在本教程中，我們將使用ATMega328P IC制作觸摸電容 PCB來控制新像素LED 燈條。我們將在我們的 PCB 上包含一些功能，例如音樂反應(yīng)模式、隨機(jī)動(dòng)畫模式和 RGB 控制模式。到目前為止，我們已經(jīng)制作了觸摸電容鋼琴，您可以在其中找到 觸摸電容的基礎(chǔ)知識 技術(shù)。現(xiàn)在在本教程中，我們將設(shè)計(jì)一個(gè)基于觸控電容的燈板 PCB，它將具有三種不同的模式來控制 Neo-Pixel 條。這些模式是“環(huán)形模式”，我們可以使用板上的滑塊更改 LED 顏色。第二種模式是“RGB 模式”，我們可以在 RGB 顏色之間更改 LED 燈條的顏色和強(qiáng)度，最后一種模式是“音樂模式”，其中 LED 的顏色和強(qiáng)度會(huì)根據(jù)音樂播放而變化。這個(gè)優(yōu)雅的項(xiàng)目設(shè)計(jì)是由 PCBWay制造的 PCB 板實(shí)現(xiàn)的，我們還將向您展示該板是如何設(shè)計(jì)和從 PCBway 訂購的

構(gòu)建前面板 PCB 所需的組件

使用 Arduino Nano 構(gòu)建 PCB 鋼琴需要以下組件。

ATMega328P IC（DIP 封裝）

貼片電阻器 （1Mega Ohm， 0805） X 9

貼片電阻 （1K， 0805）x1

壓電蜂鳴器

貼片78M05集成電路

貼片電解電容 （10uF，16V，4x45mm） x 2

貼片電容 （ 22pF 0805） x 11

晶體振蕩器 （16 MHz）

PCB燈板的電路圖

9 個(gè) 1Mega Ohm 電阻器連接到 ATMega328P IC 的引腳編號 PB1，作為以下電路圖中的公共引腳。數(shù)字引腳 PD2 到 PD7 和 PB0 進(jìn)一步連接到每個(gè)電阻的其他連接點(diǎn)。在下圖中，剩余的數(shù)字引腳連接到 1x5 引腳接頭并命名為“剩余數(shù)字引腳”。

我們已將八個(gè) 22uF 電容器連接到每個(gè)電阻器。每個(gè)電容器的負(fù)極引腳連接到 Atmega328p IC 的接地引腳。然后我們有一個(gè)電源部分，為 ATMega328P IC 和 Neo Pixel 提供適當(dāng)?shù)?5V。

注：如有需要，我們可以加電容。強(qiáng)烈建議使用小電容器 （20pF - 400pF） 來穩(wěn)定檢測到的數(shù)據(jù)。但是，請確保電容器接地，因?yàn)檫@會(huì)降低與體電阻的并聯(lián)。就我而言，我沒有使用電容器，因?yàn)闆]有它們對我來說效果很好。我在上面的示意圖中提到了電容器，因此您可以在實(shí)際實(shí)施過程中輕松添加它們。按照“ CapacitveSensor ”庫文檔中的規(guī)定，以下電容器的值必須介于 20pF 和 400pF 之間。

