CN110570832B

CN110570832B - 一种物联网空气电子琴

Info

Publication number: CN110570832B
Application number: CN201910930559.7A
Authority: CN
Inventors: 海克洪; 王迎曙
Original assignee: Hubei Meihe Yisi Education Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Meihe Yisi Digital Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2039-09-29
Also published as: CN110570832A

Abstract

本发明提供了一种物联网空气电子琴，包括处理器、无线传输单元、语音播放单元及空间测距单元，无线传输单元、语音播放单元及空间测距单元均分别与处理器电连接，无线传输单元适于与移动终端相连，其中：空间测距单元用于测量目标与电子琴之间的距离；处理器用于根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符；语音播放单元用于播放对应的音符；处理器还用于若无线传输单元与移动终端之间处于连接状态，则选择联机播放模式；若无线传输单元与移动终端之间处于断开状态，则选择单机播放模式。本发明的物联网空气电子琴提供了联机播放模式和单机播放模式两种播放模式，可满足多种应用场景，提升用户体验。

Description

一种物联网空气电子琴

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体而言，涉及一种物联网空气电子琴。

背景技术

随着电子乐器的发展，一种俗称为“电子琴”的电子合成乐器备受青睐，越来越多的人将其作为幼年综合素质发展的重要娱乐工具和学习工具。电子琴采用大规模集成电路，大多配置声音记忆存储器，用于存放音符或各类乐器的真实声音波形并在演奏的时候输出。

现如今，电子琴衍生出了各种样式，空气电子琴便是其中之一。空气电子琴通常是通过人体手部与电子琴的距离来控制电子琴发声，具有良好的趣味性。然而，现有的空气电子琴大都为电子琴本体发声，适合用户在空气电子琴附近演奏且在空气电子琴附近倾听，当涉及一个用户演奏、其他用户在房间倾听等应用场景时，传统的空气电子琴无法满足需求；且电子琴的音质不佳，无法达到大部分音频设备的播放水准，无法满足对音质有较高要求的用户。

发明内容

本发明解决的问题是：传统的空气电子琴无法满足一个用户演奏、其他用户在房间倾听的应用场景。

为解决上述问题，本发明提供一种物联网空气电子琴，包括处理器、无线传输单元、语音播放单元及空间测距单元，所述无线传输单元、所述语音播放单元及所述空间测距单元均分别与所述处理器电连接，所述无线传输单元适于与移动终端相连，其中：

所述空间测距单元用于测量目标与电子琴之间的距离；

所述处理器用于根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符；

所述语音播放单元用于播放所述对应的音符；

所述处理器还用于若所述无线传输单元与所述移动终端之间处于连接状态，则选择联机播放模式；若所述无线传输单元与所述移动终端之间处于断开状态，则选择单机播放模式。

可选的，所述联机播放模式包括移动终端播放和电子琴播放两种方式。

可选的，所述处理器中，根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符，包括：

设定多个距离区间和每个距离区间与每个音符的一一对应关系；

获取目标与电子琴之间的距离；

判断目标与电子琴之间的距离所处的距离区间；

根据所述对应关系确定目标与电子琴之间的距离所处的距离区间对应的音符。

可选的，目标与电子琴之间的距离越远，目标与电子琴之间的距离所处的距离区间的长度越长。

可选的，所述物联网空气电子琴还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述处理器电连接，所述处理器还用于根据环境温湿度对所述距离进行补偿运算。

可选的，所述物联网空气电子琴还包括显示屏，所述显示屏与所述处理器电连接，用于显示所述距离和/或音符数据。

可选的，所述空间测距单元测量距离的方式包括超声波测距和雷达测距。

可选的，所述空间测距单元用于测量位于其正前方的目标与电子琴之间的距离。

相对于现有技术，本发明所述的物联网空气电子琴具有以下优势：

(1)本发明所述的物联网空气电子琴提供了联机播放模式和单机播放模式两种播放模式，可满足多种应用场景，提升用户体验；且根据无线传输单元与移动终端的连接状态选择播放模式，***可自动识别并进行选择，无需用户操作，使用更加方便、更加人性化；

(2)联机播放模式包括移动终端播放和电子琴播放两种方式，用户可在联机播放模式下一次性完成改变距离、音符对应关系及选择电子琴播放方式两个目的，无需进行模式切换，使用更加方便；

