如何使用Arduino制作彩色LED合成器

第1步：本教学中使用的触摸屏

对于这个Instructable，我将使用浩宇电子的触摸屏。我使用了以下内容：

5“图形LCD触摸屏，800x480，SPI，FT810

此屏幕的运费约为36美元。这比其他更多Arduino屏幕，但你得到了很多钱：

清晰的高分辨率触摸面板，分辨率为800x480。

板载图形协处理器和RAM允许控制而不会阻碍Arduino。

内置音频合成器，带有高质量的声音样本和各种乐器可供选择。

风景和人像支持（在FT810或更好的上） 。

多点触控支持。

内置JPEG，波形音频和视频解码器，适用于高级项目。

第2步：准备屏幕

一旦拿到屏幕，就需要将标头焊接到屏幕上.Haoyu屏幕是很棒，因为它们带有易于焊接的通孔，您可以选择直接在屏幕背面或在屏幕背面焊接接头。小型带状电缆，连接到可拆卸的分线板上。

要完成焊接作业，您需要暂时断开带状电缆并从面板背面取下PCB板。用指甲轻轻提起LCD连接器上的固定夹，然后释放带状电缆。然后，取下固定电路板的四个螺钉。

现在将5x2接头（或两个5x1接头）焊接到您想要的位置。用电工胶带盖住背面以避免短路。然后，重新拧上PCB并重新连接带状电缆。

步骤3：可选：打印LCD支架并添加黄铜插件

我选择3D打印用于固定LCD面板的支架［1］

面板配有四个黄铜插件;这些都是用热量压成塑料的。当它们冷却时，它们上的小齿咬入塑料中并防止它们掉出来。这些刀片是为3D打印部件添加耐用螺纹的常用方法。

一旦支架完成打印，我从面板上拧下四个黄铜插件。

我加热了我的熨斗并将尖端向上倾斜，轻轻平衡尖端上的插入物。然后我将塑料部件放在上面，然后慢慢地将插件推入预先形成的孔中，直到它们与表面齐平。

如果你的烙铁头有一个狭窄的圆锥形尖端，这个步骤会更好。如果你以前从未这样做过，那么你可能想要在熨斗很酷的时候练习 - 你只有一次机会在熨斗很热的时候做到这一点！

小心这一步作为黄铜插件变得非常热，你不希望它们落在你的腿上。在耐热表面上工作，如果它们从铁尖上脱落，就要抵制立即触及它们的诱惑！

［1］来源：LCD支架STL和CAD文件

步骤4：取下胶片并装载显示器

现在，翻转显示器并取下前面的丙烯酸框架，然后从液晶面板上剥下保护膜（这将增强显示器的清晰度）。使用螺钉将显示器安装在3D打印支架上。

步骤5：将焊头连接到LED模块

如图所示，使用侧面切割器断开四针长度的接头并将它们焊接到LED模块上。如果您愿意，也可以将跳线长度切成两半并直接焊接。

步骤6：连接电路

从Arduino到LED模块运行三根跳线，如下所示：

面包板上的5V到红色轨道

面板上的黑色导轨

IN到Arduino上的针脚~5

对于LCD显示器，连接：

5V到面包板上的红色轨道

GND到面包板上的黑色轨道

SCK到Arduino上的~13脚

MISO将Arduino上的〜12引脚

MOSI将Arduino上的~11引脚

CS将Arduino上的引脚~10引脚

PD在Arduino上固定~9

AUDIO进入音频电路，如面包板和原理图所示

GND转到面包板上的黑色导轨

来自Arduino：

从5V引脚到面包板上的红色导轨运行跳线

从GND引脚到黑色运行跳线面包板上的导轨

音频输出电路完成后，您现在可以将耳塞式耳机或一组放大的计算机扬声器插入音频插孔。

设计音频输出：

显示面板的AUDIO输出是一个不是mea的数字信号不能直接驾驶扬声器。试图这样做可能会损坏面板或扬声器。要提供正确的音频输出，您需要构建一个执行以下任务的调理电路：

