【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（26）--LED 超立方体

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

偶然心血来潮，想要做一个声音可视化的系列专题。这个专题的难度有点高，涉及面也比较广泛，相关的FFT和FHT等算法也相当复杂，不过还是打算从最简单的开始，实际动手做做试验，耐心尝试一下各种方案，逐步积累些有用的音乐频谱可视化的资料，也会争取成型一些实用好玩的音乐可视器项目。

超级立方体，还有一种称呼叫做LED无限魔方的英文是LED Infinity Cube，大概说的都是一种三维或多维镜像LED灯。在前期音乐可视化系列22之中，尝试做过一只10X10X10厘米小规格的，这次准备升级，做个大号的看看效果。

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快递有点慢，框架材料刚收到。这是方木条。

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这种铝型材整了十米。

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一个结构需要12段

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安装好的铝材结构框架

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采用每米60灯黑底裸板

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主要特点
1、智能反接保护，电源反接不会损坏IC。
2、IC控制电路与LED点光源公用一个电源。
3、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。
4、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。
5、内置上电复位和掉电复位电路。
6、每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成种颜色的全真色彩显示，扫描频率不低于400Hz/s。
7、串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。
8、任意两点传传输距离在不超过5米时无需增加任何电路。
9、当刷新速率30帧/秒时，级联数不小于1024点。
10、数据发送速度可达800Kbps。
11、光的颜色高度一致，性价比高。

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WS2812B灯带电原理图

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WS2812B是集控制电路和发光电路于一体的LED光源元件，其控制IC为WS2812B，发光元件是5050RGBLED，电压为5V，每个单位的峰值电流为60ma，灯带为三线制，VCC GND DIN分别为电源+、电源-、信号，当使用外部电源时，外部电源-需要与单片机的GND相连。

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声音模块，使用性价比更高的MAX4466声音传感器。

MAX4466模块特点

电源电压：+2.4V至+5.5V（可直接接STM/ARDUNIO/树莓派等开发板）

电源抑制比：112dB

共模抑制比：126dB

AVOL：125dB（RL = 100kΩ) 轨到轨输出

静态电源电流：24μA

增益带宽：600kHz

尺寸：20.8mm x 13.8mm x 7.5mm/0.8 x 0.5 x 0.3inch

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该模块在 Vcc 和接地引线上都包含铁氧体，以最大限度地减少电源噪声。如果与 MCU 一起使用，最好使用 2.4V – 5.5V 范围内可用的最安静的电源。在 Arduino 上，这通常是 3.3V 电源。

输出是直流耦合的。当输出信号处于静止状态时，它将位于 Vcc/2。如果 Vcc 为 5V，则输出将为 2.5V。如果输出需要交流耦合，可以在输出引脚和它驱动的电路的输入之间增加一个100uF的电容。

背面的小型单圈电位器可让您将增益从 25x 调整到 125x。逆时针旋转电位器会增加增益，而逆时针旋转会降低增益。

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安装好二根灯带

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使用了近七米的2812灯带

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【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（26）–LED 超立方体
项目程序之一：绿色单灯循环测试
模块接线：WS2812B接D6
MAX4466 UNO
VCC 5V
GND GND
OUT D6

/* 【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（26）--LED 超立方体 项目程序之一：绿色单灯循环测试 模块接线：WS2812B接D6 MAX4466 UNO VCC 5V GND GND OUT D6 */ #include <Adafruit_NeoPixel.h> #define PIN 6 #define MAX_LED 255 #define ADD true #define SUB false int val = 0; boolean stat = ADD; Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(MAX_LED, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800); void setup() { 
    strip.begin(); strip.show(); } void loop() { 
    uint8_t i, a = 0; uint32_t color = strip.Color(255, 0, 0); while (a < 256) { 
    for (i = 0; i < 255; i++) { 
    if (i == a) strip.setPixelColor(i, color); else strip.setPixelColor(i, 0); } strip.show(); delay(2); a++; } }

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实验场景图（说明：Arduino uno开发板，在这个程序里，最多支持255颗ws2812灯珠）

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【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（26）–LED 超立方体
项目程序之二：NeoPixel 环形灯带测试程序
模块接线：WS2812B接D6
MAX4466 UNO
VCC 5V
GND GND
OUT D6

