Jacket Nyepesi ya Kuonyesha Inayogusa Muziki: Hatua 7 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Mafunzo haya yametengenezwa kama sehemu ya mradi wangu wa mwaka wa mwisho kwa digrii yangu katika Teknolojia ya Muziki na Umeme Inayotumika katika Chuo Kikuu cha York. Inalenga wanamuziki wanaopenda vifaa vya elektroniki. Bidhaa iliyokamilishwa itakuwa tumbo la LED nyuma ya koti ambayo inaweza kutoa onyesho nyepesi kulingana na muziki. Hii itafanywa kwa kuchambua pembejeo za sauti kwa kutumia Takwimu safi na Arduino. Jackti hiyo itakuwa na mipangilio miwili ambayo inaweza kudhibitiwa na swichi. Mpangilio mmoja utadhibiti taa za LED kulingana na ukubwa wa muziki na nyingine itakuwa na taa zinazoangaza moja kwa wakati na kubadilisha rangi kulingana na lami.

Jinsi Itakavyofanya Kazi

Kifaa hiki kitaundwa na nyaya mbili tofauti. Moja itakuwa msingi wa Arduino Mega iliyounganishwa moja kwa moja na kompyuta. Mzunguko mwingine utategemea LilyPad Arduino na itakuwa kabisa ndani ya koti na kuwezeshwa kupitia betri ya 9V. Zohara hizi zote mbili zitawasiliana bila kutumia waya za XBee. Ishara za sauti zitapokelewa na kipaza sauti zilizojengwa na kompyuta na kuchanganuliwa katika Takwimu safi kupata data ya amplitude na frequency. Habari hii itahamishiwa kwa Arduino Mega ikitumia mzunguko wa kuingiza MIDI na hii itapelekwa kwa LilyPad kwa kutumia XBees. LilyPad kisha itaamua jinsi LEDs kwenye koti zitakavyoitikia.

Nini Utahitaji

Kwa Mzunguko wa Mega

• Arduino Mega 2560
• XBee Explorer Kudhibitiwa
• Antenna ya XBee 1mW ya Kufuatilia - Mfululizo 1
• Prototyping Shield kwa Mega
• Aina ya USB A hadi B
• USB kwa Kebo ya MIDI
• Tundu la MIDI
• 1 x 220Ω Mpingaji
• 1 x 270Ω Mpingaji
• 1 x 1N4148 Diode
• 1 x 6N138 Optocoupler

Kwa Mzunguko wa LilyPad

• LilyPad Arduino 328 Bodi Kuu
• LilyPad XBee Bodi ya Kuzuka
• Antenna ya Kufuatilia ya XBee 1mW - Mfululizo 1
• LilyPad FTDI Bodi ya Msingi ya Kuzuka
• LED za LilyPad za 72 x (anuwai ya rangi zote zikiwemo nyeupe, bluu, nyekundu, manjano, kijani kibichi, nyekundu na zambarau)
• Kubadilisha Slide ya LilyPad
• USB 2.0 A-Male kwa Cable Mini-B
• 9V Betri
• Kipande cha picha ya Betri cha 9V

Nyingine

• Koti
• Kompyuta na Takwimu safi na Arduino IDE imewekwa
• Vifaa vya Waya
• Vifaa vya Soldering
• Wakataji waya
• Vipande vya waya
• Sindano yenye jicho kubwa
• Uzi
• Uzi wa Kuendesha
• Mikasi
• Pima Mkanda
• Gundi ya kitambaa au Futa Varnish ya Msumari
• Chaki au Eyeliner Nyeupe
• Kitambaa cha kitambaa au shati la zamani
• Velcro
• Piga (labda)
• Kiwango cha LED (cha kupima)
• Bodi ya mkate (kwa upimaji)
• Kinga nyingine ya 220Ω (kwa upimaji)
• Multimeter (kwa upimaji)

Gharama ya mradi huu itategemea sana ni kiasi gani cha vifaa hapo juu ambavyo tayari unavyo. Walakini, kuna uwezekano kuwa mahali fulani kati ya Pauni 150 - 200.

