3.1　功能及总体设计

本项目利用超声波和蓝牙模块，通过改变障碍物与传感器之间的距离，形成虚拟琴键，完成乐器的基本功能。并与手机蓝牙相连，使用手机控制设备播放固定音乐，实现发光蓝牙音响功能。主要是将手机与蓝牙模块相连：手机下载串口助手，与蓝牙配对并成功连接，利用“蓝牙串口SPP”发送指令。控制乐光宝盒的状态：手动演奏，遥控播放既定曲目，或者待机。当传感器探测到一个范围内，扬声器就发出一个相应的音调；探测到另一个范围内，扬声器就会发出另一个音调。同时，利用不同的RGB颜色配比，使不同的LED发出不同颜色的光。光线在镜子（底板）与单透膜（贴在外壳上）之间无限反射，实现“时空隧道”。同时，设备与手机蓝牙相连，通过手机控制设备放出固定音乐，伴随LED发出不同颜色的光。

要实现上述功能需将作品分成四部分进行设计，即输入部分、处理部分、传输部分和输出部分。输入部分选用了一个简易实用的超声波测距模块，固定在面包板上。用传感器测量超声波碰到障碍物再返回的时间。处理部分主要通过C++程序实现，将时间数据转化为距离数据。Arduino主芯片收到信息后，用公式计算出障碍物与传感器之间的距离（公式：距离=时间×音速（340m/s）/2）。信号传输部分利用Arduino开发板按照不同的距离，主芯片发出不同频率的脉冲，使扬声器发出不同的音调、不同的LED发出不同颜色的光。输出部分使用LED和扬声器实现。

图3-1　整体框架图

1. 整体框架图

整体框架如图3-1所示。

2. 系统流程图

系统流程如图3-2所示。

图3-2　系统流程图

通过手机端发送数据，控制设备的状态。当从手机端输入“a”时，启动手动演奏模式，利用超声波模块测距，改变障碍物与模块间的距离，控制扬声器、LED分别发出不同的音调和颜色；当从手机端输入“b”时，设备进入自动播放模式，播放既定曲目，伴随LED闪烁；当输入其他指令时，设备进入待机状态，不启动。

3. 总电路图

总电路如图3-3所示，引脚连接如表3-1所示。

图3-3　总电路图

表3-1　引脚连接表