讯享网/* 【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（26）--LED 超立方体 项目程序之二：NeoPixel 环形灯带测试程序 模块接线：WS2812B接D6 MAX4466 UNO VCC 5V GND GND OUT D6 */ #include <Adafruit_NeoPixel.h> #ifdef __AVR__ #include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket #endif // Which pin on the Arduino is connected to the NeoPixels? // On a Trinket or Gemma we suggest changing this to 1: #define LED_PIN 6 // How many NeoPixels are attached to the Arduino? #define LED_COUNT 384 // Declare our NeoPixel strip object: Adafruit_NeoPixel strip(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // Argument 1 = Number of pixels in NeoPixel strip // Argument 2 = Arduino pin number (most are valid) // Argument 3 = Pixel type flags, add together as needed: // NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (most NeoPixel products w/WS2812 LEDs) // NEO_KHZ400 400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers) // NEO_GRB Pixels are wired for GRB bitstream (most NeoPixel products) // NEO_RGB Pixels are wired for RGB bitstream (v1 FLORA pixels, not v2) // NEO_RGBW Pixels are wired for RGBW bitstream (NeoPixel RGBW products) // setup() function -- runs once at startup -------------------------------- void setup() { 
    // These lines are specifically to support the Adafruit Trinket 5V 16 MHz. // Any other board, you can remove this part (but no harm leaving it): #if defined(__AVR_ATtiny85__) && (F_CPU == ) clock_prescale_set(clock_div_1); #endif // END of Trinket-specific code. strip.begin(); // INITIALIZE NeoPixel strip object (REQUIRED) strip.show(); // Turn OFF all pixels ASAP strip.setBrightness(40); // Set BRIGHTNESS to about 1/5 (max = 255) } // loop() function -- runs repeatedly as long as board is on --------------- void loop() { 
    // Fill along the length of the strip in various colors... colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 250); // Red colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 250); // Green colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 250); // Blue // Do a theater marquee effect in various colors... theaterChase(strip.Color(127, 127, 127), 250); // White, half brightness theaterChase(strip.Color(127, 0, 0), 250); // Red, half brightness theaterChase(strip.Color(0, 0, 127), 250); // Blue, half brightness rainbow(10); // Flowing rainbow cycle along the whole strip theaterChaseRainbow(50); // Rainbow-enhanced theaterChase variant } // Some functions of our own for creating animated effects ----------------- // Fill strip pixels one after another with a color. Strip is NOT cleared // first; anything there will be covered pixel by pixel. Pass in color // (as a single 'packed' 32-bit value, which you can get by calling // strip.Color(red, green, blue) as shown in the loop() function above), // and a delay time (in milliseconds) between pixels. void colorWipe(uint32_t color, int wait) { 
    for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) { 
    // For each pixel in strip... strip.setPixelColor(i, color); // Set pixel's color (in RAM) strip.show(); // Update strip to match delay(30); // Pause for a moment } } // Theater-marquee-style chasing lights. Pass in a color (32-bit value, // a la strip.Color(r,g,b) as mentioned above), and a delay time (in ms) // between frames. void theaterChase(uint32_t color, int wait) { 
    for (int a = 0; a < 20; a++) { 
    // Repeat 10 times... for (int b = 0; b < 3; b++) { 
    // 'b' counts from 0 to 2... strip.clear(); // Set all pixels in RAM to 0 (off) // 'c' counts up from 'b' to end of strip in steps of 3... for (int c = b; c < strip.numPixels(); c += 3) { 
    strip.setPixelColor(c, color); // Set pixel 'c' to value 'color' } strip.show(); // Update strip with new contents delay(30); // Pause for a moment } } } // Rainbow cycle along whole strip. Pass delay time (in ms) between frames. void rainbow(int wait) { 
    // Hue of first pixel runs 5 complete loops through the color wheel. // Color wheel has a range of 65536 but it's OK if we roll over, so // just count from 0 to 5*65536. Adding 256 to firstPixelHue each time // means we'll make 5*65536/256 = 1280 passes through this outer loop: for (long firstPixelHue = 0; firstPixelHue < 2 * 65536; firstPixelHue += 256) { 
    for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) { 
    // For each pixel in strip... // Offset pixel hue by an amount to make one full revolution of the // color wheel (range of 65536) along the length of the strip // (strip.numPixels() steps): int pixelHue = firstPixelHue + (i * 65536L / strip.numPixels()); // strip.ColorHSV() can take 1 or 3 arguments: a hue (0 to 65535) or // optionally add saturation and value (brightness) (each 0 to 255). // Here we're using just the single-argument hue variant. The result // is passed through strip.gamma32() to provide 'truer' colors // before assigning to each pixel: strip.setPixelColor(i, strip.gamma32(strip.ColorHSV(pixelHue))); } strip.show(); // Update strip with new contents delay(2); // Pause for a moment } } // Rainbow-enhanced theater marquee. Pass delay time (in ms) between frames. void theaterChaseRainbow(int wait) { 
    int firstPixelHue = 0; // First pixel starts at red (hue 0) for (int a = 0; a < 30; a++) { 
    // Repeat 30 times... for (int b = 0; b < 3; b++) { 
    // 'b' counts from 0 to 2... strip.clear(); // Set all pixels in RAM to 0 (off) // 'c' counts up from 'b' to end of strip in increments of 3... for (int c = b; c < strip.numPixels(); c += 3) { 
    // hue of pixel 'c' is offset by an amount to make one full // revolution of the color wheel (range 65536) along the length // of the strip (strip.numPixels() steps): int hue = firstPixelHue + c * 65536L / strip.numPixels(); uint32_t color = strip.gamma32(strip.ColorHSV(hue)); // hue -> RGB strip.setPixelColor(c, color); // Set pixel 'c' to value 'color' } strip.show(); // Update strip with new contents delay(50); // Pause for a moment firstPixelHue += 65536 / 90; // One cycle of color wheel over 90 frames } } }

实验场景图

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实验的视频记录

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终于收到快递了

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立方体需要六片亚克力

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尝试贴膜

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贴好了是这样的

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实验场景图

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实验的视频记录

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实验场景图动态图

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实验的视频记录

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实验场景图

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LED 超立方体与乒乓球灯组合实验场景图

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实验场景图动态图

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实验的视频记录

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实验场景图

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实验场景图

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实验的视频记录

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实验场景图

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实验场景图

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【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化16X16硬屏灯（组合镜像）

实验场景图

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实验场景图动态图

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【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化16X16硬屏灯（组合镜像）

实验的视频记录

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实验场景图

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【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化16X16硬屏灯（组合镜像）之二

实验的视频记录

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【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化16X16硬屏灯（组合镜像）之三

实验的视频记录

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实验场景图

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开始尝试制作木条骨架版的第二个LED魔方体，一个结构需要12段木条

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这里使用每米30灯白底裸板

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将灯带固定到底板镜面上

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将灯带固定到底板镜面上

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准备贴膜的亚克力板子

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这次准备尝试使用黑色贴膜

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已完成三个面

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完成四个面了

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实验场景图

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实验场景图动态图

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实验的视频记录

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实验场景图

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【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（26）--LED 超立方体

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