電容式傳感器庫如何工作？

這就是 Arduino 庫派上用場的地方。感謝“ CapacitiveSensor ”庫的作者Paul Bagde r 和Paul Stoffregen 。當(dāng)我們觸摸那個(gè)導(dǎo)電板時(shí)，我們可以使用這個(gè)庫來檢測電容的變化。在這個(gè)庫中，其中一個(gè)數(shù)字引腳用作發(fā)送引腳（作為 OUTPUT），而另一個(gè)用作接收引腳（作為 INPUT）。發(fā)送引腳變?yōu)楦唠娖胶徒邮找_變?yōu)楦唠娖街g的持續(xù)時(shí)間是檢測電容變化的唯一方法。當(dāng)您將發(fā)送引腳設(shè)置為高電平（或5 伏）時(shí)，電阻-電容對會(huì)在發(fā)送引腳變?yōu)楦唠娖街g產(chǎn)生延遲 當(dāng)接收引腳從發(fā)送引腳讀取高值時(shí)。CapacitiveSensor 庫提供了一個(gè)將發(fā)送引腳設(shè)置為高電平的函數(shù)，然后等待并計(jì)數(shù)，直到接收引腳被讀取為高電平。此函數(shù)返回可用于檢測電容變化的時(shí)間值。當(dāng)時(shí)間值增大或減小時(shí)，表明電容值發(fā)生了變化。當(dāng)電容較大時(shí)，接收引腳將需要更長的時(shí)間才能達(dá)到高電平，而當(dāng)電容較小時(shí)，將需要更短的時(shí)間才能達(dá)到高電平。因此，我們可以確定正常狀態(tài)是什么，然后在每次發(fā)送引腳切換時(shí)檢查更改。

為PCB燈板制造PCB

現(xiàn)在我們有了原理圖，我們可以繼續(xù)為基于觸摸電容的 PCB 燈板布置 PCB。您可以使用您選擇的任何 PCB 軟件來設(shè)計(jì) PCB。在這里，我們使用 EasyEDA 平臺(tái)為我們的項(xiàng)目創(chuàng)建原理圖和 PCB。下面是PCB Light Panel頂層和底層的3D模型視圖：

上述電路的 PCB 布局也可以從下面給出的鏈接下載為 Gerber：

項(xiàng)目的 Gerber 文件

組裝觸控電容燈面板 PCB

訂購板后，幾天后，它通過快遞在一個(gè)標(biāo)簽整齊且包裝完好的盒子中到達(dá)我的手中。PCB質(zhì)量一如既往的好。板子的頂層和底層如下圖所示：

在確保軌道和腳印是正確的之后。我繼續(xù)組裝PCB。完全焊接的板如下所示：

PCB燈板編程

觸摸電容式 PCB 燈板的完整代碼可以從該項(xiàng)目的 github 存儲(chǔ)庫中下載。“CapacitiveSensor”庫非常易于使用，并且他們提供了有關(guān)如何使用該庫的很好的文檔。在進(jìn)入程序之前，讓我們在 Arduino IDE 上安裝“CapacitiveSensor”庫。您需要下載庫的 zip 文件。然后轉(zhuǎn)到Arduino IDE 工具欄下的“Sketch -> Include Library ”部分。使用“添加 .Zip 庫...”選項(xiàng)添加 zip 文件，如下圖所示。然后重新啟動(dòng) Arduino IDE。類似的方式你也可以安裝ADCTouch.h庫。

現(xiàn)在安裝所需的庫文件后，通過包含所有庫文件來啟動(dòng)代碼。Adafruit_NeoPixel.h 用于控制基于單線的 LED 像素和燈條。在這里，我們使用它來控制 Neo-Pixel LED 燈條。CapacitiveSensor 庫用于感應(yīng) PCB 焊盤上的觸摸。

#include 
#include <電容傳感器.h>
#include 

然后在接下來的幾行中，我們使用CapacitiveSensor()函數(shù)創(chuàng)建了九個(gè)實(shí)例。這些實(shí)例定義了連接觸摸板的引腳。此函數(shù)的語法是CapacitiveSensor(byte sendPin, byte receivePin)，其中一個(gè)數(shù)字引腳用作發(fā)送引腳（作為 OUTPUT），而另一個(gè)用作此庫中的接收引腳（作為 INPUT）。

CapacitiveSensor Mode_Pad = CapacitiveSensor(9,8);
CapacitiveSensor RGB_Pad = CapacitiveSensor(9,7);
CapacitiveSensor Music_Pad = CapacitiveSensor(9,6);
電容傳感器 Ring_L_Pad = 電容傳感器（9,5）；
電容傳感器 Ring_LT_Pad = 電容傳感器（9,4）；
電容傳感器 Ring_T_Pad = 電容傳感器（9,3）；
電容傳感器 Ring_TR_Pad = 電容傳感器（9,2）；

