描述

動機：

我一直對數(shù)學中可能出現(xiàn)的神秘的、有時是美麗的模式著迷。在大學一年級時，我接觸了康威的生命游戲，并對這樣一套簡單的規(guī)則可能產(chǎn)生的復雜動態(tài)著迷。將其與我對 EDM 的新熱情結(jié)合起來，一個引人注目的項目基本上就成功了。

概述：

聲敏顯示器根據(jù)康威的生命游戲更新其顯示。基本操作原理如下：

PocketBeagle 初始化生命游戲的隨機種子

聲音檢測器讀取和處理來自環(huán)境的聲音數(shù)據(jù)，并確定在環(huán)境中播放的音樂中“節(jié)拍”的時間。

每次節(jié)拍時，微處理器都會計算生命游戲的下一次迭代，并將此數(shù)據(jù)發(fā)送到臨時搭建的 LED 矩陣

LED矩陣相應點亮

這一直持續(xù)到整個游戲板都死了，在這種情況下生成了生命游戲的新種子

硬件：

該項目的硬件元素相對簡單且易于使用。主要硬件元件如下：

NeoPixel LED 燈條（LED 矩陣形式）

Sparkfun 聲音探測器

袖珍獵犬

首先，應該處理 LED 矩陣，因為事實證明這是該項目最具挑戰(zhàn)性的方面。LED 矩陣的選擇是一個關(guān)鍵的選擇，將影響項目的許多方面。

最初，我嘗試使用 Adafruit ( https://www.adafruit.com/product/1484 ) 銷售的更傳統(tǒng)的 32x32 LED 矩陣。然而，由于該項目缺乏專門的 Linux 庫，而且一般的文檔都很差，因此使用矩陣非常困難。相反，Adafruit NeoPixel LED 燈帶易于使用并提供相同的功能，盡管形式不太方便。（閱讀以下鏈接以獲取有關(guān) NeoPixel 布線、示例代碼以及提示和技巧的詳細信息：https ://learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberguide ）

需要完成一些物理工作才能將 LED 條轉(zhuǎn)換為 LED 的“矩陣”。首先，將 NeoPixel 串分成所需矩陣大小的條帶，確保使用鋒利的剪刀并沿著青銅或銀焊盤切割（如果需要方形矩陣，則切割與每個條帶中的 LED 一樣多的條帶）

12 個 LED NeoPixel 燈帶（本項目使用了 15 個 LED 燈帶）

接下來，切割一塊適當大小的木頭（15x15 矩陣為 10" x 10"）并將條帶以矩陣形式粘貼到木頭上，如下所示。請注意，為了在矩陣上獲得均勻的縱橫比，您必須在放置在電路板上的每個 LED 燈條之間留出空間。此外，指向數(shù)據(jù)流的箭頭必須指向連續(xù)條帶上的相反方向，以便在焊接電路板時數(shù)據(jù)以正確的方式流動。

木板，圖中是矩陣形式排列的 LED 燈條

通過將 NeoPixel 切割成條帶，條帶之間的連接被切斷。需要仔細的焊接工作以保持矩陣的連續(xù)性。從連接到電路其余部分的左下角開始，在 5V-5V、GND-GND、D0-DIN 之間焊接跳線，以便連接“蛇形”矩陣一直到頂部條帶。焊接這些精密而緊密的連接有點像一門藝術(shù)，但預先在焊盤上涂一點焊料可能會有所幫助，然后將電線壓在焊盤上并重新熔化焊料。下面是 LED 燈帶之間焊接連接的更詳細圖像。

帶對帶焊接連接的特寫

聲音檢測器和 PocketBeagle 都很好用。但是，您可能會發(fā)現(xiàn)有必要根據(jù)以下文檔在電路板上安裝 R17 來調(diào)整聲音傳感器的靈敏度：( https://learn.sparkfun.com/tutorials/sound-detector-hookup-guide?_ga =2.135478513.1535210145.1574136336-1929768982.1567124256 )

此外，將母頭安裝到您的 PocketBeagle 上以進行原型制作可能會有所幫助。

電子/接線：

下面是系統(tǒng)的 Fritzing 圖：

PocketBeagle 通過 P1_19 直接連接到聲音檢測器，并通過 P1_8 連接到 NeoPixel。

將熔化圖分解成多個部分會很有幫助，并更詳細地解釋每個部分。

電源連接：

正如 NeoPixel 指南中所建議的那樣，系統(tǒng)中添加了一個 100 微法拉電容器，以防止電壓浪涌對 LED 燈帶產(chǎn)生負面影響。此外，我們在電源接地和 PocketBeagle 接地之間添加了一個 47 歐姆電阻，以降低聲音檢測器的噪聲。

LED數(shù)據(jù)信號處理：

同樣，遵循了 NeoPixel 指南提供的建議：在數(shù)據(jù)輸入之間添加了一個 470 歐姆的電阻器，以保護 LED 免受電壓尖峰的影響。CJMCU 單元需要將 PocketBeagle 的 GPIO 輸出從 3.3V 轉(zhuǎn)換為 NeoPixel 條帶所需的 5V。

聲音檢測器模擬輸出處理：

聲音檢測器以 5V 輸出數(shù)據(jù)，而 PocketBeagle AIN 端口只能處理 1.8V。

不幸的是，由于 LED 燈條發(fā)生不幸事故，所有 LED 在項目能夠完全集成之前就被燒毀了。可以清楚地看到，在沒有聲音輸入的情況下，棋盤狀態(tài)以一致的速率變化，當環(huán)境中加入音樂時，棋盤開始隨著音樂更新。

未來的步驟：

這個項目相當成功，但有幾個步驟可以在未來實施以進一步改進它：

使用 FFT 算法實施更高級的節(jié)拍傳感算法，以更有效地檢測不太明顯的歌曲中的節(jié)拍

使用功能正常的 LED 燈帶確保代碼正確集成

添加一個改變 LED 矩陣顏色的按鈕

使用更官方的LED矩陣來提高項目的美感

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