LED 触摸电子琴

《物联网技术》杂志
2021-10-14 21:28
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1作品介绍

由LED构成传感器矩阵,STM32处理器驱动传感器矩阵采集数据,包括位置数据和强度数据,并对采集到的数据进行处理,然后通过串口发送到上位机。上位机接收到来自STM32的数据包并解析出位置以及强度信息之后,通过音频输出对应位置的琴音,并以3D柱状图的形式显示出来,图1所示是其总体方案框图。

图1 系统总体方案框图

图2 硬件框图

2.2软件实现

2技术原理说明2.1硬件实现LED触摸电子琴以ARMCortex-M3内核的STM32F103系列32位微处理器作为核心。处理器集成AD/DA/SPI/I2C模块。传感器矩阵由64个普通发光二极管构成。系统使用四片STM32从机采集LED矩阵传感器数据,并通过I2C协议发送到一片STM32主机上。主机对数据进行处理并打包后,通过串口发送到上位机。图2所示是其硬件框图。


本系统软件使用BS架构编写。服务端软件采用C#语言编写。首先读取串口数据并存入数据缓存池,同时搭建数据服务器实时监控网页端的数据请求。一旦接收到请求,便依次返回缓存池中的数据;若未接到请求,则以新数据替代缓存池中最早的数据,并等待下一次请求。网页端软件使用最新的HTML5编写,以保证显示的流畅性,并使用WebGL进行3D音柱的绘制。BS架构突出性地将硬件系统同互联网结合起来,这样,在免除了用户进行软件下载与安装的繁琐步骤之外,也使得多个硬件系统间可以更方便地通过互联网进行数据交互,在方便了用户使用的同时,也为该系统进一步的发展做好准备。客户端流程图如图3所示,服务端流程图如图4所示。

图3客户端流程图

3作品创新点和前景市场

本作品的创新点如下:

(1)使用LED发光二级管作为传感器,拓展了LED的应用范围。

⑵检测实时性好,并能定量显示触摸、接近距离。

(3)相对于触摸屏,价格更为低廉。

图4  服务端流程图

本系统的应用前景和市场十分看好,目前国内还没有相关技术的应用出现。作为一项低成本传感器应用技术,本产品的市场前景广阔;作为研发雏形,产品的可拓展性非常强。创新性地使用发光二极管作为触摸传感器,极大地降低了产品成本,可实现非接触式的感应并能定量测量接近距离,这是普通触摸屏所不具有的功能,这一特点将成为产品迅速进入市场的一大优势。

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