之后，聲明 Neo Pixel 條對象，其中 Argument 1 是 Neo Pixel 條中的像素?cái)?shù)，Argument 2 是連接 LED 條的引腳。

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(N_PIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

然后我們定義了一些函數(shù)來檢測墊和環(huán)上的觸摸。前三個(gè)函數(shù)ModeMode()、RGBMode()和MusicMode()用于檢測用于在 PCB 不同模式之間切換的焊盤上的觸摸。在第一個(gè)函數(shù)中，我們將讀取第一個(gè)焊盤的值，即“MODE”，如果檢測到的值大于 500，則它將返回 1，否則返回 0。同樣，我們?yōu)?RGB pad 和 MUSIC pad 定義了另外兩個(gè)函數(shù)。

布爾模式模式（）{
    long Mode_Pad_Value = Mode_Pad.capacitiveSensor(30;
    如果 (Mode_Pad_Value>500)
    返回 1；
    別的
    返回0；
}
布爾 RGBMode(){
    長 RGB_Pad_Value = RGB_Pad.capacitiveSensor(30);
    如果（RGB_Pad_Value>500）
    返回 1；
    別的
    返回0；
}
布爾音樂模式（）{
    長 Music_Pad_Value = Music_Pad.capacitiveSensor(30);
    如果（Music_Pad_Value>500）
    返回 1；
    別的
    返回0；
}

Check_Ring_Pos()函數(shù)用于檢測環(huán)上的觸摸。除此之外，它還存儲(chǔ)環(huán)位置。這些環(huán)位置用于檢測環(huán)上的順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。同樣，我們定義了另一個(gè)函數(shù)來檢查滑塊位置，并且我們還使用滑塊上的焊盤位置檢查滑動(dòng)方向。

字符 Check_Ring_Pos()
{
    char ring_pos = 0;
    字符結(jié)果 = 0;
    長 Ring_L_Pad_Value = Ring_L_Pad.capacitiveSensor(30);
    長 Ring_LT_Pad_Value = Ring_LT_Pad.capacitiveSensor(30);
    長 Ring_T_Pad_Value = Ring_T_Pad.capacitiveSensor(30);
    長 Ring_TR_Pad_Value = Ring_TR_Pad.capacitiveSensor(30);
    如果（Ring_L_Pad_Value>500）
    ring_pos = 1;
    如果（Ring_LT_Pad_Value>500）
    ring_pos = 2;
    如果（Ring_T_Pad_Value>500）
    ring_pos = 3;
    如果（Ring_TR_Pad_Value>500）
    ring_pos = 4;
  char current_ring_pos = ring_pos;
  Serial.println(current_ring_pos - pvs_ring_pos);
  如果 ((current_ring_pos - pvs_ring_pos) == 1)
  結(jié)果 = 1;
  如果 ((current_ring_pos - pvs_ring_pos) == -1)
  結(jié)果=2；
  if (current_ring_pos != pvs_ring_pos);
  pvs_ring_pos = current_ring_pos;
  返回結(jié)果；
}

現(xiàn)在我們知道是否觸摸了特定的墊子，如果是，那么在哪個(gè)方向上，我們將使用這些讀數(shù)在三種模式之間切換。在RGB 模式下，我們可以使用滑塊來增加或減少燈光的強(qiáng)度。如果我們從左向右滑動(dòng)，強(qiáng)度會(huì)增加，如果我們從右向左滑動(dòng)，強(qiáng)度會(huì)降低。同樣，我們可以使用順時(shí)針或逆時(shí)針方向的環(huán)形墊來改變顏色。在模式模式下，環(huán)形墊將用于順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)燈。

無效 RGB_Mode(){
  Serial.print("我們已進(jìn)入 RGB 模式");
  嘟（）;
  uint16_t i, j, k;
  亮度 = 255；
  而（1）{
  char Sider_Status = Check_Slider_Pos();
  char Ring_Status = Check_Ring_Pos();
  if (Sider_Status ==1){ // 不移動(dòng)返回 0，從右到左返回 2
  Serial.println("從左向右移動(dòng)");
  嘟（）;
  亮度=亮度+50；
  Serial.print（亮度）；
  }
…………………………………………..

