“Let It Glow”：一块会唱歌、会发光的披头士 PCB 艺术板

作者：时间：2025-11-17 来源：

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在传统电子项目中，PCB 往往只是承载元件的“电路底板”；但在创客圈，越来越多人开始把 PCB 当作画布，把电子电路和视觉设计结合起来，做成真正意义上的“电子艺术”。

本文介绍的就是这样一个项目——The Beetles PCB ART，作者给它起了一个更有趣的名字：Let It Glow。
它既是一块披头士主题的 PCB 艺术板，又是一台能播放披头士歌曲的音乐播放器，同时还是一盏 RGB 氛围灯。

很难给它一个单一的定义，但它很好地诠释了一个理念：

把电路板变成媒介，用焊盘和阻焊层画画，用芯片和 LED 讲故事。

1. 项目概述：电路 + 音乐 + 艺术的混合体

1.1 功能概览

Let It Glow 的核心特性：

披头士主题 PCB 艺术板：
顶层 PCB 上是 60 年代风格的卡通 Beatles 插画，来源于 Pinterest，经处理后变为 PCB 图形。
音乐播放器：
通过 Raspberry Pi Pico 2 + DFPlayer Mini 播放预存于 SD 卡中的 Beatles 曲目。
RGB 氛围灯：
底板上的 WS2812B RGB LED 从背后照亮上层艺术板，形成四色区域渐变光效。
一体化结构：
PCB 艺术板作为前面板，电子主板与扬声器、电池、充电电源管理全部集成在后侧结构中，可放置在桌面或挂墙。

作者自己也说不太好定义这件作品——既不是单纯的台灯，也不是传统意义的播放器，而是一个“电子艺术 + 互动音乐盒”式的混合创作。

2. 材料与硬件清单

项目核心器件如下：

主控与存储

Raspberry Pi Pico 2（RP2040 系列微控制器板）
Micro SD 卡（音乐文件存储）

音频部分

DFPlayer Mini 音频模块
扬声器（与 DFPlayer 直接连接）

显示与光效

多个 WS2812B RGB LED（数字可编程灯珠，串联构成灯带/灯圈）
SMD 指示 LED（0805 封装）

电源与充电管理

IP5306 电源管理芯片（锂电升压 + 充电管理）
锂电池（原计划 18650，最终使用 14500 3.7V，容量约 600mAh）
USB Type-C 接口（充电与供电）
去耦电容：10 μF（1206）、100 nF（0603）

控制与交互

下一曲
音量加
音量减
电源/模式（硬件侧）
4×4 轻触按键（4 个），用于：

结构与连接件

定制 PCB（主板 + 前艺术层 PCB）
3D 打印外壳（Fusion 设计）
M2.5 螺丝、M2.5 铜柱、CON5 连接头（自制公/母头组合）

3. PCB 艺术：从画到板的“视觉电路”

3.1 PCB Art 的个人演化

作者本身是喜欢绘画的，于是开始尝试把艺术和电子结合在 PCB 上：

早期项目：Flux Capacitor（回到未来中的通量电容）发光板
后续项目：Pandacorn（独角兽熊猫）、Halo、进击的巨人主题板、心形 Badge、R2-D2 等
技术手法：

利用顶/底层阻焊层开窗控制透光区域
把 LED 放在板底，通过双层开窗让光直接透过插画区域
利用铜箔 + 阻焊颜色对比，做“线稿 + 阴影效果”

这些经验最终沉淀为当前 Beatles 主题板的设计方法。

3.2 Beatles 主题前板设计思路

在 Pinterest 上寻找符合风格的 Beatles 卡通图
将图片导出，并根据 PCB 尺寸缩放
转换格式：JPG → 黑白单色 BMP，方便导入 PCB CAD
在 PCB 软件中作为 Logo 导入，映射到顶层铜/阻焊：

