Цветомузыка на светодиодах и микроконтроллере. Пректы RGB LED на МК Цветомузыка на atmega8 своими руками
Cветомузыка на контроллере atmega8, привлекла внимание своей простотой в изготовлении. При повторении схемы не было необходимости рассчитывать фильтры, настраивать их. Зависимости в громкости почти нет, и самое главное - плавное включение ламп (LED диодов), это было немаловажно, так как простое мигание быстро надоедает.
Схема светомузыки на микроконтроллере достаточно простая, входной сигнал с обоих каналов смешивается и усиливается операционным усилителем LM358, далее он поступает на контроллер семейства AVR "Atmega8", где програмно делится на каналы.
Как видно по схеме, светомузыка имеет 6 каналов (по два кананал на три основных (сч, вч, нч), к ним идут ключи на BC639, которые позволяют подключить на каждый канал до 20 ультраярких светодиодов.
Печатная плата в хорошем качестве (в формате sPlan), находится в архиве. Питанием служит небольшой трансформатор на ток, который зависит от типа используемых светодиодов.
Вполне допустимо взять отдельные мощные светодиоды или даже целые куски свтодиодных RGB лент. Тогда эффект станет ещё интереснее. Только не забываем увеличивать площадь радиаторов транзисторов выходных ключей, ведь 1 метр светодиодной ленты может потреблять ток до 3А!
Прошивку для микроконтроллера качаем тут. А фьюз-биты при прошивке показаны на картинке:
Устройство собранно в небольшом металлическом корпусе от спутникового тюнера. На передней панели кнопка включения сети и контрольные светодиоды, а на задней части корпуса размещены гнёзда для подключения светодиодов, регулятор чувствительности на звук и аудиовходы. Автор статьи: MAXIMUS.
АРХИВ:
Схема цветомузыки на 6 каналов на микроконтроллере Atmega8 довольно простая, и содержит минимальный набор радиодеталей. Данное устройство можно подключить к линейному выходу компьютера, плеера, радио. Усиление входного сигнала происходит за счет операционного усилителя LM358, далее сигнал обрабатывает микроконтроллер и поступает на транзисторные ключи.Уровень входящего сигнала регулируется потенциометром на входе в устройство. Для самостоятельного изготовления можно использовать микросхему в DIP корпусе ATmega8-16PU PDIP28
Cхема цветомузыки на Atmega8
Рисунок печатной платы - цветомузыка на микроконтроллере Atmega8
Фото готового устройства - цветомузыка на микроконтроллере Atmega8
Разъемы на плате:
J1 - При использовании источника питания с напряжением выше 5 вольт
(5-30 вольт). Имеет защиту от неправильной полярности питания.
Необходимо использовать только один из разъемов питания в зависимости от
вашего источника питания!
J2 - При использовании источника питания с напряжением =5 вольт
(4.5-5.5v), используется к примеру для питания цветомузыки от трех
батареек 1.5v. Имеет защиту от неправильной полярности питания.
J3 - Линейный вход сигнала, источником может быть любое устройство с
линейным выходом (mp3 плеер, компьютер, радио и т.п.), возможность
использовать как моно так и стерео источники.
J4 - Разъем для подключения потенциометра (номиналом 10-100 КоМ).
Используется в качестве регулировки уровня входящего сигнала. При
необходимости заменяется перемычкой.
J5 - Разъемы для подключения оптосимисторов или мощных транзисторных
ключей, для связи цветомузыки с более мощными лампами или светодиодами.
Для изготовления устройства цветомузыка на микроконтроллере вы можете скачать
В детстве и трава зеленее
и солнце ярче и воздух чище
Народная мудрость
Помню, когда я был подростком и ходил в радиокружок, то пацаны с придыханием произносили: «вот бы цветомузыку собрать…». Мой дядя, тоже радиолюбитель, показывал мне схему цветомузыки. Тогда она казалось чем-то совершенно невероятно сложным.
Вообще, в советской радиолюбительской среде, цветомузыка была символом. Если ты молодой радиолюбитель и собрал цветомузыку, то начинаешь ходить, задрав нос и безосновательно считать себя профессионалом (а если еще понимаешь, почему и как она работает, то вообще ни с кем не здороваешься). Каждый уважающий себя радиолюбитель должен был ее собрать, иначе он - лошара.
Прошло много лет. Паяльник покрылся черным, несмываемым налетом. Радиодетали уныло лежали в столе кверху ножками. Университетский курс электроники и схемотехники прошел как-то мимо меня (что-то сдавал, что-то делал, а как - сам не понимаю).
Однажды, придя в квартиру родителей, я увидел на полке свою старую книжку: «Начинающему радиолюбителю». И тут вся жизнь пронеслась перед глазами: обожженные паяльником пальцы; тошнотворная вонь дымящегося аспирина; резисторы; диоды; транзисторы; друг Леха, орущий в собранное нами переговорное устройство: «Работает!!! Юрик! Оно работает!!!».
