilyPad XBee'ди LilyPad Arduino жанындагы курткага тигиңиз. Төмөндөгү байланыштар өткөргүч жип менен жасалышы керек:

• LilyPad XBeeдеги 3.3V, LilyPadдагы "+"
• LilyPad XBee'де Ground LilyPad'те
• LilyPad XBeeдеги RX LilyPadдагы TXке
• LilyPad XBeeдеги TX LilyPadдагы RXке

Эми түзмөк XBees туура иштеп жатканын текшерүү үчүн текшерилиши мүмкүн. Төмөндөгү 'Wireless_Test_Mega' деп аталган кодду Arduino Mega'ге жүктөө керек жана анын негизги максаты - мурда түзүлгөн жөнөкөй Pure Data патчынан MIDI билдирүүлөрдү алуу жана XBee аркылуу ар кандай баалуулуктарды берүү. Эгерде MIDI нотасы 60ка жеткенде, "a" билдирүүсү жөнөтүлөт. Же болбосо, эгерде эскертүү билдирүүсү алынса, "b" берилет.

Буга кошумча, төмөндөгү 'Wireless_Test_LilyPad' деп аталган кодду LilyPadке жүктөө керек. Бул XBees аркылуу Megaдан билдирүүлөрдү алат жана ошого жараша ылдыйкы оң жактагы LEDди көзөмөлдөйт. Эгерде "а" деген билдирүү кабыл алынса, башкача айтканда, 60ка чукул MIDI нотасы Mega тарабынан кабыл алынган, демек, LED күйөт. Башка жагынан алганда, эгер "а" кабыл алынбаса, LED өчөт.

Код эки тактага тең жүктөлгөндөн кийин, калкан Mega'ге кайра киргизилгенин жана компьютерге эки кабель аркылуу туташканын текшериңиз. XBee компьютерин Explorer тактасына салыңыз. Андан кийин, FTDI Breakout тактасы курткадан ажыратылганын текшерип, XBee курткасын LilyPad XBeeге салыңыз. 9V батарейканы туташтырып, Таза маалыматтагы башка билдирүүлөрдү басып көрүңүз. Курткадагы астыңкы оң жактагы LED күйүп-өчүшү керек.

6 -кадам: Акыркы тийүүлөр

Code жана Pure Data Patch

Куртка зымсыз иштеп жатканына кубанганыңызда, төмөндөгү 'MegaCode' эскизин Arduino Mega жана 'LilyPadCode' эскизин LilyPadке жүктөңүз. DSP күйгүзүлгөндүгүн жана аудио киргизүү сиздин компьютериңизге орнотулган микрофонго орнотулганын камсыздоо үчүн Таза маалыматтар жамагын ачыңыз. Музыканы ойноп, которгучту жылдырып көрүңүз. Жарык диоддор аудиого канчалык же кичине реакция кылып жатканына жараша, Таза маалыматтын босогосун бир аз тууралашыңыз керек болот.

Жаңы катмар кошуу

Акыр -аягы, жакетти эстетикалык жактан жагымдуу кылуу жана кийүүгө ыңгайлуу кылуу үчүн, тигилгенди жана компоненттерди жабуу үчүн күрмөнүн ичине дагы бир астын кошууга болот. Бул кандайдыр бир өзгөртүүлөрдү киргизүү керек болгондо, схемага оңой жетүү үчүн velcro менен жасалышы керек.

Биринчиден, курткага "илмек" тилкелерин (эң жумшак бөлүгүн) эки жактын үстү менен ылдый тигип бериңиз. Түбүн бош калтыруу жакшы, анткени бул абага компоненттерге жетүүгө мүмкүндүк берет. Андан кийин, ошол эле өлчөмдөгү кездемени кесип, ага велкронун "илгич" тилкелерин тигип, үстү менен асты эки жагын ылдый түшүрүңүз. Ошондой эле, велкро менен бир тарапта жана эң ыңгайлуу жерде, чөнтөккө тигип коюңуз, батарея отура алат. Мисалдар үчүн жогорудагы сүрөттөрдү караңыз.

7 -кадам: Сиз бүттүңүз

Сиздин зымсыз Light Show курткаңыз азыр толук жана аудиого ийгиликтүү жооп бериши керек! Бир жөндөө амплитудалык тилке сыяктуу эффектти жаратышы керек, экинчисинде музыкага жаркыраган жеке LED диапазондору жараша түстөрү менен жаркырап турушу керек. Видео мисалдар үчүн жогорудан караңыз. Сиз ойлоп жатканыңызда, түсү жана бийиктиги жөн эле интонацияга негизделген Rosicrucian Order аркылуу байланышкан. Бул долбоор сизге жакты деп ишенем!