激光竖琴控制器开源分享

描述

动机

你知道如何演奏乐器吗？好吧，我当然不会。自从我上中学以来，我一直想学习如何演奏乐器以及如何阅读乐谱。不幸的是，我从来没有机会学习音乐理论。作为一名大四学生，我决定是时候改变这种状况了。我将我对音乐的兴趣和对电子产品的热爱结合到一个激光竖琴控制器中，只需在激光之间挥动手，就可以演奏八度音阶的混合音符！

软件

要使用 PocketBeagle，我需要在 SD 卡上安装 Linux。对于这个项目，我从 BeagleBoard.org 下载了 bone-debian-9.5-iot-armhf-2018-10-07-4gb.img.xz 文件。然后我用这个文件刷新了我的 SD 卡。最后，我将我的 PocketBEagle 连接到 Internet 以实现更有效的集成。以下资源提供了有关如何刷新和连接到 Internet 的很好的教程。

对于这个项目，我还需要加载 Python 和几个库，包括 Adafruit 的 BBIO Python 库和 Threading 库。为确保您已安装 python，请在终端中执行以下操作：

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential python-dev python-setuptools python-pip python-smbus -y

接下来，安装 Python 包管理器：

sudo apt-get install python-pip
sudo apt-get install python3-pip

现在安装 Adafruit BBIO 库：

sudo pip install Adafruit_BBIO

线程库已经在标准库中，无需手动安装。

所有必要的代码都在下面包含的 LaserHarp_main.py 文件中。

原理图、接线

图 1. Fritzing 图

 

STEMMA 扬声器连接：

脉宽调制 --> P2_3

接地 --> 接地

激光二极管连接：

VCC --> 5 伏

接地 --> 接地

光敏电阻 (LDR) 连接：

VCC --> 5 V *使用分压器限制为 1.8V

AIN0 --> P1_19

AIN1 --> P1_21

AIN2 --> P1_23

AIN3 --> P1_25

AIN4 --> P1_27

AIN5 --> P2_35

AIN6 --> P1_2

AIN7 --> P2_36

接地 --> 接地

电子、五金

有四个主要电子元件：Pocketbeagle、激光二极管 (x8)、光敏电阻 (x8) 和扬声器。扬声器连接到 PWM 引脚，并以 50% 的占空比和特定音符的频率接收信号。激光二极管连接到 pocketbeagle 的 SYS VOUT 的 5V 引脚。光敏电阻从施加到 SYS VOUT 的分压器（R2 = 2.2K Ω，R1 = 1K Ω）的输出端获取电压信号。光敏电阻的输出作为模拟输入 (AIN) 传递到 PocketBeagle。如 Fritzing 图所示，三个独立的面包板和跳线用于改进功能。

构建说明

Laser Harp 控制器的卡扣构建外壳由两个 7” x 7” x 2” 盒子组成，使用中间薄板将它们叠放在一起。背面和底部部件保持打开状态，以便于接触电气元件。整个建筑是使用 Epilog Fusion 激光切割机从 5.1 毫米胶合板上切割出来的。胶带用于更好地固定卡扣边缘。用于切割必要部分的 Adob​​e Illustrator 文件附在下面。

图 2. 激光切割卡扣件

 

图 3。分组卡扣件。Bottom Step Box（右和中），Top Full Box（左）和 Extra Pieces（上）。

 

分别组装两个盒子，但不要连接背面或底部部件。如下图所示。

图 4. 构建的顶盒（左）和底阶盒（右）。

 

使用 1 英寸 x 7 英寸的部件将盒子连接在一起，并根据需要使用尽可能多的胶带。使用孔作为指南，将激光二极管放在顶部满盒的孔中，并将光敏电阻放在底部步进盒的孔中。

图 5. 放置在顶盒孔中的激光二极管

 

图 6. 放置在底部阶梯盒孔中的光敏电阻

 

最后，将扬声器放在顶部并在构建中输入面包板。

图 7. 最终构建。编码为播放以下音符以从左到右制作八度音阶：A7、B6、C6、D6、E6、F7、G6、A7。

 

操作说明

1) 按照 Fritzing 图和引脚连接连接组件

2) 将 PocketBeagle 插入电脑

3) 运行 LaserHarp_main.py 代码（如下提供）

4) 放置在所需的激光下

5) 聆听优美的音符！

限制

1) 阻挡激光和声音输出之间有 ~0.5 秒的滞后。

2) 目前，在尝试同时阻挡多个激光时很难区分声音。这很可能是由于低质量的扬声器

3) 光敏电阻对光的响应变化很大

未来的改进

1) 改进的设备外壳

2) 更高质量的扬声器和激光二极管

3) 不要演奏特定的音符，而是尝试演奏不同的歌曲/曲调

4) 使用更高级的音色/音符库