Ujumbe wa haraka - bodi za LilyPad zimeundwa kushonwa moja kwa moja na nguo na kwa hivyo kutengeneza kipande cha betri ya 9V kwa moja kunaweza kusababisha maswala. Uunganisho unaweza kuwa dhaifu na kuvunjika kwa urahisi. Unaweza kupata bodi maalum za LilyPad kwa betri za AAA au LiPo ambazo unaweza kuamua ungetaka kutumia. Walakini, bado nilichagua kwenda chini kwa njia ya 9V kwani maisha yao ya betri ni kubwa kuliko AAAs na Chuo Kikuu changu kinazuia matumizi ya betri za LiPo.

Hatua ya 1: Kuunda Mzunguko wa Kuingiza wa MIDI

Kwanza kabisa, hebu fikiria mzunguko wa Uingizaji wa MIDI. Hii itahitaji kujengwa kwenye bodi ya prototyping ambayo itaingia kwenye Arduino Mega. Hii itatumika kutuma ujumbe wa MIDI kutoka kwa kiraka cha Takwimu safi kwenda kwa Mega kupitia pini yake ya 'COMMUNICATION RX0'. Angalia hapo juu kwa mchoro wa mzunguko na picha. Kulingana na bodi yako ya kuiga, mpangilio wako unaweza kuwa tofauti kidogo lakini nilichagua kuweka tundu la MIDI kwenye kona ya chini ya mkono wa kushoto. Kuchimba visima kunaweza kuhitaji kutumiwa hapa kutengeneza mashimo kwenye ngao kubwa ili kutoshea tundu. Waya nyekundu kwenye picha zimeunganishwa na 5V, kahawia imeunganishwa ardhini, waya mweusi imeunganishwa kubandika 3 kwenye 6N138, waya ya hudhurungi imeunganishwa kubandika 2 kwenye 6N138 na waya za manjano zimeunganishwa na RX0 pini. Nafasi imesalia upande wa kulia wa bodi ya prototyping ili kutoa nafasi kwa XBee baadaye. Mapumziko labda itahitaji kufanywa katika nyimbo kwenye ubao. Kwa mfano huu, walipaswa kufanywa kati ya pini kwenye 6N138.

Kupima Mzunguko wa Kuingiza wa MIDI

Ili kujaribu mzunguko, pakia nambari hapa chini kwenye Arduino Mega ukitumia kebo ya USB Type A hadi B. Hakikisha kuwa ngao haijaingizwa wakati unafanya hivyo kwani nambari haiwezi kupakiwa ikiwa chochote kimeunganishwa kwenye pini za RX au TX. Pia, nambari hiyo ni pamoja na maktaba ya MIDI.h ambayo unaweza kuhitaji kupakua, inapatikana kwenye kiunga hapa chini.

MIDI.h

Ifuatayo, ingiza ngao kwenye mega na uiunganishe kwenye bandari nyingine ya USB kwenye kompyuta yako kupitia MIDI hadi kebo ya USB. Mwisho wa MIDI ambao utahitaji kutumia utaitwa 'nje'. Unda mzunguko rahisi kwenye ubao wa kuunganisha mkate 2 kwa kontena 220Ω na kisha unganisha hii kwa anode ya LED ya kawaida. Unganisha cathode ya LED chini.

Kisha, tengeneza kiraka rahisi cha Takwimu safi na ujumbe [60 100] na ujumbe wa [0 0] zote zimeunganishwa na kitu cha kutambua kupitia ghuba lake la kushoto. Hakikisha kuwa kiraka hiki kimeunganishwa na mzunguko wa Uingizaji wa MIDI kwa kufungua mipangilio ya MIDI na kubadilisha kifaa cha pato. Ikiwa hii haipatikani hakikisha umeunganisha mzunguko wa MIDI na kompyuta yako kabla ya kufungua Takwimu safi. Sasa, ikiwa mzunguko wako ni sahihi, LED inapaswa kuwasha wakati ujumbe [60 100] umebanwa na inapaswa kuzima wakati ujumbe wa [0 0] umebanwa.