Так я снова открыл для себя чудный мир радиоэлектроники.
Начал с самого начала. Разбирался как работают приемники, усилители, супергеттеродины… Ради тренировки спаял пару «мультивибраторов» (жене понравилось). И вот дошел до цветомузыки. Пытался собрать сначала на LC фильтрах, но хватило меня намотать только одну катушку, и то я ее запорол. Вторую собрал на RC фильтрах. Она уже работала и весело мигала под музыку тремя светодиодами, правда собирал я ее «навесным монтажом» и схема напоминала жуткого паука размером с тарелку.
Но на дворе 21-ый век. И сейчас, куда ни плюнь, попадешь в микроконтроллер. Плюй в стиральную машинку - попал, в микроволновку - попал, посудомойка - тоже, скоро и в чайник плюнуть нельзя будет.
Дабы изучить работу с микроконтроллерами и спаять наконец, что-то, что можно потрогать руками и оно не развалится, я решил сделать «светодинамическую установку». Все! Вступление окончено! Впереди самое интересное.
Цель
Ставь цель и добивайся!
м\ф «В поисках немо»
Собрать устройство, которое при поступлении на вход звукового сигнала, будет зажигать один из 8-ми светодиодов, в зависимости от частоты звукового сигнала. При отсутствии звукового сигнала на входе, устройство должно мигать всяческими красивыми эффектами. Получается не просто цветомузыка, а «светодинамическая установка».
Теория
Теоретически, мы миллионеры,
а практически - у нас две бл..ди и один пид..рас
Анекдот
Цветомузыка - это устройство, включающее лампочку определенного цвета, в зависимости от частоты входящего звукового сигнала. Т.е. устройство должно определить какой частоты звук на входе и зажечь лампочку, которая соответствует данной частоте.
Среднее человеческое ухо воспринимает от 20Гц до 20 кГц. В проектируемом устройстве мы имеем 8 световых каналов (светодиодов).
В простейшем случае можно было бы поступить так:
20000 (Гц) / 8 = 2500 Гц на один канал. Т.е. при частоте от 0 до 2500 Гц горит один светодиод от 2500 Гц до 5000 Гц второй и т.д.
Но тут возникает очень интересная ситуация. Если взять «генератор звуковой частоты » и послушать звук частотой 2500 Гц, то можно услышать, что 2,5 кГц это очень высокий звук. При таком распределении каналов мы получим только 1-2-3 горящие лампочки, остальные будут погашены, т.к. очень высоких частот в музыке мало.
Я пустился в поиски. Каково же распределение звуковых частот в средней музыкальной композиции? Оказалось, что таких исследований в интернете нет. Зато я узнал, что при сжатии в mp3 формат, тупо режутся частоты выше 15 кГц. Ибо их можно услышать только на профессиональном оборудовании, а ни один профессионал mp3 слушать не станет. Значит верхний порог опускаем до 15 кГц.
Но потом я чудным образом нашел .
Прочитав ее, я сделал для себя такую таблицу распределения каналов по частотам:
| Диапазон частот (Гц) | Номер канала |
|---|---|
| 20-80 | 1,8 |
| 80-160 | 2 |
| 160-300 | 3 |
| 300-500 | 4 |
| 500-1000 | 5 |
| 1000-4000 | 6 |
| > 4000 | 7 |
Разработка принципиальной схемы
Не мешайте мне грабить!!!
Бендер. Футурама
Схему с нуля я разрабатывать не стал. Зачем? В интернете полно схем цветомузыки. Надо только их выкрасть, выбрать наиболее подходящую и модифицировать под себя. Что я и сделал. Взал схему которая так и называлась «ЦМУ/СДУ на микроконтроллере (8 каналов)».
Только она была на микроконтроллере семейства PIC. А я, начитавшись умных форумов, сделал вывод, что самые адекватные микроконтроллеры для обучения и вообще - AVR. Но никто схему «с листа» драть и не собирался. Значит вносим изменения:
1. Меняем микроконтроллер с PIC на ATmega16 (я очень хотел сделать на ATmega8, но оббегав пол города, их не нашел).
2. Источник питания меняем с 12V на 19V. Это не от крутости - это от бедности. У меня такой блок питания от ноутбука.
3. Меняем все отечественные детали на импортные. Ибо когда тычешь в морду продавцу списком отечественных элементов, то он смотрит на тебя как на барана. Заменить придется только транзисторы: КТ315 на BC847B, КТ817 на TIP31.
4. Убираем внешний «кварц» Qz1 и вместе с ним конденсаторы C6 и C7. Т.к. в ATmega16 есть встроенный кварц.
5. Убираем клавиши S1-S4. Никакого интерактива! Все автоматом!
