音乐走廊检测及音频驱动的电路设计【字数：10747】
本课题是一个让走廊提供有趣的音乐体验的装置。主要由单片机Arduino uno R3、行人检测传感模块、音频驱动模块、LED灯带、音频播放模块等模块组成。音乐走廊是一款新型走廊，区别于传统走廊并在其的基础上，以arduino为核心，结合传感器，音频驱动等各种前沿科技，使用者将其安装于走廊之中，当行人身处走廊时，随着行人的移动，可以响起悦耳的音乐，此外，使用者还可以切换至琴键模式，让行人通过自己的脚步，弹奏出美妙的乐曲，能在享受音乐带来的运动快感的同时，自己体验创作的乐趣，在一定程度上给使用者带来人群效益。
目 录
1.引言 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2红外检测国内外发展现状 1
1.3超声波检测国内外发展现状 2
1.4课题研究的应用前景 3
2.设计方案 4
2.1系统设计方案 4
2.1.1核心控制器模块选择 4
2.1.2行人检测模块选择 6
2.2红外检测模块实物图 7
2.3超声波检测模块实物图 7
2.1.3按键模块选择 8
2.1.4电源模块选择 8
2.1.5音频模块的选择 8
2.1.5系统方案总结 9
3.硬件概述及设计 10
3.1主要模块介绍 10
3.1.1系统控制模块 10
3.1.2行人检测模块 11
3.1.3按键模块 13
3.1.4电源模块 14
3.1.5音频模块 14
3.1.6LED模块 15
4.软件设计 16
4.1软件设计流程 16
4.2行人检测模块 16
4.3音频模块 17
4.3.1 音符部分 17
4.2.2 节拍部分 20
5.结语 21
参考文献 22
附录 23
致谢 31
1.引言
1.1课题研究背景及意义
信息高速发展的时代里，越来越多的人们开始热衷于宅在家里，运动变少了，相应的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
身体健康就下降了，身体机能的降低也会导致各种各样的疾病产生。面对这种情况，为了改善人们的生活方式和生活质量，帮助人们增加运动的兴趣，本课题研究了一款音乐装置，将音乐与走廊结合起来，设计一款行人检测及音频驱动的音乐走廊，从而帮助人们喜欢上运动，使得人们能够更加愿意出门，热爱运动，进而加强锻炼，增加身体机能，进而增加健康，减少生病的可能。音乐走廊的想法并非是国内首创，早在2009年，德国大众公司就推出了音乐楼梯，并率先试运行在瑞典首都斯德哥尔摩的地铁站试。大众希望鼓励乘客爬楼梯而不是乘电梯的，所以用音乐楼梯来吸引他们，从而拒绝慵懒，加强锻炼。[1]
本课题设计的音乐走廊，是一款电子装置，它可以给走廊提供一个有趣的音乐体验。这款项目主要由行人检测传感模块、音频驱动模块、LED灯带、音频播放模块等模块组成。区别于传统走廊并在其的基础上，以arduino为核心，结合传感器，音频驱动等各种前沿科技，使用者将其安装于走廊之中，当行人身处走廊时，随着行人的移动，可以响起悦耳的音乐，此外，使用者还可以切换至琴键模式，让行人通过自己的脚步来弹奏出美妙的乐曲，能让行人在享受音乐带来的运动快感的同时，自己体验创作的乐趣，在一定程度上给使用者带来人群效益。
1.2红外检测国内外发展现状
红外线是一种电磁波。在整个电磁波的频谱中，它介于中位可见光和无线电波之间。红外线的波长介于0.75um和1000um之间，通常按波长被人们划分为三个波段，分别为波长为0.753.0微米的近红外，3.020微米的中红外，和远红外，介于201000微米之间。它在应用时，是系统的触觉部分，像人的眼睛、耳朵等感官，外部信息被其感测，并且外界信息被其转化为电信号然后发送到控制设备。
红外光是于1800年被英国Herschel发现的。在十九世纪早期，红外技术开始用于军事领域，红外设备被用于炮兵阵地、勘探船、飞机和其他目标上。世界第二次大战期间，红外变像管出现了，这促进了红外成像技术的发展。德国人安装了红外系统在车辆上，在夜间增加了军事行动的隐蔽性。美国人安装在步枪的红外夜视装置，在夜间，促进正常瞄准射击，减少射击障碍。后来，美国TI公司于1964年研制的热像仪在越南战场被派上用场。
红外检测由于方式的不同，被分为主动探测和被动探测。
主动红外线检测方法是以微处理器为核心，驱动红外发射管发射出红外线，即一系列固定频率的脉冲信号，这些信号在遇到目标时，会产生反射，并回馈，然后接收部分可以接收到反射出的红外信号，红外回波信号被微处理器转换为相应的电信号，再通过后面的电路对这些信号进行处理。它主要被应用于红外汽车防撞系统、红外报警系统、红外通信以及红外测距仪。随着人们的需求的改变以及技术的迅速发展，出现了不同形式的报警系统。后来对红外信号的编码处理，出现了红外通信。到二十世纪六十年代，红外测距仪开始不断发展，常常被应用于城市工程当中。
由于不同物体会向外界辐射出不一样的红外光，其与周围环境的红外光的强度具有一定的差异，被动红外探测方式就是利用这一点，可以获取到检测物的形状、位置以及是否处于运动状态等有用信息。它可以在广泛的范围里被应用到，军事领域的红外侦察、红外搜索跟踪、火力控制等方面需要借助它，民事领域的安防领域也可应用。[2]
1.3超声波检测国内外发展现状
超声波是是一种机械波，与次声波一起，组成了我们所熟知的声波。它的频率比次声波要高，在20KHZ以上，所以不能被我们人耳听见。
