偶然心血來潮，想要做一個音樂可視化的系列專題。這個專題的難度有點高，涉及面也比較廣泛，相關的FFT和FHT等算法也相當復雜，不過還是打算從最簡單的開始，實際動手做做試驗，耐心嘗試一下各種方案，逐步積累些有用的音樂頻譜可視化的資料，也會爭取成型一些實用好玩的音樂可視器項目。

手頭還有幾片以前做實驗剩下的LCD1602液晶屏模塊，正好也試試顯示音樂頻譜。

1602液晶

也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。市面上字符液晶大多數是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。

LCD
是 Liquid Crystal Display 的簡稱，意為“液態晶體顯示器”，也叫液晶顯示器。LCD 的構造是在兩片平行的玻璃基板當中放置液晶盒，下基板玻璃上設置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設置彩色濾光片，通過TFT上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉動方向，從而達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的。現在LCD已經替代CRT成為主流，價格也已經下降了很多，并已充分普及。

LCD 構成
1．背光源（或背光模組）——由于液晶分子自身是無法發光的，因此若想出現畫面，液晶顯示器需要專門的發光源來提供光線，然后經過液晶分子的偏轉來產生不同的顏色。而背光源起到的就是提供光能的作用。之前液晶顯示器采用的都是名叫CCFL的冷陰極射線管，其發光原理與日光燈幾乎完全相同，而現在新品液晶顯示器都采用了更加節能、長壽面的LED背光源。燈管（或LED）發光后藉由導光板將光線分布到各處，通過背面的反射板將所有的光線的方向集中朝向液晶分子。最后光線通過prism sheet以及擴散板將光線均勻的散發出去，避免出現中央亮度過高、四周亮度過低的情況。
2．上下層兩個偏光片——偏光片的作用是讓光線從單方向通過。
3．上層和下層兩塊玻璃基板——玻璃基板不僅僅是兩塊玻璃那么簡單，其內側具有溝槽結構，并附著配向膜，可以讓液晶分子沿著溝槽整齊的排列。在上、下兩層玻璃兩側會貼有TFT薄膜晶體管和彩色濾光片。
4．ITO透明導電層——其作用是提供導電通路，分為像素電極（P級）和公共電極（M級）。在下一頁中我們為大家講解液晶面板結構更多的內容。
5．薄膜晶體管（就是我們經常所說的TFT）——我們經常說TFT-LCD，其實際上指的就是這個薄膜晶體管，它的作用類似于開關，TFT能夠控制IC控制電路上的信號電壓，并將其輸送到液晶分子中，決定液晶分子偏轉的角度大小，因此其是非常重要的一個部件。
6．液晶分子層 ——液晶分子層是改變光線偏光狀態最重要的元素，通過電力和彈性力共同決定其排列和偏光狀態。
7．彩色濾光片——通過液晶分子偏轉的光線只能顯示不同的灰階，但是不能提供紅、綠、藍（RGB）三原色，而彩色濾光片則由RGB三種過濾片組成，通過三者混和調節各個顏色與亮度。液晶面板中每一個像素由紅、綠、藍3個點構成，每種顏色的點各自擁有不同的灰階變化。

LCD1602液晶顯示屏1602A模塊 藍屏黃綠屏灰屏5V 3.3V焊排針 IIC/I2C
1602字符型液晶也叫1602液晶，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。

1602模塊管腳功能
1602采用標準的16腳接口，其中：
第1引腳：GND為電源地
第2引腳：VCC接5V電源正極
第3引腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。
第4引腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數據寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。
第5引腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。
第6引腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負跳變時執行指令。
第7～14引腳：D0～D7為8位雙向數據端。第15～16腳：空腳或背燈電源。
第15引腳背光正極，
第16引腳背光負極。

1602模塊電原理圖

IIC/I2C接口LCD1602轉接板
控制板IO口只有20個，加些傳感器、SD卡啥的，繼電器等模塊多了，IO口就不夠用了，原來的1602屏至少需要7個IO口才能驅動起來，這個模塊可以幫你省5個IO口。

PCF8574
用于 I2C 總線的遠程 8 位 I/O 擴展器，該8位輸入/輸出（I/O）擴展器用于雙線雙向總線（I2c），設計用于2.5-V至6-V VCC操作。PCF8574設備通過I2C接口[串行時鐘（SCL）、串行數據（SDA）]為大多數微控制器系列提供通用遠程I/O擴展。該設備具有一個8位準雙向I/O端口（p0-p7），包括用于直接驅動LED的高電流驅動能力的鎖存輸出。每個準雙向I/O可以用作輸入或輸出，而無需使用數據方向控制信號。通電時，I/O很高。在此模式下，只有VCC的電流源處于激活狀態。

參數
1.供電電壓：+5V
2.支持I2C協議
3.具有背光燈，和對比度調節電位器
4.4線輸出更簡單
5.設備地址：0x27

【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）–LCD1602液晶屏
項目程序之一：點亮屏幕，顯示字符“Welcome to Eagler8”
Arduino------LCD1602
5V-------------VCC
GND-----------GND
A4-----------SDA IIC 數據線
A5-----------SCL IIC 時鐘線

