CN103117056A - 一种led触摸电子琴及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体传感器领域，公开了一种LED触摸电子琴及检测方法，一种LED触摸电子琴，主要包括：微控制器、微控制器内部的AD模数转换模块、若干LED组成的LED矩阵、音频接口、微控制器内部DA数模转换模块。本发明应用“在LED的电路等效模型中，LEDPN结等效电流源的电流会随着LED接受光照强度变化而变化”的原理，将LED组成点阵，检测点阵中的每一个点的光强变化，并让点阵中的每一个点对应一个琴音，在检测到光强变化时通过微控器输出琴音。本发明具有交互性，并弥补了自然光随环境因素变化大不能满足触摸检测要求的缺陷。

Description

一种LED触摸电子琴及检测方法
技术领域
本发明涉及半导体传感器领域，特别涉及一种LED触摸电子琴及检测方法。
背景技术
LED是一种能发光的半导体器件。目前，LED的应用仅限于电子显示屏，只具有显示的功能，不具有可交互性。在LED的电路等效模型中，LED PN结等效电流源的电流会随着LED接受光照强度变化而变化，应用这个原理，将LED组成点阵后，通过检测整个点阵中每个点的光强来判断触摸位置，若使用自然光作为光源，自然光随环境因素变化大，光照强度不能满足触摸检测要求。
发明内容
本发明的目的是：为解决上述现有技术中的技术问题，提供了一种LED触摸电子琴及检测方法，采用LED发光二极管点阵自发光的方案，检测时，只熄灭LED发光二极管点阵中需要检测光强的LED，其余LED处于点亮状态，当触摸时，检测光强的LED发光二极管周围的LED发光二极管发光，光线通过手指反射到检测光强的LED发光二极管，这样循环检测点阵中的每一个点，这样就可以通过LED发光二极管点阵自发光产生光源，实现触摸检测。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种LED触摸电子琴，主要包括：微控制器1、微控制器内部的AD模数转换模块2、若干LED3组成的LED矩阵4、音频接口5、微控制器内部的DA数模转换模块8；
每个LED3的阴极与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚9连接，每个LED3的阳极与微控制器1的普通引脚10连接； AD模数转换模块2与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚9进行功能复用，在AD复用模式下，AD模数转换模块2通过带有AD复用功能的第一引脚9采集外部电压；微控制器1带有AD复用功能的第一引脚9在高阻模式下将引脚悬空，在普通模式下根据程序输出高低电平；音频接口5与微控制器1带有DA复用功能的第二引脚连接；DA数模转换模块8与微控制器1DA复用功能的第二引脚进行功能复用，在DA复用模式下，DA数模转换模块8通过带有DA复用功能的第二引脚输出模拟电压，微控制器1通过程序变换模拟电压，驱动音频接口5，即可输出琴音；
一种LED电子琴的检测方法，使用C语言编写控制程序，检测光强包括以下步骤：
步骤100：将微控制器1连接检测光强的LED3阳极的普通引脚10置为低电平，将微控制器1连接检测光强的LED3阴极的第一引脚9置为高电平；对检测光强的LED3进行反向充电，同时将微控制器1连接其他所有LED3阳极的普通引脚10置为高电平，连接阴极的第一引脚9置为低电平，点亮除检测光强LED3以外的LED3；
步骤200：将微控制器1连接检测光强的LED3阴极的第一引脚9置为高阻状态，使LED3 PN结等效电容7上储存的电荷通过LED PN结等效电流源6释放，延时固定时间，其它LED3处于点亮状态。
步骤300：将微控制器1连接检测光强的LED3阳极的普通引脚10置为低电平，将微控制器1连接检测光强的LED3阴极9的引脚切换为AD复用模式，使用微控制器1内部的AD模数转换模块2检测光强的LED3阴极上的电压值，存储到程序数组中；
步骤400：重复步骤100-300，循环检测LED矩阵4中每一个LED3，检测触摸后识别触摸位置，使用微控制器1内部DA数模转换模块8驱动音频接口5发出触摸位置对应设置的琴音，实现LED触摸电子琴；
由于检测光强的LED3在接受光照时，LED3 PN结等效电流源6的电流会发生改变，在执行步骤200之后LED3 PN结等效电容7上的电荷会通过LED3 PN结等效电流源6释放，LED3 PN结等效电容7上储存的电荷是一定的，延时固定时间后通过检测LED3阴极第一引脚9电压就能判断出PN结等效电流源6的电流大小，从而判断出LED3接受光照的强度。
本发明的有益效果是：本发明应用“在LED的电路等效模型中，LED PN结等效电流源的电流会随着LED接受光照强度变化而变化”的原理，将LED组成点阵，检测点阵中的每一个点的光强变化，并让点阵中的每一个点对应一个琴音，在检测到光强变化时通过微控器输出琴音。本发明具有交互性，并弥补了自然光随环境因素变化大不能满足触摸检测要求的缺陷。
附图说明
图1为本发明一种LED触摸电子琴的硬件框图。
图2为本发明LED检测光强的硬件框图。
图3为本发明LED检测光强的流程图。
图4为本发明LED电路等效模型图。
附图标识：1-微控制器，2-AD模数转换模块，3-LED发光二级管，4-LED矩阵，5-音频接口，6-PN结等效电流源，7-PN结等效电容，8-DA数模转换模块，9-第一引脚，10-普通引脚。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种LED触摸电子琴，主要包括：微控制器1、微控制器内部的AD模数转换模块2、若干LED3组成的LED矩阵4、音频接口5、微控制器内部的DA数模转换模块8；
