آموزش ساخت رقص نور با ماژول میکروفن و حلقه ال ای دی Neopixel صوت سنج

کاربران زیادی ساخت رقص نور با استفاده از ماژول میکروفن را درخواست کرده‌اند. در این پست از حلقه ال ای دی نئوپیکسل برای رقص نور استفاده کردم. نکته‌ی مهم اینجاست که می‌توان کد رنگ‌های متفاوت و جذابی برای این نوع از ال ای دی‌ها انتخاب کرد. با توجه به نوع ساخت ال ای دی حلقه ای در تزیین و طراحی یک گجت زیبا بسیار تاثیرگذار خواهد بود. در ادامه به معرفی ماژول حلقه ال ای دی نئوپیکسل Neopixel و ماژول میکروفن جهت تشخیص و دریافت صدا می‌پردازیم. در این پست به صورت جامع و کامل موارد را توضیح خواهم داد. در ادامه با وب سایت مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

 

---

ایجاد نور رنگی برای رقص نور

---

شاید تا الان مطالب زیادی در مورد نور مطالعه کرده باشید. نور در واقع جزیی ترین مقدار انرژی است که قابلبت جا به جا شدن دارد. در واقع نور یک فوتون است. بنا بر نظریه کوانتومی ( کوانتوم: کمترین مقدار ممکن از یک کمیت) امواج اللکترومغناطیسی کوانتیده هستند و از کوانتوم های گسسته ای به نام فوتون تشکیل شده اند. در واقع هر فوتون دارای انرژی است که مقدار آن فقط به فرکانس بستگی دارد.فوتون در واقع اندازه واقعی ندارد و قابل تقسیم شدن نیست. نوری که چشم انسان تشخیص میدهد درواقع یک نور مرئی است که قسمت کوچیکی از یک طیف الکترومغناطیسی در قالب اشعه ی الکترومغناطیسی است و اشعه های الکترومغناطیسی شامل دامنه های وسیعی از طول موج ها و فرکانس ها هستند. نور مرئی با طول موجی از حدود ۳۸۰ تا حدود ۷۴۰ نانومتر در بین نور نامرئی Infrared و Ultraviolet یافت می‌شود. در ادامه به معرفی پروژه و نحوه راه اندازی آن خواهیم پرداخت.

 

---

پروژه ساخت رقص نور با ماژول میکروفن

---

در این آموزش با استفاده از ماژول میکروفن و ماژول ال ای دی حلقه ای نئوپیکسل یک مدار رقص نور Dancing Light طراحی می‌کنیم. ماژول میکروفن با توانایی تشخیص شدت صدای محیط و میکروفن خازنی ۲ پایه بر روی آن صدای محیط را دریافت می‌کند. سپس پس از تشخیص صدا به ال ای دی نئوپیکسل فرمان ارسال می‌کند. در ادامه به بررسی ماژول ها و کد برنامه خواهیم پرداخت.

 

---

ماژول میکروفن Microphone

---

مازول میکروفن جهت تشخیص صدا و تنظیم حساسیت صدای محیط استفاده می‌شود. سنسور تشخیص صدا می‌تواند وجود یا عدم وجود صدا را مطابق با اصول ارتعاش تشخیص دهد. مدل های متفاوتی از ماژول های میکروفن ارائه شده است که در این آموزش من از ماژول میکروفن خازنی ۳ پایه استفاده می‌کنم. ولتاژ کاری ماژول میکروفن بین ۳٫۳ تا ۵ ولت DC است.هنگامی که صدا توسط سنسور تسخیص داده می‌شود، سیگنال خروجی فعال شده و به خروجی میکروکنترلر فرمان ارسال می‌کند. خروجی ماژول میکروفن استفاده شده در این آموزش تنها یک پایه دیجیتال دارد. پایه دیجیتال سنسور به صورت ۱ و ۰ و یا HIGH و LOW می‌باشد. بر روی ماژول های میکروفن یک مولتی ترن قرار گرفته شده است که با چرخش آن می‌توانید شدت صدای دریافتی محیط را تنظیم کنید.

نکته در ساخت رقص نور

دقت کنید اگر ماژول میکروفن شما دارای پایه آنالوگ و دیجیتال است، برای استفاده از پایه آنالوگ باید در کد آردوینو برنامه پایه آنالوگ را تعریف کنید. سپس از پایه آنالوگ جهت ارسال سیگنال به خروجی استفاده کنید.