黑色区域：转为铜层/金属图形，用于“挡光”与线条表现
白色区域：作为阻焊开窗，形成透光孔洞

同样的开窗在底层也做一份，使 RGB LED 的光可以穿透整块板

结果就是：RGB LED 在主板上，下方发光；上层艺术板通过控制“哪里遮光、哪里透光”，把导线和阻焊变成“画面的一部分”。

4. 3D 结构与工业设计：把艺术板装进一个完整的设备里

在开始绘制 PCB 之前，作者先在 Fusion 360 中构建了整个装置的 3D 模型。这一步尤其重要，原因有两点：

结构定尺寸，反推 PCB 尺寸与布局：

扬声器位置决定 PCB 面积与开孔位置
锂电池、Type-C 口、按钮位置共同影响主板形状

声学与机械结合考虑：

扬声器需要稳定支撑
出音孔、腔体体积直接影响音质

3D 模型完成后，再生成外壳 STL 文件，通过 3D 打印出整套外壳，使 PCB 与外壳高度贴合，形成一个完整的“桌面设备”。

5. PCB 设计：主板 + 艺术板双板结构

整个电路系统分为两块 PCB：

Main Board（主板）： 承载所有电子功能（Pico、DFPlayer、IP5306、RGB、按键、电源接口等）
Front Art Layer（前艺术板）： 主要是插画和按键，做可视化 + 透光面板

5.1 主板电路结构

主控与音频通信

Raspberry Pi Pico 2 作为核心控制器
DFPlayer Mini 的 RX/TX 与 Pico 的 GPIO（如例程中 7、8）通过软串口通信
Pico 控制音量、曲目切换，根据 DFPlayer 状态做后续控制

按键接口

GPIO12：下一曲按键
GPIO13：音量加
GPIO14 / 15：音量减 / 备用（不同实现可能略有差异）

使用一个 CON5 连接器将前板按键引出至 Pico 的 GPIO：
按键采用 INPUT_PULLUP，默认高电平，按下接地，逻辑简单可靠

RGB 灯效

使用 24 颗 WS2812B 串联，构成 LED 环或灯条
第一个 LED 的 DIN 接 Pico 的 GPIO0
所有 LED 的 VCC 接 5V，GND 接地
每颗 LED 就近放置一个去耦电容（10 μF + 100 nF 组合），保证电源稳定

电源管理

从 3.7V 锂电升压至 5V
充电管理与充电指示
欠压/过压保护

IP5306 负责：
14500 锂电池直接焊接到 PCB 的电池焊盘

6. PCB 制造与 DFM 检查（简要）

电路设计完成后，导出 Gerber 文件，提交 PCB 厂生产。
在实际工程中，作者使用了 HQDFM 这类 Gerber 查看与 DFM 分析工具，提前检查：

阻焊开窗是否正确
过孔与焊盘尺寸是否符合工艺
器件间间距是否足够

这种“自检 + 厂家 DFM”的组合，可以在打样前发现一部分潜在问题，减少返工。

7. 主板装配：从焊膏到可工作的电路系统

7.1 SMD 器件贴装与回流

使用针筒将焊膏（63/37 Sn/Pb）点涂到每个 SMD 焊盘
使用镊子放置：

WS2812B RGB LED
IP5306 电源管理芯片
配套的电阻、电容等

将 PCB 放至加热板或小型回流台上，加热至约 200°C 左右，使焊膏熔化并重新固化，完成所有贴片器件焊接

7.2 通孔器件焊接

从 PCB 顶面插入：

Raspberry Pi Pico 的母排针
DFPlayer Mini 的母排针
Type-C 接口
自制 CON5 连接头
电感与部分大封装器件

翻转 PCB，使用电烙铁逐个焊接通孔焊点，保证机械与电气连接可靠
最后，将 Pico 与 DFPlayer 插入对应母座，主板装配完成

8. RGB 灯效测试代码解析

主板装好后，第一件事不是直接播放音乐，而是先验证 RGB 灯带是否工作正常。测试代码基于 Adafruit NeoPixel 库：

#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#ifdef __AVR__
#include <avr/power.h>
#endif

#define PIN        0
#define NUMPIXELS  25    // 实际可根据板上 LED 数调整

Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

#define DELAYVAL 100

void setup() {
#if defined(__AVR_ATtiny85__) && (F_CPU == 16000000)
  clock_prescale_set(clock_div_1);
#endif
  pixels.begin();
}

void loop() {
  pixels.clear();
  for (int i = 0; i < NUMPIXELS; i++) {
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 150, 0));  // 绿色
    pixels.show();
    delay(DELAYVAL);
  }
}