超声波是于十九世纪70年代中旬被F.Galton发现的。由于电子技术发展很缓慢，超声波技术也没有得到太大进展。但是在二十世纪初，压电效应和逆压电效应的发现，给超声波的发展带来了很大的突破，在此基础上，人们设计出了压电式超声波换能器。
目 录
1.引言 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2红外检测国内外发展现状 1
1.3超声波检测国内外发展现状 2
1.4课题研究的应用前景 3
2.设计方案 4
2.1系统设计方案 4
2.1.1核心控制器模块选择 4
2.1.2行人检测模块选择 6
2.2红外检测模块实物图 7
2.3超声波检测模块实物图 7
2.1.3按键模块选择 8
2.1.4电源模块选择 8
2.1.5音频模块的选择 8
2.1.5系统方案总结 9
3.硬件概述及设计 10
3.1主要模块介绍 10
3.1.1系统控制模块 10
3.1.2行人检测模块 11
3.1.3按键模块 13
3.1.4电源模块 14
3.1.5音频模块 14
3.1.6LED模块 15
4.软件设计 16
4.1软件设计流程 16
4.2行人检测模块 16
4.3音频模块 17
4.3.1 音符部分 17
4.2.2 节拍部分 20
5.结语 21
参考文献 22
附录 23
致谢 31
1.引言
1.1课题研究背景及意义
信息高速发展的时代里，越来越多的人们开始热衷于宅在家里，运动变少了，相应的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
身体健康就下降了，身体机能的降低也会导致各种各样的疾病产生。面对这种情况，为了改善人们的生活方式和生活质量，帮助人们增加运动的兴趣，本课题研究了一款音乐装置，将音乐与走廊结合起来，设计一款行人检测及音频驱动的音乐走廊，从而帮助人们喜欢上运动，使得人们能够更加愿意出门，热爱运动，进而加强锻炼，增加身体机能，进而增加健康，减少生病的可能。音乐走廊的想法并非是国内首创，早在2009年，德国大众公司就推出了音乐楼梯，并率先试运行在瑞典首都斯德哥尔摩的地铁站试。大众希望鼓励乘客爬楼梯而不是乘电梯的，所以用音乐楼梯来吸引他们，从而拒绝慵懒，加强锻炼。[1]
本课题设计的音乐走廊，是一款电子装置，它可以给走廊提供一个有趣的音乐体验。这款项目主要由行人检测传感模块、音频驱动模块、LED灯带、音频播放模块等模块组成。区别于传统走廊并在其的基础上，以arduino为核心，结合传感器，音频驱动等各种前沿科技，使用者将其安装于走廊之中，当行人身处走廊时，随着行人的移动，可以响起悦耳的音乐，此外，使用者还可以切换至琴键模式，让行人通过自己的脚步来弹奏出美妙的乐曲，能让行人在享受音乐带来的运动快感的同时，自己体验创作的乐趣，在一定程度上给使用者带来人群效益。
1.2红外检测国内外发展现状
红外线是一种电磁波。在整个电磁波的频谱中，它介于中位可见光和无线电波之间。红外线的波长介于0.75um和1000um之间，通常按波长被人们划分为三个波段，分别为波长为0.753.0微米的近红外，3.020微米的中红外，和远红外，介于201000微米之间。它在应用时，是系统的触觉部分，像人的眼睛、耳朵等感官，外部信息被其感测，并且外界信息被其转化为电信号然后发送到控制设备。
红外光是于1800年被英国Herschel发现的。在十九世纪早期，红外技术开始用于军事领域，红外设备被用于炮兵阵地、勘探船、飞机和其他目标上。世界第二次大战期间，红外变像管出现了，这促进了红外成像技术的发展。德国人安装了红外系统在车辆上，在夜间增加了军事行动的隐蔽性。美国人安装在步枪的红外夜视装置，在夜间，促进正常瞄准射击，减少射击障碍。后来，美国TI公司于1964年研制的热像仪在越南战场被派上用场。
红外检测由于方式的不同，被分为主动探测和被动探测。
主动红外线检测方法是以微处理器为核心，驱动红外发射管发射出红外线，即一系列固定频率的脉冲信号，这些信号在遇到目标时，会产生反射，并回馈，然后接收部分可以接收到反射出的红外信号，红外回波信号被微处理器转换为相应的电信号，再通过后面的电路对这些信号进行处理。它主要被应用于红外汽车防撞系统、红外报警系统、红外通信以及红外测距仪。随着人们的需求的改变以及技术的迅速发展，出现了不同形式的报警系统。后来对红外信号的编码处理，出现了红外通信。到二十世纪六十年代，红外测距仪开始不断发展，常常被应用于城市工程当中。
由于不同物体会向外界辐射出不一样的红外光，其与周围环境的红外光的强度具有一定的差异，被动红外探测方式就是利用这一点，可以获取到检测物的形状、位置以及是否处于运动状态等有用信息。它可以在广泛的范围里被应用到，军事领域的红外侦察、红外搜索跟踪、火力控制等方面需要借助它，民事领域的安防领域也可应用。[2]
1.3超声波检测国内外发展现状
超声波是是一种机械波，与次声波一起，组成了我们所熟知的声波。它的频率比次声波要高，在20KHZ以上，所以不能被我们人耳听见。
超声波是于十九世纪70年代中旬被F.Galton发现的。由于电子技术发展很缓慢，超声波技术也没有得到太大进展。但是在二十世纪初，压电效应和逆压电效应的发现，给超声波的发展带来了很大的突破，在此基础上，人们设计出了压电式超声波换能器。
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