每个LED3的阴极与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚9连接，每个LED3的阳极与微控制器1的普通引脚10连接； AD模数转换模块2与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚9进行功能复用，在AD复用模式下，AD模数转换模块2通过带有AD复用功能的第一引脚9采集外部电压；微控制器1带有AD复用功能的第一引脚9在高阻模式下将引脚悬空，在普通模式下根据程序输出高低电平；音频接口5与微控制器1带有DA复用功能的第二引脚连接；DA数模转换模块8与微控制器1DA复用功能的第二引脚进行功能复用，在DA复用模式下，DA数模转换模块8通过带有DA复用功能的第二引脚输出模拟电压，微控制器1通过程序变换模拟电压，驱动音频接口5，即可输出琴音；
一种LED电子琴的检测方法，使用C语言编写控制程序，检测光强包括以下步骤：
步骤100：将微控制器1连接检测光强的LED3阳极的普通引脚10置为低电平，将微控制器1连接检测光强的LED3阴极的第一引脚9置为高电平；对检测光强的LED3进行反向充电，同时将微控制器1连接其他所有LED3阳极的普通引脚10置为高电平，连接阴极的第一引脚9置为低电平，点亮除检测光强LED3以外的LED3；
步骤200：将微控制器1连接检测光强的LED3阴极的第一引脚9置为高阻状态，使LED3 PN结等效电容7上储存的电荷通过LED PN结等效电流源6释放，延时固定时间，其它LED3处于点亮状态。
步骤300：将微控制器1连接检测光强的LED3阳极的普通引脚10置为低电平，将微控制器1连接检测光强的LED3阴极9的引脚切换为AD复用模式，使用微控制器1内部的AD模数转换模块2检测光强的LED3阴极上的电压值，存储到程序数组中；
步骤400：重复步骤100-300，循环检测LED矩阵4中每一个LED3，检测触摸后识别触摸位置，使用微控制器1内部DA数模转换模块8驱动音频接口5发出触摸位置对应设置的琴音，实现LED触摸电子琴；
由于检测光强的LED3在接受光照时，LED3 PN结等效电流源6的电流会发生改变，在执行步骤200之后LED3 PN结等效电容7上的电荷会通过LED3 PN结等效电流源6释放，LED3 PN结等效电容7上储存的电荷是一定的，延时固定时间后通过检测LED3阴极第一引脚9电压就能判断出PN结等效电流源6的电流大小，从而判断出LED3接受光照的强度。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种LED触摸电子琴，其特征在于，所述一种LED电子琴主要包括：微控制器（1）、微控制器内部的AD模数转换模块（2）、若干LED（3）组成的LED矩阵（4）、音频接口（5）、微控制器内部的DA数模转换模块（8）；
每个LED（3）的阴极与微控制器（1）带有AD复用功能的第一引脚（9）连接，每个LED（3）的阳极与微控制器（1）的普通引脚（10）连接； AD模数转换模块（2）与微控制器（1）带有AD复用功能的第一引脚（9）进行功能复用，在AD复用模式下，AD模数转换模块（2）通过带有AD复用功能的第一引脚（9）采集外部电压；微控制器（1）带有AD复用功能的第一引脚（9）在高阻模式下将引脚悬空，在普通模式下根据程序输出高低电平；音频接口（5）与微控制器（1）带有DA复用功能的第二引脚连接；DA数模转换模块（8）与微控制器（1）DA复用功能的第二引脚进行功能复用，在DA复用模式下，DA数模转换模块（8）通过带有DA复用功能的第二引脚输出模拟电压，微控制器（1）通过程序变换模拟电压，驱动音频接口（5），即可输出琴音。
2.一种LED电子琴的检测方法，包括以下步骤：
步骤100：将微控制器(1)连接检测光强的LED（3）阳极的普通引脚（10）置为低电平，将微控制器(1)连接检测光强的LED（3）阴极的第一引脚（9）置为高电平；对检测光强的LED（3）进行反向充电，同时将微控制器(1)连接其他所有LED（3）阳极的普通引脚（10）置为高电平，连接阴极的第一引脚（9）置为低电平，点亮除检测光强LED（3）以外的LED（3）；
步骤200：将微控制器（1）连接检测光强的LED（3）阴极的第一引脚（9）置为高阻状态，使LED（3）PN结等效电容（7）上储存的电荷通过LED PN结等效电流源（6）释放，延时固定时间，其它LED（3）处于点亮状态；
步骤300：将微控制器（1）连接检测光强的LED（3）阳极的普通引脚(10)置为低电平，将微控制器（1）连接检测光强的LED（3）阴极的第一引脚(9)切换为AD复用模式，使用微控制器（1）内部的AD模数转换模块（2）检测光强的LED（3）阴极上的电压值，存储到程序数组中；
步骤400：重复步骤100-300，循环检测LED矩阵（4）中每一个LED（3），检测触摸后识别触摸位置，使用微控制器（1）内部DA数模转换模块（8）驱动音频接口（5）发出触摸位置对应设置的琴音，实现LED触摸电子琴；
由于检测光强的LED（3）在接受光照时，LED（3）PN结等效电流源（6）的电流会发生改变，在执行步骤200之后LED（3）PN结等效电容（7）上的电荷会通过LED（3）PN结等效电流源（6）释放，LED（3）PN结等效电容（7）上储存的电荷是一定的，延时固定时间后通过检测LED（3）阴极引脚电压就能判断出PN结等效电流源（6）的电流大小，从而判断出LED（3）接受光照的强度。
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