6. В исходной схеме на выходе использовался следующий механизм. Транзисторы КТ315 выступали в качестве ключа для включения светодиодов на плате. Как описал автор, это типа нужно, чтобы видеть, что там работает, конечному пользователю они не видны… Лишнее! Убираем эти транзисторы и светодиоды с платы. Оставляем только транзисторы КТ817, которые будут включать лампочки, видимые конечному пользователю.
7. Т.к. мы поменяли источник питания с 12 до 19 Вольт, то дабы не спалить светодиоды, увеличим сопротивление резисторов идущих от транзисторов КТ817 к светодиодам.
8. Я напрочь не понял назначение конденсатора C4. Он только мешался. Убрал.
Вот что из этого вышло:
Как это работает
в основу работы синхрофазотрона,
положен принцип ускорения заряженных частиц магнитным полем,
по-ле-м, пойдем дальше
к\ф «Операция Ы и другие приключения Шурика»
В схеме имеется однокаскадный усилитель на транзисторе Q1. На разъем J9 подается звуковой сигнал (напряжением, примерно 2.5V). Конденсаторы C1 и C2 служат фильтрами, пропускающими только переменную составляющую с источника звукового сигнала. Транзистор Q1 работает в режиме усиления сигнала: когда через его переход ЭБ идет переменный ток, то с такой же частотой, через переход ЭК идет ток от источника питания, через стабилизатор напряжения U1.
Стабилизатор напряжения U1 преобразует напряжение от источника питания в напряжение 5V и вместе с подключенными к нему конденсаторами, позволяет формировать импульсы прямоугольной формы. Эти импульсы подаются на INT0 микроконтроллера.
На осциллографе видно, как звуковой синусоидальный сигнал преобразуется в сигнал прямоугольной формы.
Теперь все в руках микроконтроллера. Ему необходимо определить частоту импульсов и в зависимости от частоты (по табличке выше) подать логическую единичку (5V) на один из своих выводов (PB0-PB7). Напряжение с ножки микроконтроллера попадает на базу соответствующего транзистора (Q2-Q9), которые работают в режиме ключа. При возникновении напряжения на переходе ЭБ транзистора, открывается переход ЭК, через который течет ток на светодиод от источника питания.
Внутренний мир микроконтроллера
У меня очень богатый внутренний мир,
а они только на мои сиськи смотрят!
Цитата с женского форума
Рассмотрим теперь, что твориться внутри микроконтроллера. Микроконтроллер работает на частоте 1МГц (я не стал менять частоту, установленную по умолчанию).
Нам необходимо подсчитать количество импульсов, пришедших на вход микроконтроллера от источника звукового сигнала, за определенный промежуток времени. Нехитрой формулой из этих данных вычисляется частота сигнала.
Тут есть одна проблема с низкими частотами: нельзя делать этот период очень большим или очень маленьким. В стандартной музыкальной композиции частота звука меняется постоянно. Если сделать время замера большим (например 1 сек), то если 0,8 сек звучал звук 80 Гц, а 0,2 сек 12кГц - мы получим звук высокой частоты и потеряем всю низкую. Если сделать время замера маленьким, то мы банально можем не успеть замерять звук низкой частоты, т.к. время замера будет меньше чем частота звукового сигнала.
Посидев 5 минут со счетами, я вычислил, что вполне приемлемое время замера - 0,065536 сек.
Получил такую табличку.
Answer
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.
Это устройство объединяет в себе цветомузыку (ЦМУ) и светодинамическое устройство (СДУ) на 8 каналов, с множеством световых эффектов. Выходы устройство рассчитаны на подключение достаточно мощной нагрузки. А в архиве лежит вариант схемы на еще бОльшую мощность. Разделение частот по каналам ЦМУ чисто программное и очень простое. Подсчитывается количество импульсов таймера/счетчика за строго определенный промежуток времени и в зависимости от значения этого счетчика включается тот или иной светодиод. Это очень простой алгоритм, но тем не менее, он работает.
Копки позволяют:
Выбрать режим
- ЦМУ/СДУ. В режиме СДУ даже если есть сигнал на входе работает только основная программа светодинамического устройства. В режиме ЦМУ если нет сигнала то воспроизводиться выбранный эффект СДУ, как фоновый режим.
Выбрать эффект СДУ.
Кнопка циклически переключает все возможные эффекты светодинамического устройства.
Увеличить и уменьшить скорость.
Эти кнопки управляют скоростью эффектов СДУ, на ЦМУ никакого действия не оказывают.
В качестве цветных прожекторов используются светодиодные матрицы-светильники, допустимая нагрузка на каждый канал порядка 300мА! Схема же которая лежит в архиве позволяет подключить нагрузку, с напряжением 12 вольт и током до 3-х ампер (автомобильные лампы накаливания от поворотников или стопов на 21 Ватт) на один канал.
