LED 觸摸電子琴

1作品介紹

由LED構(gòu)成傳感器矩陣，STM32處理器驅(qū)動(dòng)傳感器矩陣采集數(shù)據(jù)，包括位置數(shù)據(jù)和強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過串口發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)接收到來(lái)自STM32的數(shù)據(jù)包并解析出位置以及強(qiáng)度信息之后，通過音頻輸出對(duì)應(yīng)位置的琴音，并以3D柱狀圖的形式顯示出來(lái)，圖1所示是其總體方案框圖。

圖1 系統(tǒng)總體方案框圖

圖2 硬件框圖

2.2軟件實(shí)現(xiàn)

2技術(shù)原理說明2.1硬件實(shí)現(xiàn)LED觸摸電子琴以ARMCortex-M3內(nèi)核的STM32F103系列32位微處理器作為核心。處理器集成AD/DA/SPI/I2C模塊。傳感器矩陣由64個(gè)普通發(fā)光二極管構(gòu)成。系統(tǒng)使用四片STM32從機(jī)采集LED矩陣傳感器數(shù)據(jù)，并通過I2C協(xié)議發(fā)送到一片STM32主機(jī)上。主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并打包后，通過串口發(fā)送到上位機(jī)。圖2所示是其硬件框圖。

本系統(tǒng)軟件使用BS架構(gòu)編寫。服務(wù)端軟件采用C#語(yǔ)言編寫。首先讀取串口數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)緩存池，同時(shí)搭建數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)頁(yè)端的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。一旦接收到請(qǐng)求，便依次返回緩存池中的數(shù)據(jù)；若未接到請(qǐng)求，則以新數(shù)據(jù)替代緩存池中最早的數(shù)據(jù)，并等待下一次請(qǐng)求。網(wǎng)頁(yè)端軟件使用最新的HTML5編寫，以保證顯示的流暢性，并使用WebGL進(jìn)行3D音柱的繪制。BS架構(gòu)突出性地將硬件系統(tǒng)同互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái),這樣，在免除了用戶進(jìn)行軟件下載與安裝的繁瑣步驟之外，也使得多個(gè)硬件系統(tǒng)間可以更方便地通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,在方便了用戶使用的同時(shí)，也為該系統(tǒng)進(jìn)一步的發(fā)展做好準(zhǔn)備。客戶端流程圖如圖3所示，服務(wù)端流程圖如圖4所示。

圖3客戶端流程圖

3作品創(chuàng)新點(diǎn)和前景市場(chǎng)

本作品的創(chuàng)新點(diǎn)如下：

(1)使用LED發(fā)光二級(jí)管作為傳感器，拓展了LED的應(yīng)用范圍。

⑵檢測(cè)實(shí)時(shí)性好，并能定量顯示觸摸、接近距離。

(3)相對(duì)于觸摸屏，價(jià)格更為低廉。

圖4  服務(wù)端流程圖

本系統(tǒng)的應(yīng)用前景和市場(chǎng)十分看好，目前國(guó)內(nèi)還沒有相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)。作為一項(xiàng)低成本傳感器應(yīng)用技術(shù)，本產(chǎn)品的市場(chǎng)前景廣闊；作為研發(fā)雛形，產(chǎn)品的可拓展性非常強(qiáng)。創(chuàng)新性地使用發(fā)光二極管作為觸摸傳感器，極大地降低了產(chǎn)品成本，可實(shí)現(xiàn)非接觸式的感應(yīng)并能定量測(cè)量接近距離，這是普通觸摸屏所不具有的功能，這一特點(diǎn)將成為產(chǎn)品迅速進(jìn)入市場(chǎng)的一大優(yōu)勢(shì)。

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