Hatua ya 2: Kubuni Matrix ya LED

Ifuatayo, tumbo la LED nyuma ya koti inahitaji kuzingatiwa. Hii itaunganishwa moja kwa moja na bodi kuu ya LilyPad. Kawaida, kudhibiti LED kutumia microcontroller kila mmoja angepewa pini zake za kibinafsi. Walakini, na moja tu ya Arduino LilyPad hii itakuwa kikwazo sana. Kwa jumla, LilyPad ina pini 12 za dijiti na analog 6, kwa hivyo pini 18 za pato. Walakini, kama moja ya pini hizi zitatumika baadaye kudhibiti swichi ya slaidi, hii itaacha 17 tu iliyobaki.

Mbinu inaweza kutumika katika hali hii inayoitwa multiplexing ili kuongeza uwezo wa pini za kudhibiti LilyPad. Hii inachukua faida ya ukweli mbili:

• LED ni diode na inaruhusu tu mtiririko kwa mwelekeo mmoja.
• Macho ya kibinadamu na akili husindika picha polepole kuliko taa inaweza kusafiri kwa hivyo ikiwa LED zinaangaza haraka vya kutosha, hatutaona. Hii ni dhana inayojulikana kama "Uvumilivu wa Maono".

Kwa kutumia mbinu hii idadi ya LED zinazoweza kudhibitiwa ni (n / 2) x (n- (n / 2)) ambapo n ni idadi ya pini za kudhibiti zinazopatikana. Kwa hivyo, na pini 17 zinapatikana inapaswa kudhibiti LEDs 72 katika tumbo la 9x8.

Mchoro wa mpangilio wa LED kwenye tumbo la 9x8 unaweza kuonekana hapo juu, pamoja na maoni ya pini ambazo kila safu na safu inapaswa kushikamana nayo. Ni muhimu kutambua kwamba safu na safu hazipaswi kugusa. Pia, hakuna vipinga vinahitajika kwa sababu ya ukweli kwamba kila LED ina yenyewe iliyojengwa na upinzani wa 100Ω.

Kabla ya kuanza kushona unapaswa kupanga mpangilio wa mzunguko kwenye koti. Mahali pazuri pa kuanzia hapa ni kwa kuweka alama kwenye koti ambapo taa za LED zitaenda na dots ndogo, kwa kutumia kipimo cha mkanda kuhakikisha kuwa zimepangwa sawasawa. Kwa koti nyeusi ya ngozi, eyeliner nyeupe hufanya kazi vizuri sana na inaweza kufutwa kwa urahisi ikiwa kosa limefanywa. Walakini, njia zingine kama chaki pia zinaweza kufanya kazi kulingana na nyenzo na rangi ya koti lako. Mpangilio wa rangi za LED ambazo nilitumia zinaweza kuonekana hapo juu ambazo zitafanya kazi na nambari iliyotolewa baadaye. Unakaribishwa kutumia mpangilio tofauti ingawa hii itahitaji kubadilishwa katika nambari.

Jambo la pili kufikiria ni mahali ambapo LilyPad, LilyPad XBee na usambazaji wa umeme wataenda. Kwa koti nililotumia, mahali pazuri zaidi na busara ilionekana kuwa nyuma ya koti, chini na ndani ya kitambaa. Hii ni kwa sababu haiwezekani kugongwa na wanaovaa silaha hapa na inaweza kupata urahisi tumbo la LED. Pia, kwa kuwa koti nililotumia lilikuwa huru chini, bado lilikuwa sawa.

Hatua ya 3: Kushona Matrix ya LED

Kwa wakati huu unaweza kuanza kushona. Thread conductive inaweza kuwa ngumu kufanya kazi nayo kwa hivyo hapa kuna vidokezo kadhaa muhimu:

• Kuunganisha sehemu mahali kwa kutumia gundi ya kitambaa itafanya iwe rahisi kushona.
• Aina tofauti za kushona zitakuwa na mali tofauti za urembo na kazi kwa hivyo inafaa kuzitazama kabla ya kuanza. Kushona kwa msingi, hata hivyo, inapaswa kuwa sawa kwa mradi huu.
• Vifungo huwa huru kutolewa kwa urahisi na uzi unaotembea kwani ni "springier" kuliko kawaida. Suluhisho la hii ni kutumia kiasi kidogo cha varnish iliyo wazi ya msumari au gundi ya kitambaa ili kuzifunga. Wape muda wa kukauka kabla ya kukata mikia.
• Wakati wa kuunda unganisho kwa vifaa vya mzunguko au kuungana pamoja na mistari miwili ya uzi wa kusonga, ni wazo nzuri kushona juu ya nyakati hizi nyingi kuhakikisha kuwa unganisho mzuri wa kiufundi na umeme umefanywa.
• Hakikisha kuwa sindano yako ni kali na ina jicho kubwa. Kupitia koti inaweza kuwa ngumu na uzi wa kupendeza ni mzito kuliko kawaida.
• Jihadharini na nywele zilizo huru kwenye uzi. Hizi zinaweza kuunda kaptula katika mzunguko ikiwa zinatokea kugusa mistari mingine ya kushona. Ikiwa haya yatakuwa suala kubwa, mistari yote inaweza kufungwa na varnish ya msumari wazi au gundi ya kitambaa mara tu upimaji umefanyika na kwa kweli kila kitu kinafanya kazi kwa usahihi.

Mahali pazuri pa kuanza kushona ni pamoja na safu. Ili kuwafanya iwe sawa iwezekanavyo unaweza kuteka mistari hafifu kushona pamoja kwa kutumia rula. Mara baada ya kushona hizi, nenda kwenye nguzo. Uangalifu mkubwa utahitajika kuchukuliwa kila wakati safu inafikiwa kwa sababu ni muhimu kwamba hizo mbili hazivuki. Hii inaweza kupatikana kwa kuunda kushona kwa safu ndani ya koti kwa makutano haya, kama inavyoonekana kwenye picha hapo juu. Unapokamilisha safu na safu zote multimeter inaweza kutumika kuangalia kuwa hakuna kaptula.

Mara tu utakapojiridhisha anza kushona taa za LED kwa safu upande wa kulia wa koti. Hakikisha kwamba kila anode imeambatishwa na safu yake na kila cathode imeambatishwa kwenye safu ya kushoto. Kisha, weka LilyPad Arduino mahali pake ukitumia gundi ya kitambaa mahali pengine chini ya safu hii, ukihakikisha kuwa pini za bodi ya kuzuka ya FTDI zinatazama chini. Piga pini 11 ya LilyPad hadi safu ya 1, piga 12 hadi safu 2 na kadhalika mpaka pini A5 imeshonwa hadi safu ya 9. Kisha, shona pin 10 hadi safu ya kulia. Ili kujaribu safu hii ya kwanza unaweza kutumia nambari hapa chini. Pakia msimbo na uwezeshe LilyPad kwa kuiunganisha kwenye kompyuta yako kwa kutumia bodi ya kuzuka ya FTDI na kebo ya USB 2.0 A-Male hadi Mini-B cable.

Ikiwa bandari sahihi haipatikani unapoingiza LilyPad, huenda ukahitaji kusanikisha dereva wa FTDI inayopatikana kutoka kwa kiunga hapa chini.

Ufungaji wa Dereva wa FTDI

Mara tu unapokuwa na safu hii ya kwanza ya taa za taa, ni wakati wa kushona zingine kwenye koti. Huu ni mchakato unaotumia wakati mwingi na kwa hivyo labda ni bora kugawanywa kwa siku chache. Hakikisha kujaribu kila safu unapoendelea. Unaweza kufanya hivyo kwa kurekebisha nambari hapo juu ili pini ya safu ambayo unataka kujaribu itangazwe kama pato katika usanidi na kisha imewekwa LOW kwenye kitanzi. Hakikisha kuwa pini zingine za safu zimewekwa kama JUU kwani hii itahakikisha kuwa imezimwa.

Hatua ya 4: Kuongeza Kubadilisha

Ifuatayo, unaweza kuongeza swichi ambayo itatumika kubadilisha mipangilio kwenye koti. Inahitaji kushonwa ndani ya koti chini ya bodi ya LilyPad Arduino. Kutumia nyuzi ya mwisho, mwisho uliowekwa "mbali" unapaswa kushikamana na ardhi na mwisho ulioandikwa "on" unapaswa kushikamana na pin 2.

