RGB 32 频段音频频谱可视化器：Arduino Nano 驱动 WS2812B 8×32 LED 矩阵

核心硬件清单

• Arduino Nano R3 ×1
• WS2812B 8×32 RGB LED 矩阵（256 颗） ×1
• 音频输入电路： 3.5mm 音频插座或 RCA 座子、屏蔽线
• 电阻： 4.75 kΩ ×3、100 kΩ ×2、10 kΩ ×1、390 Ω ×1（数据线串联保护）
• 电容： 100 nF ×2（去耦）、1000 µF/16V ×1（大容量滤波）
• 按键开关 12mm ×1（切换配色模式）
• 4×6 cm 万用板 ×1、外部 5V/2A 电源（矩阵全亮峰值 > 2.5A）

工具需求

• 电烙铁、焊锡、3.5mm 音频分线线（一分二，一路听一路分析）

项目来源与改进

本项目移植自 Shajeeb 的 32-Band Audio Spectrum Visualizer Analyzer（基于 MAX7219 单色点阵）。核心改进：

1. 将驱动层改为 Adafruit NeoPixel 兼容 WS2812B RGB 矩阵。
2. 增加 输入保护二极管（5V 线串联），防止矩阵反向供电烧坏 Nano。
3. 数据线串联 390 Ω 电阻抑制反射，1000 µF 电容 稳定供电。
4. 加入 32 段均衡器曲线（eq[32]），抑制 PC 声卡低频过强、高频偏弱问题。
5. 提供 7 种配色模式（按键循环切换），含列/行渐变、峰值白光等。

硬件组装要点

• 音频信号线必须用屏蔽线，屏蔽层单端接地，防嗡嗡声。
• Nano 到矩阵数据线尽量短（< 10 cm），减少信号衰减。
• 矩阵供电正负极分别从电源引出粗线，不要 经过 Nano 供电。
• 原型板布局见附件原理图与实物图。

核心算法流程

1. ADC 自由运行采样： 配置 ADCSRA=0xE5（预分频 32，约 38 kHz 采样率），ADMUX 选 A0 外部参考。
2. 64 点 FFT： arduinoFFT 库完成加窗、FFT、幅度计算。
3. 频段合并： 32 个显示列对应 FFT 前 32 个频率桶，每桶平均 2 个 FFT bin。
4. 均衡器修正： data_avgs[i] = data_avgs[i] * eq[i] / 100。
5. 映射到 0~8 行： map(value, 0, 80, 0, 8)，峰值保持并每帧衰减 1 格。
6. 矩阵映射： GetLedFromMatrix(x,y) 处理蛇形布线（零号 LED 在右下角，偶列向上、奇列向下）。
7. 配色： Wheel() 生成 HSV→RGB，colors[mode][row] 定义各模式调色板。

关键代码片段

#define SAMPLES 64
#define xres 32
#define yres 8
#define ledPIN 6
#define NUM_LEDS (xres * yres)
#define BRIGHTNESS 32   // 建议 32~64，>100 发黄需改供电点

bool EQ_ON = true;
byte eq[32] = {50,55,60,70,75,80,85,95,100,100,100,100,100,100,100,100,
               100,100,100,100,100,100,100,100,115,125,140,160,185,200,225,255};

byte colors[7][8] = {
  {170,160,150,140,130,120,1,1},   // 模式0：暖色→峰值白
  {1,5,10,15,20,25,90,90},          // 模式1：冷色→峰值蓝
  {90,85,80,75,70,65,1,1},          // 模式2：青绿→峰值白
  {90,90,90,30,30,30,1,1},          // 模式3：单色蓝→峰值白
  {170,160,150,140,130,120,0,0},    // 模式4：自定义峰值色(0=白)
  {170,160,150,140,130,120,1,1},    // 模式5：按列变色
  {170,160,150,140,130,120,1,1}     // 模式6：按行变色
};

void setup() {
  pixel.begin(); pixel.setBrightness(BRIGHTNESS);
  ADCSRA = 0b11100101; ADMUX = 0b00000000;
}

void loop() {
  // 1. 采样 64 点
  for(int i=0;i