(3)本发明中目标与电子琴之间的距离越远，目标与电子琴之间的距离所处的距离区间的长度越长，可弥补因测距误差导致的音符不准的情况，空气电子琴的性能更佳。

附图说明

图1为本发明实施例所述的物联网空气电子琴的结构框图；

图2为本发明实施例所述的根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符的步骤流程图。

附图标记说明：

10-处理器；20-无线传输单元；30-语音播放单元；40-空间测距单元；50-温湿度传感器；60-显示屏。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，其为本实施例中物联网空气电子琴的结构框图；其中，所述物联网空气电子琴包括处理器10、无线传输单元20、语音播放单元30及空间测距单元40，所述无线传输单元20、所述语音播放单元30及所述空间测距单元40均分别与所述处理器10电连接，所述无线传输单元20适于与移动终端相连，其中：

所述空间测距单元40用于测量目标与电子琴之间的距离；

所述处理器10用于根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符；

所述语音播放单元30用于播放所述对应的音符；

所述处理器10还用于若所述无线传输单元20与所述移动终端之间处于连接状态，则选择联机播放模式；若所述无线传输单元20与所述移动终端之间处于断开状态，则选择单机播放模式。

其中，所述目标包括人体手部或其他用来指挥电子琴演奏的物体；所述移动终端包括手机、电脑等；所述联机播放模式至少包括移动终端播放方式，所述单机播放模式包括电子琴播放方式。语音播放单元30还用于存储空气电子琴需要用到的音符。

本实施例中，若涉及到一个用户演奏、其他用户在房间倾听等应用场景或用户要求较高音质的需求，用户可将手机或电脑通过无线连上空气电子琴，处理器10检测到无线传输单元20与移动终端的连接状态，则会选择联机播放模式，即可选择移动终端播放方式，用户弹奏的音符可通过移动终端进行播放，只要移动终端位于无线传输的范围之内，用户携带移动终端便可欣赏到通过空气电子琴弹奏出的音乐。由于手机、电脑等移动终端的音符播放音质显著高于空气电子琴，可满足用户较高音质的需求，有利于提升用户体验。若涉及到用户需要在空气电子琴附近观看演奏的应用场景，用户无需将移动终端与空气电子琴进行连接，处理器10检测到无线传输单元20与移动终端的断开状态，则会选择单机播放模式，即可选择电子琴播放方式。当选择完播放模式及获取目标与电子琴之间的距离后，处理器10对目标与电子琴之间的距离进行运算和处理，得到需要播放的音符，随后处理器10控制语音播放单元30播放需要播放的音符或控制无线传输单元20将音符数据上传至移动终端，通过移动终端播放需要播放的音符。

这样，本实施例中的物联网空气电子琴提供了联机播放模式和单机播放模式两种播放模式，可满足多种应用场景，提升用户体验；且根据无线传输单元20与移动终端的连接状态选择播放模式，***可自动识别并进行选择，无需用户操作，使用更加方便、更加人性化。

可选的，处理器10可为STM32F103芯片，语音播放单元30可为一般的扬声器等。

可选的，所述空间测距单元40测量距离的方式包括超声波测距和雷达测距。这样可满足本实施例的空间测距需求。空间测距单元40可为一般的超声波测距传感器，如HC-SR01。

一般的，若要满足用户多场景和高音质的需求，原则上只需要联机播放模式包括移动终端播放一种方式即可，即某些场景使用移动终端播放，其他场景使用电子琴播放。本实施例中，用户有时并无通过移动终端播放音符的需求，而是希望通过电子琴播放，且还需要移动终端下发数据，改变目标与电子琴之间的距离、音符的对应关系，这时候需要物联网空气电子琴的无线传输单元20与移动终端保持连接状态。若联机播放模式只包括移动终端播放一种方式，用户还需要断开电子琴与移动终端之间的连接，切换到单机播放模式，这样会造成用户使用不便。

这样，本实施例的联机播放模式包括移动终端播放和电子琴播放两种方式，用户可在联机播放模式下一次性完成改变距离、音符对应关系及选择电子琴播放方式两个目的，无需进行模式切换，使用更加方便。