現(xiàn)在，如果觸摸音樂模式鍵盤，Arduino 將開始讀取麥克風(fēng)讀數(shù)，并根據(jù)音樂隨機(jī)改變燈光的強(qiáng)度和顏色。

無效音樂模式（）{
  Serial.print("我們已經(jīng)進(jìn)入音樂模式");
  嘟（）;
  而（1）{
  如果（數(shù)字讀?。ˋ5）==低）
  {
    Serial.print("TAP");
      for(int i=0; i< 48; i++)
  {
     strip.setBrightness（隨機(jī)（100,255））；
     strip.setPixelColor(i, strip.Color(隨機(jī) (0,255), 隨機(jī) (0,255), 隨機(jī) (0,255)));
     剝離.show();
  }

3D打印觸控電容式PCB燈板外殼

現(xiàn)在的想法是將這個(gè) PCB 燈板掛在墻上，為此，我打印了一個(gè) PCB 支架。我用我的游標(biāo)測量了裝置的尺寸來設(shè)計(jì)一個(gè)外殼。完成后，我的設(shè)計(jì)如下所示。STL 文件也可以從Thingiverse下載，您可以使用它打印您的外殼。

測試觸控電容式 PCB 燈板

組裝好 PCB 并對 ATMega328 進(jìn)行編程后，我們現(xiàn)在可以測試設(shè)置了。為此，將 3D 打印支架安裝在 PCB 上并包裹 Neo-pixel 條，如下所示：

現(xiàn)在使用 12V 適配器為電路板供電。您可以使用 MODE、RGB 和 MUSIC 三個(gè)觸摸板在不同模式之間切換，并使用滑塊來更改燈光的強(qiáng)度和顏色。

代碼

#include 《Adafruit_NeoPixel.h》

#include 《CapacitiveSensor.h》

#include 《ADCTouch.h》

#define PIN 10 //Neo 像素連接到引腳 10

#define BUZZER 13 //BUZZER 連接到引腳 D13

#define N_PIXELS 23 / /48 neopixel in led strip

#define MIC A5 // 麥克風(fēng)連接在引腳 A5

#define N 10 // 樣本數(shù)

#define fadeDelay 25 // 淡入淡出量

#define noiseLevel 25 // 我們想要切斷的噪音量

int參考 1，參考 2，參考 3，參考 4，參考 5；//使用模擬引腳消除偏移的參考值是電容觸摸

char pvs_slider_pos = 0;

字符 pvs_ring_pos = 0;

整數(shù)樣本［N］；// 存儲(chǔ)樣本

int periodFactor = 0; // 用于周期計(jì)算

詮釋 t1 = -1;

詮釋T；

坡度；

字節(jié) periodChanged = 0;

詮釋亮度=0；

int led_position=0;

CapacitiveSensor Mode_Pad = CapacitiveSensor（9，8）;

CapacitiveSensor RGB_Pad = CapacitiveSensor（9，7）;

CapacitiveSensor Music_Pad = CapacitiveSensor（9，6）;

電容傳感器 Ring_L_Pad = 電容傳感器（9，5）；

電容傳感器 Ring_LT_Pad = 電容傳感器（9，4）；

電容傳感器 Ring_T_Pad = 電容傳感器（9，3）；

電容傳感器 Ring_TR_Pad = 電容傳感器（9，2）；

//創(chuàng)建一個(gè) NeoPixel 條帶

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel（N_PIXELS， PIN， NEO_GRB + NEO_KHZ800）;

布爾模式模式（）{

long Mode_Pad_Value = Mode_Pad.capacitiveSensor（30）;