Unaweza kujaribu swichi ukitumia nambari iliyo hapa chini. Hii ni rahisi sana na inageuka chini upande wa kulia wa LED ikiwa swichi iko wazi na kuizima ikiwa swichi imefungwa.

Hatua ya 5: Kufanya Kifaa kisicho na waya

Kuandaa LilyPad XBee na XBee Explorer

Andaa LilyPad XBee kwa usanidi kwa kutengenezea kwa kichwa cha kiume cha pembe-6 cha pini-kulia. Hii baadaye itairuhusu kuunganishwa na kompyuta kupitia bodi ya LilyPad FTDI Basic Breakout na kebo ya Mini Mini. Pia, suuza kipande cha betri cha 9V kwa LilyPad XBee na waya mwekundu ukienda kwenye pini ya "+" na waya mweusi ukienda kwenye pini ya "-".

Unganisha ubao wa Explorer kwenye ngao ya prototyping ya Arduino Mega. 5V na Ground kwenye bodi ya Explorer itahitaji kuunganisha kwa 5V na Ground kwenye Mega, pini ya pato kwenye Explorer itahitaji kuunganisha kwa RX1 kwenye Mega na pembejeo kwenye Explorer itahitaji kuunganisha kwa TX1 kwenye Mega.

Inasanidi XBees

Ifuatayo XBee inahitaji kusanidiwa. Kwanza kabisa, utahitaji kusanikisha programu ya CoolTerm bure ambayo inapatikana kutoka kwa kiunga hapa chini.

Programu ya CoolTerm

Hakikisha kutofautisha kati ya XBee mbili kwa njia fulani kwani ni muhimu usizichanganye.

Kwanza, sanidi XBee kwa kompyuta. Ingiza kwenye ubao wa LilyPad XBee Breakout na uunganishe hii kwa kompyuta ukitumia bodi ya kuzuka ya msingi ya FTDI na kebo ya USB Mini. Fungua CoolTerm na katika Chaguzi, chagua bandari sahihi ya serial. Ikiwa hauwezi kuiona, jaribu kubonyeza 'Tambaza tena Bandari za Siri'. Kisha, hakikisha kiwango cha baud kimewekwa hadi 9600, washa Echo ya Mitaa na uweke Uigaji Muhimu kwa CR. CoolTerm sasa inaweza kushikamana na XBee.

Andika "+++" kwenye dirisha kuu ili kuweka XBee katika hali ya amri. Usisisitize kurudi. Hii itaruhusu kusanidiwa kwa kutumia amri za AT. Ikiwa hii imefanikiwa, baada ya mapumziko mafupi sana kunapaswa kuwa na jibu la "Sawa". Ikiwa kuna ucheleweshaji wa zaidi ya sekunde 30 kabla ya mstari unaofuata, hali ya amri itatoka na hii itahitaji kurudiwa. Amri nyingi za AT zinahitaji kuingizwa ili kuweka Kitambulisho cha PAN, ID YANGU, Kitambulisho cha kwenda na kuokoa mabadiliko. Kurudi inahitaji kupigwa baada ya kila moja ya amri hizi na hizi zinaweza kuonekana kwenye jedwali hapo juu. Mara hii ikiwa imekamilika kwa kompyuta ya XBee, inahitaji kutengwa na mchakato huo huo ufanyike kwa koti XBee.

Unaweza kuangalia mipangilio mpya ya XBee kwa kuandika kwa kila amri ya AT bila thamani mwishoni. Kwa mfano, ukiandika "ATID" na kurudi kurudi, "1234" inapaswa kurejeshwa.

Kupima XBees

Kwa wakati huu, shona LilyPad XBee kwenye koti karibu na LilyPad Arduino. Viunganisho vifuatavyo vinahitaji kufanywa na uzi wa kutembeza:

• 3.3V kwenye LilyPad XBee hadi '+' kwenye LilyPad
• Ardhi kwenye LilyPad XBee hadi chini kwenye LilyPad
• RX kwenye LilyPad XBee hadi TX kwenye LilyPad
• TX kwenye LilyPad XBee hadi RX kwenye LilyPad

Sasa kifaa kinaweza kupimwa ili kuhakikisha kuwa XBee walikuwa wakifanya kazi kwa usahihi. Nambari hapa chini inayoitwa 'Wireless_Test_Mega' inahitaji kupakiwa kwenye Arduino Mega na kusudi lake kuu ni kupokea ujumbe wa MIDI kutoka kwa kiraka rahisi cha Takwimu safi iliyoundwa mapema, na kusambaza maadili tofauti kupitia XBee. Ikiwa noti ya MIDI iliyo na sauti ya 60 inapokelewa, ujumbe 'a' utasambazwa. Vinginevyo, ikiwa ujumbe wa noteoff utapokelewa, 'b' itasambazwa.

