激光豎琴控制器開源分享

描述

動機

你知道如何演奏樂器嗎？好吧，我當然不會。自從我上中學以來，我一直想學習如何演奏樂器以及如何閱讀樂譜。不幸的是，我從來沒有機會學習音樂理論。作為一名大四學生，我決定是時候改變這種狀況了。我將我對音樂的興趣和對電子產品的熱愛結合到一個激光豎琴控制器中，只需在激光之間揮動手，就可以演奏八度音階的混合音符！

軟件

要使用 PocketBeagle，我需要在 SD 卡上安裝 Linux。對于這個項目，我從 BeagleBoard.org 下載了 bone-debian-9.5-iot-armhf-2018-10-07-4gb.img.xz 文件。然后我用這個文件刷新了我的 SD 卡。最后，我將我的 PocketBEagle 連接到 Internet 以實現更有效的集成。以下資源提供了有關如何刷新和連接到 Internet 的很好的教程。

對于這個項目，我還需要加載 Python 和幾個庫，包括 Adafruit 的 BBIO Python 庫和 Threading 庫。為確保您已安裝 python，請在終端中執(zhí)行以下操作：

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

接下來，安裝 Python 包管理器：

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

現在安裝 Adafruit BBIO 庫：

sudo pip install Adafruit_BBIO

線程庫已經在標準庫中，無需手動安裝。

所有必要的代碼都在下面包含的 LaserHarp_main.py 文件中。

原理圖、接線

圖 1. Fritzing 圖

?

STEMMA 揚聲器連接：

脈寬調制 --> P2_3

接地 --> 接地

激光二極管連接：

VCC --> 5 伏

接地 --> 接地

光敏電阻 (LDR) 連接：

VCC --> 5 V *使用分壓器限制為 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

電子、五金

有四個主要電子元件：Pocketbeagle、激光二極管 (x8)、光敏電阻 (x8) 和揚聲器。揚聲器連接到 PWM 引腳，并以 50% 的占空比和特定音符的頻率接收信號。激光二極管連接到 pocketbeagle 的 SYS VOUT 的 5V 引腳。光敏電阻從施加到 SYS VOUT 的分壓器（R2 = 2.2K Ω，R1 = 1K Ω）的輸出端獲取電壓信號。光敏電阻的輸出作為模擬輸入 (AIN) 傳遞到 PocketBeagle。如 Fritzing 圖所示，三個獨立的面包板和跳線用于改進功能。

構建說明

Laser Harp 控制器的卡扣構建外殼由兩個 7” x 7” x 2” 盒子組成，使用中間薄板將它們疊放在一起。背面和底部部件保持打開狀態(tài)，以便于接觸電氣元件。整個建筑是使用 Epilog Fusion 激光切割機從 5.1 毫米膠合板上切割出來的。膠帶用于更好地固定卡扣邊緣。用于切割必要部分的 Adob??e Illustrator 文件附在下面。

圖 2. 激光切割卡扣件

?

圖 3。分組卡扣件。Bottom Step Box（右和中），Top Full Box（左）和 Extra Pieces（上）。

?

分別組裝兩個盒子，但不要連接背面或底部部件。如下圖所示。

圖 4. 構建的頂盒（左）和底階盒（右）。

?

使用 1 英寸 x 7 英寸的部件將盒子連接在一起，并根據需要使用盡可能多的膠帶。使用孔作為指南，將激光二極管放在頂部滿盒的孔中，并將光敏電阻放在底部步進盒的孔中。

圖 5. 放置在頂盒孔中的激光二極管

?

圖 6. 放置在底部階梯盒孔中的光敏電阻

?

最后，將揚聲器放在頂部并在構建中輸入面包板。

圖 7. 最終構建。編碼為播放以下音符以從左到右制作八度音階：A7、B6、C6、D6、E6、F7、G6、A7。

?

操作說明

1) 按照 Fritzing 圖和引腳連接連接組件

2) 將 PocketBeagle 插入電腦

3) 運行 LaserHarp_main.py 代碼（如下提供）

4) 放置在所需的激光下

5) 聆聽優(yōu)美的音符！

限制

1) 阻擋激光和聲音輸出之間有 ~0.5 秒的滯后。

2) 目前，在嘗試同時阻擋多個激光時很難區(qū)分聲音。這很可能是由于低質量的揚聲器

3) 光敏電阻對光的響應變化很大

未來的改進

1) 改進的設備外殼

2) 更高質量的揚聲器和激光二極管

3) 不要演奏特定的音符，而是嘗試演奏不同的歌曲/曲調

4) 使用更高級的音色/音符庫

?