如果 （Mode_Pad_Value》500）

返回 1；

否則

返回 0；

}

boolean RGBMode（）{

long RGB_Pad_Value = RGB_Pad.capacitiveSensor（30）;

如果 （RGB_Pad_Value》500）

返回 1；

否則

返回 0；

}

boolean MusicMode（）{

long Music_Pad_Value = Music_Pad.capacitiveSensor（30）;

如果 （Music_Pad_Value》500）

返回 1；

否則

返回 0；

}

char Check_Ring_Pos（）

{

char ring_pos = 0;

字符結(jié)果 = 0;

長 Ring_L_Pad_Value = Ring_L_Pad.capacitiveSensor（30）;

長 Ring_LT_Pad_Value = Ring_LT_Pad.capacitiveSensor（30）;

長 Ring_T_Pad_Value = Ring_T_Pad.capacitiveSensor（30）;

長 Ring_TR_Pad_Value = Ring_TR_Pad.capacitiveSensor（30）;

如果 （Ring_L_Pad_Value》500）

ring_pos = 1;

如果 （Ring_LT_Pad_Value》500）

ring_pos = 2;

如果 （Ring_T_Pad_Value》500）

ring_pos = 3;

如果 （Ring_TR_Pad_Value》500）

ring_pos = 4;

char current_ring_pos = ring_pos;

Serial.println（current_ring_pos - pvs_ring_pos）;

if （（current_ring_pos - pvs_ring_pos） == 1）

結(jié)果 = 1; //Serial.print（“順時(shí)針觸摸環(huán)”）;

如果 （（current_ring_pos - pvs_ring_pos） == -1）

結(jié)果 =2; //Serial.print（“環(huán)逆時(shí)針觸摸”）;

if （current_ring_pos ！= pvs_ring_pos）;

pvs_ring_pos = current_ring_pos;

返回結(jié)果；

}

char Check_Slider_Pos（）

{

char slider_pos = 0;

字符結(jié)果 = 0;

int sensorValue1 = ADCTouch.read（A0）;

int sensorValue2 = ADCTouch.read（A1）;

int sensorValue3 = ADCTouch.read（A2）;

int sensorValue4 = ADCTouch.read（A3）;

int sensorValue5 = ADCTouch.read（A4）;

傳感器值1-= ref1；

傳感器值2-= ref2；

傳感器值3-= ref3；

傳感器值4-= ref4；

傳感器值5-= ref5；

如果（sensorValue1》50）

slider_pos = ‘1’;

如果（sensorValue2》50）

slider_pos = ‘2’;

if （sensorValue3》50）

slider_pos = ‘3’;

如果（sensorValue4》50）

slider_pos = ‘4’;

如果（sensorValue5》50）

slider_pos = ‘5’;

char current_slider_pos = slider_pos;

if （（current_slider_pos - pvs_slider_pos） == 1）

結(jié)果 = 1; //Serial.print（“滑塊從左到右”）;

if （（current_slider_pos - pvs_slider_pos） == -1）

結(jié)果 =2; //Serial.print（“滑塊從右到左”）;

if （current_slider_pos ！= pvs_slider_pos）;

pvs_slider_pos = current_slider_pos;

返回結(jié)果；

}

void RGB_Mode（）{

Serial.print（“我們已進(jìn)入 RGB 模式”）;

嘟（）;

uint16_t i， j， k;

亮度 = 255；

while（1）{ //保持 RGB 模式

char Sider_Status = Check_Slider_Pos（）;

char Ring_Status = Check_Ring_Pos（）;

if （Sider_Status ==1）{ // 不移動(dòng)返回 0，從右到左返回 2

Serial.println （“Moved Left to Right”）;

嘟（）;

亮度=亮度+50；

Serial.print（亮度）；

}

if （Sider_Status==2）{ // 不移動(dòng)返回 0，從右到左返回 2

Serial.println （“Moved Right to Left”）;

嘟（）;

