【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试 DF创客社区

驴友花雕 发表于 2022-7-19 06:09:31

【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试

本帖最后由驴友花雕于 2022-7-19 06:12 编辑

MAX9814
是一款低成本高性能麦克风放大器，具有自动增益控制(AGC)和低噪声麦克风偏置。器件具有低噪声前端放大器、可变增益放大(VGA)、输出放大器、麦克风偏置电压发生器和AGC控制电路。
●自动增益控制(AGC)
●3种增益设置(40dB、50dB、60dB)
●可编程动作时间
●可编程动作和释放时间比
●电源电压范围2.7V～5.5V
●低THD：0.04% (典型值)
●低功耗关断模式
●内置2V低噪声麦克风偏置

驴友花雕 发表于 2022-7-20 20:40:39

【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序四：MegunoLink音乐反应式LED灯带
模块接线：WS2812B接D9
MAX9814 ESP32_C3
VCC       5V
GND       GND
OUT    D4(ADC4)

/*
【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序四：MegunoLink音乐反应式LED灯带
模块接线：WS2812B接D9
MAX9814 ESP32_C3
VCC       5V
GND       GND
OUT    D4(ADC4)
*/

#include<FastLED.h>
#include<MegunoLink.h>
#include<Filter.h>

// define necessary parameters
#define N_PIXELS24
#define MIC_PIN 4
#define LED_PIN 9
// the following parameters can be tweaked according to your audio levels
#define NOISE 150
#define TOP (N_PIXELS+2) // allow the max level to be slightly off scale
#define LED_TYPEWS2811
#define BRIGHTNESS18 // a little dim for recording purposes
#define COLOR_ORDER GRB

// declare the LED array
CRGB leds;

// define the variables needed for the audio levels
int lvl = 0, minLvl = 0, maxLvl = 100; // tweak the min and max as needed

// instantiate the filter class for smoothing the raw audio signal
ExponentialFilter<long> ADCFilter(5,0);

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
// initialize the LED object
FastLED.addLeds<LED_TYPE,LED_PIN,COLOR_ORDER>(leds,N_PIXELS).setCorrection(TypicalLEDStrip);
FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
// read the audio signal and filter it
int n, height;
n = analogRead(MIC_PIN);
// remove the MX9614 bias of 1.25VDC
n = abs(1023 - n);
// hard limit noise/hum
n = (n <= NOISE) ? 0 : abs(n - NOISE);
// apply the exponential filter to smooth the raw signal
ADCFilter.Filter(n);
lvl = ADCFilter.Current();
//// plot the raw versus filtered signals
//Serial.print(n);
//Serial.print(" ");
//Serial.println(lvl);
// calculate the number of pixels as a percentage of the range
// TO-DO: can be done dynamically by using a running average of min/max audio levels
height = TOP * (lvl - minLvl) / (long)(maxLvl - minLvl);
if(height < 0L) height = 0;
else if(height > TOP) height = TOP;
// turn the LEDs corresponding to the level on/off
for(uint8_t i = 0; i < N_PIXELS; i++) {
// turn off LEDs above the current level
if(i >= height) leds = CRGB(0,0,0);
// otherwise, turn them on!
else leds = Wheel( map( i, 0, N_PIXELS-1, 30, 150 ) );
}
FastLED.show();
}

CRGB Wheel(byte WheelPos) {
// return a color value based on an input value between 0 and 255
if(WheelPos < 85)
return CRGB(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
else if(WheelPos < 170) {
WheelPos -= 85;
return CRGB(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
} else {
WheelPos -= 170;
return CRGB(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
}
}

驴友花雕 发表于 2022-7-19 12:41:43

【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序二：声级测量
模块接线：
MAX9814 ESP32_C3
VCC       5V
GND       GND
OUT    4(ADC4)

/*
【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序二：声级测量
模块接线：
MAX9814 ESP32_C3
VCC       5V
GND       GND
OUT    4(ADC4)
*/

const int sampleWindow = 50; // 以mS为单位的采样窗口宽度（50 mS = 20Hz）
unsigned int sample;

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(4, INPUT);
}

void loop() {
unsigned long startMillis = millis(); // 样本窗口的开始
unsigned int peakToPeak = 0; // 峰峰值

unsigned int signalMax = 0;
unsigned int signalMin = 3000;

// collect data for 50 mS
while (millis() - startMillis < sampleWindow)
{
sample = analogRead(4);
if (sample < 3000)// 抛出错误的读数
{
   if (sample > signalMax)
   {
   signalMax = sample;// 只保存最大级别
   }
   else if (sample < signalMin)
   {
   signalMin = sample;// 仅保存最低级别
   }
}
}
peakToPeak = signalMax - signalMin;// max-min =峰峰值幅度
double volts = (peakToPeak * 5.0) / 50;// 转换为伏特

Serial.println(volts);
}

驴友花雕 发表于 2022-7-20 09:34:20

【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序三：点亮LED—WS2812FX自动模式循环20种

/*
【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序三：点亮LED—WS2812FX自动模式循环20种
模块接线：WS2812B接D9
MAX9814 ESP32_C3
VCC       5V
GND       GND
OUT    D4(ADC4)
*/