/*【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）--LCD1602液晶屏項目程序之一：點亮屏幕，顯示字符“Welcome to Eagler8”Arduino------LCD16025V-------------VCCGND-----------GNDA4-----------SDA IIC 數據線A5-----------SCL IIC 時鐘線 */#include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);void MyPrintLCD(String MyString) {for (int i = 0; i < MyString.length(); i++)lcd.write(MyString.charAt(i)); }void setup() {lcd.init();lcd.backlight();MyPrintLCD("Welcome to ");lcd.setCursor(0, 1);MyPrintLCD(" Eagler8"); }void loop() { }

實驗場景圖

【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）–LCD1602液晶屏
項目程序之二：屏顯示所有鍵碼
Arduino------LCD1602
5V-------------VCC
GND-----------GND
A4-----------SDA IIC 數據線
A5-----------SCL IIC 時鐘線

/*【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）--LCD1602液晶屏項目程序之二：屏顯示所有鍵碼Arduino------LCD16025V-------------VCCGND-----------GNDA4-----------SDA IIC 數據線A5-----------SCL IIC 時鐘線 */#include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h>//導入1602驅動#if defined(ARDUINO) && ARDUINO >= 100 #define printByte(args) write(args); #else #define printByte(args) print(args,BYTE); #endifuint8_t bell[8] = {0x4, 0xe, 0xe, 0xe, 0x1f, 0x0, 0x4}; uint8_t note[8] = {0x2, 0x3, 0x2, 0xe, 0x1e, 0xc, 0x0}; uint8_t clock[8] = {0x0, 0xe, 0x15, 0x17, 0x11, 0xe, 0x0}; uint8_t heart[8] = {0x0, 0xa, 0x1f, 0x1f, 0xe, 0x4, 0x0}; uint8_t duck[8] = {0x0, 0xc, 0x1d, 0xf, 0xf, 0x6, 0x0}; uint8_t check[8] = {0x0, 0x1, 0x3, 0x16, 0x1c, 0x8, 0x0}; uint8_t cross[8] = {0x0, 0x1b, 0xe, 0x4, 0xe, 0x1b, 0x0}; uint8_t retarrow[8] = { 0x1, 0x1, 0x5, 0x9, 0x1f, 0x8, 0x4};// 將 LCD 地址設置為 0x27 以實現 16 個字符和 2 行顯示 LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);void setup() {lcd.init(); //初始化液晶屏lcd.backlight(); //打開背光lcd.createChar(0, bell);lcd.createChar(1, note);lcd.createChar(2, clock);lcd.createChar(3, heart);lcd.createChar(4, duck);lcd.createChar(5, check);lcd.createChar(6, cross);lcd.createChar(7, retarrow);lcd.home();lcd.print("Hello world...");lcd.setCursor(0, 1);lcd.print(" i ");lcd.printByte(3);lcd.print(" arduinos!");delay(5000);displayKeyCodes(); }// 顯示所有鍵碼 void displayKeyCodes(void) {uint8_t i = 0;while (1) {lcd.clear();lcd.print("Codes 0x"); lcd.print(i, HEX);lcd.print("-0x"); lcd.print(i + 16, HEX);lcd.setCursor(0, 1);for (int j = 0; j < 16; j++) {lcd.printByte(i + j);}i += 16;delay(4000);} }void loop() { }

實驗場景圖

實驗的視頻記錄

優酷：https://v.youku.com/v_show/id_XNTkxODI5OTU1Ng==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1

B站：https://www.bilibili.com/video/BV12t4y1P7Et/?vd_source=98c6b1fc23b2787403d97f8d3cc0b7e5

【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）–LCD1602液晶屏
項目程序之三：最簡顯示字符hello world!
Arduino------LCD1602
5V-------------VCC
GND-----------GND
A4-----------SDA IIC 數據線
A5-----------SCL IIC 時鐘線

/*【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）--LCD1602液晶屏項目程序之三：最簡顯示字符hello world!Arduino------LCD16025V-------------VCCGND-----------GNDA4-----------SDA IIC 數據線A5-----------SCL IIC 時鐘線 */#include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); //配置LCD地址及行列void setup(){lcd.init(); //初始化LCDlcd.backlight(); //打開背光 }

實驗場景圖

聲音模塊，使用性價比更高的MAX4466聲音傳感器。

MAX4466
是微功率運算放大器，經過優化，可用作麥克風前置放大器。它們提供了優化的增益帶寬產品與電源電流的理想組合，以及超小型封裝中實現低電壓工件環境。 MAX4466具有增益穩定特性，僅需24μA的電源電流即可提供200kHz的增益帶寬。經過解壓縮，可實現+5V/V的最小穩定增益，并提供600KHZ增益帶寬。此外這些放大器具有軌到軌輸出，高 AVOL ，以及出色的電源抑制和共模抑制比，適合在嘈雜環境中工作。廣泛應用于蜂窩電話、數字復讀裝置、耳機、助聽器、麥克風前置放大器、便攜計算機和語音識別系統中。