 

---

ماژول حلقه ال ای دی LED Neopixel

---

ماژول ال ای دی حلقه ای استفاده شده در این آموزش از مدل ۱۶ تایی می‌باشد. این حلقه ی ال ای دی نئوپیکسل از ۱۶ عدد ال ای دی RGB در کنار یکدیگر تشکیل شده است. ال ای دی ها به صورت پیکسل‌هایی که توانایی تولید رنگ مختلف دارند، تبدیل می‌شوند و با اختصاص کد رنگ های متفاوت در برنامه آردوینو می‌توانید رنگ های متفاوتی را به ماژول اختصاص و آدرس دهی کنید. حلقه های LED RGB دارای مدل های متفاوت با تعداد ال ای دی متفاوت است که از لینک LED Neopixel میتوانید آن ها را مشاهده و تهیه نمایید.

 

---

وسایل مورد نیاز مدار رقص نور آردوینو

---

برد آردوینو Arduino UNO R3

شیلد آردوینو Arduino Shield UNO

ماژول ال ای دی حلقه ای LED RGB NeoPixel

ماژول میکروفن Microphone Module

کابل فلت نری به نری

 

 

---

فراخوانی کتابخانه رقص نور آردوینو

---

در این آموزش برای راه اندازی حلقه ال ای دی نیاز به کتابخانه Adafruit_NeoPixel خواهیم داشت. لینک دانلود کتابخانه Adafruit_NeoPixel در صفحه محصول ماژول ال ای دی حلقه ای NeoPixel در قسمت دانلود قرار دارد. با کلیک بر روی آن و دانلود کتابخانه Adafruit_NeoPixel، آن در محل نصب آردوینو Arduino / Library ذخیره کنید. همچنین نحوه نصب کتابخانه در نرم افزار آردوینو در پست نصب کتابخانه در نرم افزار آردوینو کامل آموزش داده شده است، در صورت نیاز ابتدا مطالعه و سپس کتابخانه را فراخوانی کنید.

 

---

اتصالات مدار رقص نور آردوینو

---

• پایه DI ماژول حلقه LED NeoPixel را به پایه ۸ آردوینو اتصال دهید.
• پایه VCC ماژول حلقه LED NeoPixel را به پایه ۵ ولت آردوینو اتصال دهید.
• پایه GND ماژول حلقه LED NeoPixel را به پایه GND آردوینو اتصال دهید.
• پایه OUT ماژول میکروفن را به پایه A0 آردوینو اتصال دهید.
• پایه VCC ماژول میکروفن را به پایه ۵ ولت آردوینو اتصال دهید.
• پایه GND ماژول میکروفن را به پایه GND آردوینو اتصال دهید.

 

---

کد آردوینو مدار رقص نور

---

 

#include <Adafruit_NeoPixel.h> // کتابخانه Neopixel را فراخوانی کنید
#define PIN 8 // پایه ۸ آردوینو را به عنوان پایه DI ماژول ال ای دی تعریف کنید
#define NUM_PIXELS 16 // تعداد ال ای دی های مورد استفاده را در این خط مشخص کنید
#define MIC_PIN A0 // پایه A0 آردوینو را به عنوان پایه سیگنال ماژول میکروفن 


// Parameter 1 = number of pixels in strip
// Parameter 2 = pin number (most are valid)
// Parameter 3 = pixel type flags, add together as needed:
//   NEO_RGB     Pixels are wired for RGB bitstream
//   NEO_GRB     Pixels are wired for GRB bitstream
//   NEO_HZ400  400 KHz bitstream (e.g. FLORA pixels)
//   NEO_KHZ800  800 KHz bitstream (e.g. High Density LED strip)
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_PIXELS, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800);
int vol = 10;
float total =0;
int fadeCol = 0;
int val[25];
int volLast = 0;
int fadeAmt = 0;
int counter = 0;

void setup() {
  strip.begin();
  strip.show(); // تعریف Strip

}

void loop() {
  fadeCol = 0;
total = 0;

  for (int i = 0; i < 80; i++){
      counter = 0;
       do{
      vol = analogRead(MIC_PIN); //  ماژول میکروفن سیگنال صوتی را دریافت کرده و سپس فعال میشود

      counter = counter + 1;
      if (counter > 500){
         rainbowCycle(10); // چرخه ال ای دی

      }
    }while (vol == 0);

    total = total + vol;

  }

  vol = total / 100;

