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摘 要

本设计利用超声波检测模块实现一款用手势演奏音乐的游戏系统的硬件系统设计。该系统可根据LED灯的提示，挥舞手臂实现音乐的演奏，并对演奏效果进行打分，实现在音乐中玩游戏，在游戏中玩音乐的功能。

本文主要介绍以stm32单片机为核心可以实现超声波手势音乐游戏的控制。整个电路采用模块化设计，由稳压模块、液晶显示模块、超声波模块、扬声器模块、JLINK模块、 FLASH模块、MP3模块、以及滤波电路组成，本文对各个模块进行了详细的介绍。用LCD液晶显示器配合美妙的音乐进行显示。该系统硬件结构简单、工作可靠,有良好的灵敏度。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

关键词：超声波传感器 单片机 LED液晶

Ultrasonic gesture music game hardware system design

ABSTRACT

This design uses ultrasonic detector module to design a hardware system to play music with gestures game system. The system can follow the prompts to LED lights, waving arms to achieve the music playing, and playing effect scoring, playing games to achieve in music, playing music features in the game.

This paper introduces the stm32 microcontroller core can control the ultrasonic gestures music game. The entire circuit is modular in design, the voltage regulator module, LCD module, ultrasonic module, speaker module, JLINK modules, FLASH module, MP3 module, and filter circuit, with LCD display with wonderful music for display. The system is simple hardware structure, reliable operation, good sensitivity. On this basis, the overall design scheme of the system, and finally through the various hardware and software modules. Accompanied by the relevant part of the hardware schematics, program flow.

Keywords: Ultrasonic sensors; microcontroller; LED LCD;

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1选题背景与研究意义 1

1.2 超声波手势音乐游戏硬件设计的总体介绍 1

1.3声波传感器的发展前景 3

第二章 超声波手势音乐游戏硬件设计 4

2.1 超声波传感器概述 4

2.2 超声波传感器工作原理 5

2.3超声波传感器系统构成 6

2.4超声波发射电路 6

2.5超声波检测接收电路 7

2.6温度补偿电路 7

2.7超声波接收传感器 8

2.8 STM32F107vc6单片机 9

2.8.1STM32F107vc6基本参数 9

2.8.2STM32F107VCT6信息 10

第三章 超声波手势音乐游戏硬件电路模块 12

3.1 J-LINK仿真器模块 12

3.2TFT LCD 13

3.2.1 TFT型液晶显示器结构 13

3.2.2 TFT型液晶显示器原理 14

3.3 ISD4004模块 14

3.3.1 ISD4004简述 14

3.4 FLASH模块 15

3.5串口MP3模块 16

第四章 硬件开发平台及工具介绍 17

4.1 Altium Designer软件的介绍 17

4.1.1 PCB板的分类 17

4.1.2 PCB板电源、地线的设计 17

4.1.3模拟电路印制电路板信号线的合理布局 18

4.1.4印刷电路板设计应充分考虑到焊盘孔径的大小 19

4.2 PCB板器件排布和布线规则 19

4.3 PCB板的布局 20

4.4 小器件放置 20

4.5 印制线路板的走线 20

第五章 系统调试与结果 22

结束语 23

参考文献 24

致谢 26

附录：主控板原理图及PCB图 27

第一章 绪论

1.1选题背景与研究意义

超声波传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机技术相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。比如温度传感器、光电传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外传感器、压力传感器等等，其中，超声波传感器在测量方面有着广泛、普遍的应用。利用单片机控制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且测量精度较高。^[1]

1.2 超声波手势音乐游戏硬件设计的总体介绍

根据超声波手势音乐游戏软件系统的硬件设计，其功能分为：稳压模块、液晶显示模块、超声波模块、扬声器模块、JLINK模块、 FLASH模块、MP3模块、以及滤波电路。

程序流程：首先实现配置初始化，根据触屏提示选择游戏模式，然后选择开始按钮进入游戏界面，根据LED灯的指示在相应的传感器上方作出响应，根据是否捕获到上升沿决定是否播放音乐系统主流程图如图1-1所示。^[2]、

超声波手势音乐游戏模式可分为旋律模式和自由模式。

旋律模式：功能选择旋律模式进入游戏界面后，根据每个超声波传感器所对应的每个LED亮时的提示，给超声波传感器一个相应信号，经过软件处理，语音芯片会发出相应的音符，整个过程结束就会演奏一首完整的歌曲。

自由模式：功能选择自由模式进入游戏界面后，给每个传感器一个响应信号后，与之相对应的LED会发光，经软件处理后语音芯片会发出相应的音符，连续动作，音符会按照游戏者的意思演奏出一首音乐，演奏者可以尽情的发挥自己的才艺，自己编曲并演奏出来。

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