Kwa kuongeza hii, nambari iliyo hapa chini iitwayo 'Wireless_Test_LilyPad' inahitaji kupakiwa kwenye LilyPad. Hii inapokea ujumbe kutoka kwa Mega kupitia XBee na inadhibiti mwangaza wa kulia-chini ipasavyo. Ikiwa ujumbe 'a' utapokelewa, ikimaanisha kuwa noti ya MIDI iliyo na sauti ya 60 imepokelewa na Mega, LED itawasha. Kwa upande mwingine, ikiwa 'a' haikupokelewa, LED itazima.

Mara tu nambari imepakiwa kwenye bodi zote mbili, hakikisha kwamba ngao imeingizwa tena kwenye Mega na kwamba imeunganishwa na kompyuta kupitia nyaya zote mbili. Ingiza kompyuta XBee kwenye ubao wa Explorer. Kisha, hakikisha kwamba bodi ya kuzuka kwa FTDI imekatika kutoka kwa koti na ingiza koti XBee kwenye LilyPad XBee. Unganisha betri ya 9V na ujaribu kubonyeza ujumbe tofauti katika Takwimu safi. LED ya kulia kulia kwenye koti inapaswa kuwasha na kuzima.

Hatua ya 6: Kugusa Mwisho

Kanuni na kiraka cha data safi

Unapofurahi kuwa koti inafanya kazi bila waya, pakia mchoro wa 'MegaCode' hapa chini kwa Arduino Mega na mchoro wa 'LilyPadCode' kwa LilyPad. Fungua kiraka safi cha Takwimu kuhakikisha kuwa DSP imewashwa na uingizaji wa sauti umewekwa kwenye kipaza sauti kilichojengwa kwenye kompyuta yako. Jaribu kucheza muziki na kusogeza swichi. Unaweza kuhitaji kurekebisha vizingiti katika Takwimu safi kidogo kulingana na ni kiasi gani au kidogo LED zinaitikia sauti.

Kuongeza Lining mpya

Mwishowe, ili kufanya koti hiyo ipendeze zaidi na iwe vizuri kuvaa, bitana nyingine inaweza kuongezwa ndani ya koti kufunika kushona na vifaa. Hii inapaswa kufanywa kwa kutumia velcro kuruhusu ufikiaji rahisi wa mzunguko ikiwa kuna mabadiliko yoyote yanayotakiwa kufanywa.

Kwanza kabisa, shona vipande vya 'kitanzi' (sehemu laini) kwa koti ndani, kando na juu na chini pande zote mbili. Ni vizuri kuondoka chini bure kwani hii itaruhusu hewa kufika kwenye vifaa. Kisha, kata kipande cha kitambaa chenye ukubwa sawa na ushonee hii mikanda ya 'ndoano' ya velcro, juu na chini pande zote mbili. Pia, kwa upande sawa na velcro na katika eneo linalofaa zaidi, shona mfukoni ambayo betri itaweza kukaa. Tazama picha hapo juu kwa mifano.

Hatua ya 7: Umemaliza

Jacket yako ya Nuru isiyo na waya sasa inapaswa kuwa kamili na kwa ufanisi kuitikia sauti! Mpangilio mmoja unapaswa kuunda athari kama upau wa amplitude na nyingine inapaswa kuwa na LED za kibinafsi zikipepesa kwa muziki na rangi zao kulingana na lami. Tazama hapo juu kwa mifano ya video. Ikiwa ulikuwa unajiuliza, rangi na lami zinahusiana kupitia Agizo la Rosicrucian ambalo linategemea sauti tu. Natumai umefurahiya mradi huu!