#include <WS2812FX.h>

#define LED_COUNT 256
#define LED_PIN 9

#define TIMER_MS 5000

WS2812FX ws2812fx = WS2812FX(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800);

unsigned long last_change = 0;
unsigned long now = 0;

void setup() {
ws2812fx.init();
ws2812fx.setBrightness(28);
ws2812fx.setSpeed(1000);
ws2812fx.setColor(0x007BFF);
ws2812fx.setMode(FX_MODE_STATIC);
ws2812fx.start();
}

void loop() {
now = millis();
ws2812fx.service();
if(now - last_change > TIMER_MS) {
ws2812fx.setMode((ws2812fx.getMode() + 1) % ws2812fx.getModeCount());
last_change = now;
}
}

驴友花雕 发表于 2022-7-19 06:29:59

WS2812B主要特点
智能反接保护，电源反接不会损坏IC。
IC控制电路与LED点光源公用一个电源。
控制电路与RGB芯片集成在一个5050封装的元器件中，构成一个完整的外控像素点。
内置信号整形电路，任何一个像素点收到信号后经过波形整形再输出，保证线路波形畸变不会累加。
内置上电复位和掉电复位电路。
每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示，扫描频率不低于400Hz/s。
串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。
任意两点传传输距离在不超过5米时无需增加任何电路。
当刷新速率30帧/秒时，级联数不小于1024点。
数据发送速度可达800Kbps。
光的颜色高度一致，性价比高。

主要应用领域
LED全彩发光字灯串,LED全彩模组， LED全彩软灯条硬灯条,LED护栏管。
LED点光源,LED像素屏,LED异形屏，各种电子产品，电器设备跑马灯。

驴友花雕 发表于 2022-7-19 06:37:21

本帖最后由驴友花雕于 2022-7-19 06:56 编辑

驴友花雕 发表于 2022-7-19 06:56:40

驴友花雕 发表于 2022-7-19 07:09:47

驴友花雕 发表于 2022-7-19 07:10:49

驴友花雕 发表于 2022-7-19 07:12:09

WS2812模块电原理图

驴友花雕 发表于 2022-7-19 07:15:59

合宙CORE ESP32-C3核心板，是基于乐鑫ESP32-C3芯片进行设计的一款开发板。尺寸仅有21mm×51mm，板边采用邮票孔设计，板载 Wi-Fi/BLE天线，方便开发者在不同场景下的使用。核心板支持UART、GPIO、SPI、I2C、ADC、PWM等接口，可根据实际需要选用。

主要特色
（1）功能强，应用广
合宙ESP32-C3开发板高集成化设计，板载 Wi-Fi/BLE天线、4MB Flash，支持UART、GPIO、SPI、I2C、ADC、PWM等接口，满足大多数应用；板载CH343P芯片实现更高速率的USB转串口，固件下载更快更稳。
（2）用料足，信号好
合宙ESP32-C3开发板采用4层PCB，板载2.4G天线，经过调试达到了比较好的使用效果。实测2.38到2.48GHz范围内的驻波比（VSWR）值比较好，能够有效的将发射功率辐射到无线空间。
（3）多样化开发更便捷
合宙ESP32-C3开发板目前支持：LuatOS/乐鑫IDF/Arduino/MicroPython等多样化开发方式，使用更便捷。LuatOS固件在社区大神梦程的努力下现已支持以下功能，其他内容正在不断更新。

驴友花雕 发表于 2022-7-19 07:20:22

合宙CORE ESP32-C3核心板 IO引脚

1路SPI FLASH，板载4MB，支持最高 16MB
2路UART接口，UART0~UART1,其中下载口为UART0
6 路 12 比特 ADC，最高采样率 100KSPS
1路低速SPI接口，支持主模式
1路IIC控制器
4路PWM接口
GPIO外部管脚15路，可复用
2路贴片LED指示灯
1路复位按键+1路BOOT按键
1路USB转TTL下载调试口
2.4G PCB板载天线

驴友花雕 发表于 2022-7-19 09:16:17

【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序一：简单测试MAX9814麦克风放大器模块
模块接线：
MAX9814 ESP32_C3
VCC       5V
GND       GND
OUT    4(ADC4)

/*
【花雕体验】20 音乐可视化：ESP32_C3与WS2812B的系列尝试
实验程序一：简单测试MAX9814麦克风放大器模块
模块接线：
MAX9814 ESP32_C3
VCC       5V
GND       GND
OUT    4(ADC4)
*/

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(4, INPUT);
}

void loop() {
Serial.println(analogRead(4));
delay(1000);
}

驴友花雕 发表于 2022-7-19 09:19:15

实验串口返回情况

驴友花雕 发表于 2022-7-19 09:30:10

打开Arduino IDE——工具——串口绘图器，查看实验波形

驴友花雕 发表于 2022-7-19 09:33:52

实验串口绘图器返回情况（实测环境噪音的波形）

驴友花雕 发表于 2022-7-19 09:37:22

实验串口绘图器返回情况（实测播放音乐<当中部分>的波形）

驴友花雕 发表于 2022-7-19 10:28:46

实验场景图

驴友花雕 发表于 2022-7-19 12:43:41

实验串口绘图器返回情况

驴友花雕 发表于 2022-7-19 15:10:26

搭配的第二款数字声音模块INMP441（实物还在快递路上）

驴友花雕 发表于 2022-7-20 09:54:04

实验场景图

驴友花雕 发表于 2022-7-20 11:15:46

实验的视频记录

https://v.youku.com/v_show/id_XNTg4ODEwMjEyNA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1

https://v.youku.com/v_show/id_XNTg4ODEwMjEyNA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1

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