  
 
  vol = map(vol,270,330,0,20);
  

  if (volLast > vol) {
    vol = volLast - 4;
  }

  volLast = vol;
  fadeAmt = 10;


  for (int i = 0; i<150;i++){

    if (i < vol){
         strip.setPixelColor((i+150), strip.Color(0,255,0));
         strip.setPixelColor((150-i), strip.Color(0,255,0));   // تعریف رنگ نمایش داده شده بر اثر میزان دریافت شدت صدا
    }
    else if (i < (vol + 38)) {
         strip.setPixelColor((i+150), strip.Color(255,0,0));
         strip.setPixelColor((150-i), strip.Color(255,0,0));
    }
    else
    {
         strip.setPixelColor((i+150), strip.Color(0,0,255));
         strip.setPixelColor((150-i), strip.Color(0,0,255));
    }
  }






  strip.show();

}

void rainbowCycle(uint8_t wait) {
  uint16_t i, j;

  for(j=0; j<256*5; j++) { 
    for(i=0; i< strip.numPixels(); i++) {
      strip.setPixelColor(i, Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255));
    }
    strip.show();
    delay(wait);
     vol = analogRead(MIC_PIN);
     if (vol> 10) {

      return;

     }


  }
}

uint32_t Wheel(byte WheelPos) {
  WheelPos = 255 - WheelPos;
  if(WheelPos < 85) {
   return strip.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
  } else if(WheelPos < 170) {
    WheelPos -= 85;
   return strip.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
  } else {
   WheelPos -= 170;
   return strip.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
  }
}

برای تحلیل کدها در طول اجرای پروژه توجه به چند نکته اهمیت دارد که به توضیح آن ها خواهیم پرداخت:

 

---

تعیین تعداد ال ای دی LED در آردوینو

---

یکی از نکات مهم در اجرای کد آردوینو پروژه، تعیین تعداد ال ای دی های استفاده شده در آموزش است. در این آموزش من از حلقه ال ای دی ۱۶ تایی NeoPixel استفاده کرده ام. پس با توجه به این نکته در خط ۳ برنامه تعداد ال ای دی LED را ۱۶ عدد مشخص می‌کنم. پس با توجه به تعداد ال ای دی های ماژول، در این قسمت وارد نمایید. NUM_PIXELS را ۱۶ عدد تعریف می‌کنیم:

define NUM_PIXELS 16

 

 

---

آدرس دهی نوار ال ای دی LED NeoPixel

---

پس از فراخوانی کتابخانه Adafruit_NeoPixel باید در کد برنامه نوار ال ای دی نئوپیکسل را آدرس دهی کنیم. همانند کد زیر:

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_PIXELS, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800)

• NUM_PIXELS در خط سوم برنامه به عنوان تعداد ال ای دی های استفاده شده تعریف شده است و تنها نام آن را وارد می‌کنیم.
• PIN در خط دوم برنامه به عنوان پایه دیجیتال DI ال ای دی حلقه ای نئوپیکسل تعریف شده است و تنها نام آن را وارد می‌کنیم.
• NEO_RGB مربوط به نوع ال ای دی مورد استفاده است که ما از RGB استفاده کرده ایم.
• NEO_KHZ800 محدوده فرکانس را مشخص می‌کند.

 

حال کد را در نرم افزار آردوینو کپی کنید. طبق اتصالات گفته شده در متن آموزش، ماژول ال ای دی و ماژول میکروفن را به برد آردوینو اتصال دهید. کد را کامپایل کنید. ماژول میکروفن در ابتدا در محیطی قرار گرفته است که صدایی تشخیص داده نمی‌شود. همچنین در این حالت ماژول ال ال دی نئوپیکسل LED NeoPixel به رنگ قرمز و ثابت است. حال با ایجاد صدا در محیط ماژول میکروفن Sound Module صدا را تشخیص داده و ماژول ال ای دی نئوپیکسل به رنگ های متفاوت تغییر رنگ داده و رقص نور به وجود خواهد آمد.. رنگ ایجاد شده در ماژول حلقه ال ای دی با توجه به شدت صدای دریافتی توسط ماژول ال ای دی متفاوت خواهد بود. ماژول ال ای دی در کمترین صدای دریافتی به رنگ سبز و در بیشترین صدای دریافتی از محیط به رنگ آبی تغییر می‌کند. موزیک های متفاوتی بگذارید و میزان ارتعاش صدا را با توجه به تغییر رنگ ماژول تحلیل و بررسی کنید.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد.

 

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.