描述

為什么？

我想用音樂(lè)控制 LED 燈條，但找不到一個(gè)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(xiàng)目以及我如何開(kāi)始和開(kāi)展業(yè)余愛(ài)好項(xiàng)目。

市場(chǎng)研究與競(jìng)爭(zhēng)

有一些商業(yè)設(shè)備可用，我確實(shí)購(gòu)買(mǎi)并測(cè)試了它們，但我對(duì)性能并不滿(mǎn)意。我想許多設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題是要么沒(méi)有足夠的處理能力（或者代碼沒(méi)有優(yōu)化），要么處理器運(yùn)行的操作系統(tǒng)不是為實(shí)時(shí)操作而設(shè)計(jì)的。

規(guī)格

規(guī)格很簡(jiǎn)單

• 以盡可能少的延遲對(duì)音樂(lè)頻率做出反應(yīng)
• 控制可尋址 LED
• 3.5 毫米音頻輸入
• 顏色、動(dòng)畫(huà)速度等的一些定制（需要按鈕和指示器）
• 強(qiáng)大的即插即用設(shè)計(jì)
• 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(gè)外殼，并決定安裝一些簡(jiǎn)單的 PCB 安裝按鈕，以便于組裝。我選擇了一個(gè)7 段顯示器來(lái)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(gè)部件易于組裝和拆卸。

對(duì)于實(shí)際分析，有一些集成芯片可以進(jìn)行音樂(lè)分析，我猜它們可以追溯到 Walkman 等時(shí)代，當(dāng)時(shí)均衡器顯示是新事物，并不是所有東西都在單芯片上運(yùn)行。

我計(jì)劃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)微控制器并升級(jí)到具有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的更強(qiáng)大的處理器，但我無(wú)法達(dá)到預(yù)期的性能。事實(shí)證明，通過(guò)一些優(yōu)化，您將不需要太多的處理能力來(lái)提取足夠的信息供您的眼睛處理。

放大級(jí)需要很大的輸入范圍，因?yàn)檎５亩鷻C(jī)輸出電壓遠(yuǎn)低于業(yè)界認(rèn)為的線(xiàn)路電平。

設(shè)計(jì)

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主PCBA

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我使用 Autodesk Eagle 設(shè)計(jì)了 ??PCBA 。我有完整版，但免費(fèi)版對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。

我本可以使用原型板，但設(shè)計(jì)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(qiáng)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(guò)壓保護(hù)，甚至還有用于額外防火的保險(xiǎn)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(guò)具有比微控制器更好的保護(hù)電路的低傳播延遲邏輯門(mén)進(jìn)行緩沖。我喜歡減輕微控制器的所有負(fù)載，驅(qū)動(dòng)多個(gè)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(dòng)。我最初也使用施密特觸發(fā)器緩沖按鈕，但認(rèn)為這會(huì)過(guò)度設(shè)計(jì)并決定刪除它們。

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

主 PCB 通過(guò)FFC 電纜連接到按鈕 PCB ，其布線(xiàn)使彎曲點(diǎn)推到外殼壁上，以防止電纜在振動(dòng)中脫落。

外殼

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我使用 Autodesk Fusion 360 設(shè)計(jì)的機(jī)制，因?yàn)樗c Eagle 有很好的集成，您只需單擊一個(gè)按鈕即可將 PCB 的 3D 模型推送到您的設(shè)計(jì)中，并且鏈接可以雙向工作。您甚至可以在 Fusion 360 中運(yùn)行 Eagle，但我習(xí)慣將它們作為單獨(dú)的應(yīng)用程序。

Fusion 360 有一個(gè)免費(fèi)許可證，它不會(huì)以任何方式真正阻止我的常規(guī)項(xiàng)目。我正在運(yùn)行商業(yè)許可證，因?yàn)樗F(xiàn)在與 Eagle 許可證捆綁在一起，但我過(guò)去一直在使用免費(fèi)版本。

我能夠構(gòu)建模型、檢查重疊等錯(cuò)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(dòng)程序支持多種類(lèi)型的 LED 燈條（鏈接的 GitHub 存儲(chǔ)庫(kù)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。