MAX4466模塊特點
電源電壓：+2.4V至+5.5V（可直接接STM/ARDUNIO/樹莓派等開發板）
電源抑制比：112dB
共模抑制比：126dB
AVOL：125dB（RL = 100kΩ) 軌到軌輸出
靜態電源電流：24μA
增益帶寬：600kHz
尺寸：20.8mm x 13.8mm x 7.5mm/0.8 x 0.5 x 0.3inch

該模塊在 Vcc 和接地引線上都包含鐵氧體，以最大限度地減少電源噪聲。如果與 MCU 一起使用，最好使用 2.4V – 5.5V 范圍內可用的最安靜的電源。在 Arduino 上，這通常是 3.3V 電源。輸出是直流耦合的。當輸出信號處于靜止狀態時，它將位于 Vcc/2。如果 Vcc 為 5V，則輸出將為 2.5V。如果輸出需要交流耦合，可以在輸出引腳和它驅動的電路的輸入之間增加一個100uF的電容。背面的小型單圈電位器可讓您將增益從 25x 調整到 125x。逆時針旋轉電位器會增加增益，而逆時針旋轉會降低增益。

【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）–LCD1602液晶屏
項目程序之四：I2C LCD16x2液晶屏模擬頻譜Arduino音樂項目
Arduino------LCD1602
5V-------------VCC
GND-----------GND
A4-----------SDA IIC 數據線
A5-----------SCL IIC 時鐘線

/*【花雕動手做】有趣好玩的音樂可視化系列項目（31）--LCD1602液晶屏項目程序之四：I2C LCD16x2液晶屏模擬頻譜Arduino音樂項目Arduino------LCD16025V-------------VCCGND-----------GNDA4-----------SDA IIC 數據線A5-----------SCL IIC 時鐘線 */#include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h>// Set the LCD address to 0x27 in PCF8574 by NXP and Set to 0x3F in PCF8574A by Ti LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);int i = 0; int j = 0; int randomnum; int k = 0; byte customChar1[] = {0x1F,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F };byte customChar2[] = {0x00,0x00,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F }; byte customChar3[] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x1F,0x1F,0x1F }; byte customChar4[] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x1F }; byte customChar5[] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 };void setup() {Serial.begin(9600);lcd.init(); //初始化LCDlcd.createChar(4, customChar1);lcd.createChar(3, customChar2);lcd.createChar(2, customChar3);lcd.createChar(1, customChar4);lcd.createChar(0, customChar5);lcd.clear();lcd.setCursor(4, 0);lcd.print("Welcome");lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("TeachMeSomething");delay(2000);lcd.clear();lcd.backlight(); //打開背光 }void loop() {randomnum = random(6, 9);Serial.print ("random numer = ");Serial.println (randomnum);for (i = randomnum ; i > 0; i = i - 3){int z = i;Serial.print ("i value = ");Serial.println (i);Serial.print ("j= ");Serial.println (j);Serial.print ("k= ");Serial.println (k);test();lcd.setCursor(7, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(7, 1);lcd.write(k);i--;test();lcd.setCursor(8, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(8, 1);lcd.write(k);lcd.setCursor(6, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(6, 1);lcd.write(k);i--;test();lcd.setCursor(9, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(9, 1);lcd.write(k);lcd.setCursor(5, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(5, 1);lcd.write(k);i--;test();lcd.setCursor(10, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(10, 1);lcd.write(k);lcd.setCursor(4, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(4, 1);lcd.write(k);i--;test();lcd.setCursor(11, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(11, 1);lcd.write(k);lcd.setCursor(3, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(3, 1);lcd.write(k);i--;test();lcd.setCursor(12, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(12, 1);lcd.write(k);lcd.setCursor(2, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(2, 1);lcd.write(k);i--;test();lcd.setCursor(13, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(13, 1);lcd.write(k);lcd.setCursor(1, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(1, 1);lcd.write(k);i--;test();lcd.setCursor(14, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(14, 1);lcd.write(k);lcd.setCursor(0, 0);lcd.write(j);lcd.setCursor(0, 1);lcd.write(k);delay(50);lcd.clear();i = z;} }void test() {if (i == 8){j = 4;k = 4;}if (i == 7){j = 3;k = 4;}if (i == 6){j = 2;k = 4;}if (i == 5){j = 1;k = 4;}if (i == 4){j = 0;k = 4;}if (i == 3){j = 0;k = 3;}if (i == 2){j = 0;k = 2;}if (i == 1){j = 0;k = 1;}if (i == 0){j = 0;k = 0;} }

實驗串口返回情況

實驗場景圖

實驗場景圖 動態圖

（待續）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列项目（31）--LCD1602液晶屏的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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