Arduino之玩出名堂 - 聖誕音樂盒

去年（2014）年聖誕節將臨之時，想要做一個特別的聖誕禮物給另一半，首先想到的是聖誕樹；看了Lily Allen版本(原唱是KEANE)的「Somewhere Only We Know」MV幕後製作花序，想說也許可以自己做顆聖誕樹（像2:06開始那樣，自己做樹幹黏上樹枝再著色），但是走了一趟美工材料行，發現要做這個好像搞太大，材料也不好買，所以更改計畫，以聖誕樹為主題，做一個能播放音樂的盒子吧。

Lily Allen版本Somewhere Only We Know

3:22秒可以看到整個場景，聖誕樹跟場景是真的模型，

裡面的角色也是用一張張紙片連拍之後進電腦合成的動作

既然是音樂盒，那就要能播放音樂。Arduino能藉由程式庫來播放SD卡裡的WAV檔，但只支援16kHz, 8bit, Mono的WAV檔案。製作這樣的音樂檔，可由Logic Pro X輸出wav檔之後，改用Audacity來轉換成這樣的格式，只是在這裡有兩個小技巧：

• 一是更改歌曲取樣頻率時（比如說從44.1kHz -> 16kHz），要改的是專案的取樣頻率而非音軌的取樣頻率，如果改了音軌的取樣頻率，音樂速度會變得更快。
• 第二是Stereo改Mono時，功能在音軌最左方的下拉選單裡。

當Arduino可以從SD卡讀取WAV檔播放出聲音來之後，第一個可能會遇到的問題就是「聲音太小」。一般的商業音樂（指的是經過錄音室混音之後的版本）音量都盡可能的調很大了，從波型就可以看得出來，波型幾乎都填滿了。但是自己混音的版本就很難混到這麼大聲，這時候就需要「放大器」。

看網頁上有人使用簡單的NPN三極體來放大電流達到加大音量的方法，但是我用了BC546/BC548B都感覺不出有什麼放大效果。又看到有人用LM386晶片做聲音放大器，可有20-200倍增益，照著各網站上不同的電容組合測試，看來各種電路放大效果都差不多，至少配合我手邊的8Ohm/1W或2W的喇叭聽起來都差不多。最後也上網買了個聲音放大模組來用，結果也是大同小異，下次也許就可以用自製的放大器來實作了。

接下來要進行很重要的就是外殼，產品外型常決定了是否能吸引消費者繼續對它有興趣，我用了白色塑膠瓦楞板（就是封冷氣孔常用的那種板子）做外殼，主要是因為它加工較容易以及強度也夠。另外選擇1mm厚紙板作為內部使用，聖誕樹跟前面的人物都是使用美工刀切割出來的。之後想要嘗試使用雷射切割，應該可以提昇精確度以及讓它更美觀。

製作出來的成品：

前面有一塊透明片，內部聖誕樹上的LED會隨機閃爍，後面有喇叭孔以及電源開關跟歌曲播放按鈕，按不同按鈕會播放不同歌曲，歌曲播放時前面LED燈同時會改變閃爍的節奏。後方打開之後可以看到一堆線路糾纏在一起。為了偷懶，Arduino Nano跟SD Card模組是固定在小型麵包板上，用單芯線連結起來。右方一堆線則是LED的線路，我只把接地端焊在小塊萬用板上然後再接入麵包板，供電端則都是製作杜邦公插頭插進麵包板來連結Arduino。前方控制面板也是切割萬用電路板再焊上switch開關以及微動按鈕，左邊則是電源昇壓模組，負責將鋰電池從3.7V升到5V對其他模組供電，裡面還有一塊聲音放大模組，所以盒子裡總共有：

• Arduino Nano 3.0
• SD Card模組
• 電源昇壓模組
• 聲音放大模組
• 3.7V鋰電池
• 8顆紅綠LED
• 自製控制面板
• 8Ohm/2W小喇叭

說到鋰電池，原本我是使用方形9V乾電池供電，結果發現它的蓄電量太小(好像才100多mAh)，竟然LED閃久一點就沒電了，使用6個1.2V充電電池（7.2V）也太占空間，所以才改用900mAh鋰電池，尺寸比SD卡模組稍大一些，放進去盒子去空間還算寬裕。

這是實際操作影片：

Arduino程式碼可從這裡下載。