测试点：

数据线是否正确连接到第一个 WS2812 的 DIN
5V 电源是否能稳定驱动全部 LED
是否存在“半条灯不亮”之类的焊接或布线问题

看到 LED 按预期逐个点亮，就说明整个 RGB 子系统工作正常。

9. 前艺术层装配与扬声器、电池集成

9.1 艺术板按键焊接

前艺术板上包含 4 个 4×4 轻触开关：

将按键插入 PCB 指定孔位
翻面后逐个焊接，保证按键平整、牢固
按键引脚通过 CON5 接头与主板的对应 GPIO 相连

9.2 扬声器接线

扬声器正极 → DFPlayer 的 Speaker 1 引脚
扬声器负极（GND）→ DFPlayer 的 Speaker 2 引脚

DFPlayer 内置功放，这种接法形成一个简易单声道音频通路，不需要额外功放。

9.3 电池接入

原本计划使用 18650，但出于体积考虑改用 14500 电池
两者标称电压同为 3.7V，14500 体积更小但容量约减半
电池正负极直接焊接到板载电池焊盘，经 IP5306 升压与充电管理

10. 主控代码解析：音乐控制 + LED 氛围

这是项目中最核心的一段代码（简化整理后）：

#include <SoftwareSerial.h>
#include <DFRobotDFPlayerMini.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

SoftwareSerial mySerial(7, 8); // RX, TX
DFRobotDFPlayerMini myDFPlayer;

const int totalSongs = 4;
int currentSong = 1;
int currentVolume = 20;

// 按键引脚
const int nextPin    = 12;
const int volUpPin   = 13;
const int volDownPin = 14;

// LED 配置
#define LED_PIN     0
#define LED_COUNT   24
Adafruit_NeoPixel strip(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(9600);

  pinMode(nextPin,    INPUT_PULLUP);
  pinMode(volUpPin,   INPUT_PULLUP);
  pinMode(volDownPin, INPUT_PULLUP);

  strip.begin();
  strip.show();

  if (!myDFPlayer.begin(mySerial)) {
    Serial.println("DFPlayer Mini not found");
    while (true);
  }

  myDFPlayer.volume(currentVolume);
  delay(1000);
  myDFPlayer.play(currentSong);
  updateLEDs();
}

void loop() {
  // 歌曲播放结束自动切下一曲
  if (myDFPlayer.available()) {
    uint8_t type = myDFPlayer.readType();
    if (type == DFPlayerPlayFinished) {
      currentSong++;
      if (currentSong > totalSongs) currentSong = 1;
      myDFPlayer.play(currentSong);
    }
  }

  // 长按切歌
  static unsigned long nextPressStart = 0;
  if (digitalRead(nextPin) == LOW) {
    if (nextPressStart == 0) nextPressStart = millis();
    if (millis() - nextPressStart >= 1000) {
      currentSong++;
      if (currentSong > totalSongs) currentSong = 1;
      myDFPlayer.play(currentSong);
      nextPressStart = 0;
      while (digitalRead(nextPin) == LOW); // 等待松开
    }
  } else {
    nextPressStart = 0;
  }

  // 音量加
  if (digitalRead(volUpPin) == LOW) {
    delay(200);
    if (currentVolume < 30) currentVolume++;
    myDFPlayer.volume(currentVolume);
    while (digitalRead(volUpPin) == LOW);
  }

  // 音量减
  if (digitalRead(volDownPin) == LOW) {
    delay(200);
    if (currentVolume > 0) currentVolume--;
    myDFPlayer.volume(currentVolume);
    while (digitalRead(volDownPin) == LOW);
  }
}

void updateLEDs() {
  for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) {
    if (i < 6) {
      strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 255, 0));   // 黄色
    } else if (i < 12) {
      strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 0, 128));   // 品红
    } else if (i < 18) {
      strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 255, 255));   // 青蓝
    } else {
      strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 255, 0));     // 绿色
    }
  }
  strip.show();
}