将数字PWM（脉冲宽度调制）信号转换为模拟电压。

将输出电流和电压限制在安全水平。

任务可以通过两个电阻和两个电容来完成。

我查了一下FTDI FT810芯片的数据表发现，AUDIO引脚可以在3.3V时驱动高达16mA的电流。这意味着负载必须具有不小于206欧姆的电阻。为了保护引脚免受短路的影响，我首先将一个220欧姆的电阻与AUDIO引脚串联。然后我将另一个100欧姆电阻器接地，形成一个分压器。当没有任何东西连接到插孔时，这会将3.3V降低到大约1V的水平，这对于线路电平音频是安全的。 100nF形成一个低通滤波器，可以在传递音频的同时消除高频PWM噪声。剩下的1uF电容称为交流耦合电容。它阻止直流电流流出音频插孔，同时让音频信号（即AC）通过。

步骤7：安装FastLED库并运行代码

从我的github存储库下载包含Arduino sketch的.zip文件。

打开Arduino IDE并进入“Sketch” - 》“Include”图书馆“ - 》”管理图书馆。..。..“。安装Daniel Garcia的“FastLED”库。然后，打开“RainbowPiano.ino”文件并将其上传到您的Arduino Uno！

步骤8：代码概述

代码使使用我在C ++中开发的UI框架。此框架允许您从一个或多个UI屏幕构建界面。钢琴应用程序只有一个屏幕，由以下代码定义：

class PianoScreen ： public InterfaceScreen {

。..

public：

static void onEntry（）;

static void onRedraw（draw_mode_t what）;

static void onTouchStart（uint8_t tag）;

static void onIdle（）;

};

// List all screens in your app in the following table

SCREEN_TABLE {

DECL_SCREEN（PianoScreen）

};

SCREEN_TABLE_POST

void PianoScreen：：onEntry（） {

// Code that executes when a screen is shown

}

void PianoScreen：：onRedraw（draw_mode_t what） {

// Code that runs to draw a screen

}

void PianoScreen：：onTouchStart（uint8_t tag） {

// Code that runs when the user touches the screen

}

void PianoScreen：：onIdle（） {

// Code for tasks that run while the screen is active

}

其中，最重要的方法是 onRedraw（）。它通过调用 CommandProcessor 对象上的方法来绘制用户界面，该对象将绘图命令发送到显示面板。第一组命令用黑色清除屏幕（0x000000）：

CommandProcessor cmd;

cmd.cmd（CLEAR_COLOR_RGB（0x000000））

.cmd（CLEAR（true，true，true））;

然后，代码绘制屏幕顶部的仪器选择按钮：

#define GRID_ROWS 8

#define GRID_COLS 6

cmd.font（font_small）

.fgcolor（black）

.tag（241）.button（ BTN_POS（1，1）， BTN_SIZE（1，1）， F（“Piano”））

这里有几点需要注意。首先，UI库允许您在网格上布局界面。在这种情况下，我将接口布局在6x8网格上。然后我设置字体和颜色，然后是标签。

每个界面按钮都与标签相关联。当用户单击某个按钮时，将使用该标记调用 onTouchStart（）方法，以便您可以对该按钮采取适当的操作。标签位于按钮命令之前，按钮命令发送指令以在位置（1，1）处标记“钢琴”按钮，同时在网格上占据1x1的空间。用于布置钢琴键的代码类似，但是在循环中发生。

稍后在代码中，您会找到响应按钮并按下标签241的功能：

void PianoScreen：：onTouchStart（uint8_t tag） {

switch（tag） {

case 241： highlighted_instrument = tag; instrument = PIANO; break;

。..

}

onRefresh（）;

}

当用户按下按钮时，代码会修改一些变量以将仪器设置为 PIANO ，然后调用 onRefresh（）来更新屏幕突出显示新按钮。突出显示由 highlightCallback（）函数完成，该函数在每个按钮调用 onRefresh（）期间，允许您根据标签更改按钮的颜色。突出显示状态。

播放声音的代码有点不同：

void PianoScreen：：onTouchStart（uint8_t tag） {

switch（tag） {

。..

default：

// Code for setting the LED colors

。..

if（instrument == HIHAT） {

// Special case for drum kit notes

} else {

// Sound off the note

sound.play（instrument， NOTE_C3 + tag - 1）;

}

highlighted_note = tag;

}

onRefresh（）;

}

这包含了这个快速浏览的内容。我希望这个介绍足以让您开始为Arduino项目设计自己的图形界面！