亮度 = 亮度-50；

Serial.print（亮度）；

}

if （Ring_Status==1） {//返回 0 表示不移動(dòng)，2 表示逆時(shí)針

Serial.println （“Ring in Clockwise”）;

嘟（）;

i = 隨機(jī)（0，255）；

j = 隨機(jī) （0，255）;

k=隨機(jī)（0，255）；

}

if （Ring_Status==2） {//返回 0 表示不移動(dòng)，返回 2 表示逆時(shí)針

Serial.println （“Ring in Counter-Clockwise”）;

嘟（）;

i = 隨機(jī)（0，255）；

j = 隨機(jī) （0，255）;

k=隨機(jī)（0，255）；

}

for（int x=0; x《N_PIXELS; x++） {

strip.setBrightness（Brightness）;

strip.setPixelColor（x， strip.Color（i，j，k））;

剝離.show（）;

}

if （ RGBMode（） || ModeMode（） || MusicMode（））

中斷；

}

}

void Mode_Mode（）{

Serial.print（“我們已進(jìn)入 MODE 模式”）;

嘟（）;

while（1）{ //保持 RGB 模式

char Ring_Status = Check_Ring_Pos（）;

if （Ring_Status==1） {//返回 0 表示不移動(dòng)，2 表示逆時(shí)針

Serial.println （“Ring in Clockwise”）;

嘟（）;

}

for（int i=0; i《 48; i++） {

strip.setBrightness（255）;

strip.fill（255，（i+0），（1+i））;

strip.fill（0，0，i）;

剝離.show（）;

延遲（20）；

}

if （Ring_Status==2）{ // 不移動(dòng)返回 0，逆時(shí)針返回 2

Serial.println （“Ring in Anti- Clockwise”）;

嘟（）;

for（int i=48; i》0; i--） {

strip.setBrightness（255）;

strip.fill（255，（i+0），（1+i））;

strip.fill（0，0，i）;

剝離.show（）;

延遲（20）；

}

}

if （ RGBMode（） || ModeMode（） || MusicMode（））

中斷；

}

}

void Music_Mode（）{

Serial.print（“我們已進(jìn)入音樂模式”）;

嘟（）;

while（1）{ //保持 RGB 模式

if （digitalRead（A5）==LOW）

{

Serial.print（“TAP”）;

for（int i=0; i《 48; i++）

{

strip.setBrightness（隨機(jī)（100，255））；

strip.setPixelColor（i， strip.Color（隨機(jī) （0，255）， 隨機(jī) （0，255）， 隨機(jī) （0，255）））;

剝離.show（）;

}

延遲（100）；

}

else

{

for（int i=0; i《 48; i++）

{

strip.setBrightness（0）;

strip.setPixelColor（i， strip.Color（隨機(jī) （0，255）， 隨機(jī) （0，255）， 隨機(jī) （0，255）））;

剝離.show（）;

}

}

if （ RGBMode（） || ModeMode（） || MusicMode（） ）

中斷；

}

}

void setup（） {

// 啟動(dòng)條帶并將其

清空 strip.begin（）;

//strip.show（）;

//cs_4_2.set_CS_AutocaL_Millis（0xFFFFFFFF）; // 關(guān)閉通道 1 上的自動(dòng)校準(zhǔn) - 僅作為示例

Serial.begin（9600）;

ref1 = ADCTouch.read（A0， 500）;

ref2 = ADCTouch.read（A1， 500）;

ref3 = ADCTouch.read（A2， 500）;

ref4 = ADCTouch.read（A3， 500）;

ref5 = ADCTouch.read（A4， 500）;

pinMode（蜂鳴器，輸出）；

}

void loop（） {

//strip.clear（）;

剝離.show（）;

if （ModeMode（）==1）

Mode_Mode（）;

if （RGBMode（）==1）

RGB_Mode（）;

if （MusicMode（）==1）

Music_Mode（）;

}

無效嗶（）{

音（蜂鳴器，400）；

延遲（50）；

無音（蜂鳴器）；

}