其中，所述无线传输单元20还用于若所述无线传输单元20与所述移动终端处于连接状态，则上传目标与电子琴之间的距离和/或音符数据。这样用户可通过移动终端及时方便的观察电子琴的各项参数。

可选的，如图2所示，所述处理器10中，根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符，包括：

步骤S1，设定多个距离区间和每个距离区间与每个音符的一一对应关系；

步骤S2，获取目标与电子琴之间的距离；

步骤S3，判断目标与电子琴之间的距离所处的距离区间；

步骤S4，根据所述对应关系确定目标与电子琴之间的距离所处的距离区间对应的音符。

这里对目标与电子琴之间的距离与音符如何对应进行说明。假定本实施例电子琴的应用距离为10-200CM，可选择10-15CM为一个距离区间，15-20CM为一个距离区间，以此类推。音符包括1/2/3/4/5/6/7等音符，这样可设定10-15CM这一距离区间对应音符1，设定15-20CM这一距离区间对应音符2，以此类推。若测得目标与电子琴之间的距离为17CM，则可以确定目标与电子琴之间的距离所对应的距离区间为15-20CM，对应的音符为2，电子琴即发出音符2的声音。以上举例只是说明，用户可根据自己的需求改变目标与电子琴之间的距离与音符的对应关系，如设定15-17CM为一个距离区间，设定15-17CM的距离区间对应音符1。

这样，通过上述步骤，本实施例可根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符，且目标与电子琴之间的距离与音符的对应关系可自由改变，用户的自由度更高、参与感更强。

一般的测距技术，如本实施例提到的超声波测距和雷达测距，距离越远，其测距的误差越大，从而播放音符的准确性越低。若设定10-15CM对应一个音符，15-20CM对应一个音符，20-25CM对应一个音符，即目标与电子琴之间的距离所处的距离区间的长度均为5CM，可能出现音符不准的情况。

如：设定了距离区间10-15CM对应音符1，设定距离区间15-20CM对应音符2...设定距离区间25-30CM对应音符4，设定距离区间30-35CM对应音符5，设定距离区间35-40CM对应音符6。当目标与电子琴之间的距离为30CM时，正确播放了音符5，当目标与电子琴之间的距离变为35CM时，实际对应的音符依旧应该为5，可能由于测距误差，导致测得的距离为36CM，播放的音符变为了6。这样原来两次播放的音符均应当为5，但是测量误差导致第二次的音符播放不准。

本实施例中，可设定距离区间10-15CM对应音符1，设定距离区间15-21CM对应音符2，设定距离区间21-28CM对应音符3，设定距离区间28-36CM对应音符4，目标与电子琴之间的距离越远，目标与电子琴之间的距离所处的距离区间的长度越长。当目标与电子琴之间的距离为30CM时，播放了音符4，当目标与电子琴之间的距离变为35CM时，即便出现由于测距误差导致测得的距离为36CM的情况，36CM所处的距离区间依旧为28-36CM，对应的音符依旧为4。这样原来两次播放的音符均应当为4，实际两次播放的音符都是4，播放的音符准确。

这样，本实施例中目标与电子琴之间的距离越远，目标与电子琴之间的距离所处的距离区间的长度越长，可弥补因测距误差导致的音符不准的情况，空气电子琴的性能更佳。

可选的，如图1所示，所述物联网空气电子琴还包括温湿度传感器50，所述温湿度传感器50与所述处理器10电连接，所述处理器10还用于根据环境温湿度对所述距离进行补偿运算。

由于超声波的速度会因环境温湿度的变化发生不规则的改变，若对测得的数据不进行修正，会导致测距误差，进而影响电子琴的性能。

这样，本实施例中的电子琴还包括温湿度传感器50，处理器10还用于根据环境温湿度对所述距离进行补偿运算，减小环境温湿度对距离测量的影响，播放音符的准确性更高，有利于保证电子琴的良好性能。

可选的，温湿度传感器为50SHT11。

可选的，如图1所示，所述物联网空气电子琴还包括显示屏60，所述显示屏60与所述处理器10电连接，用于显示所述距离和/或音符数据。显示屏60还可用于显示电池电量。

可选的，所述无线传输单元20包括WiFi或蓝牙。这样可满足本实施例的电子琴与移动终端的无线连接需求。

可选的，所述空间测距单元40用于测量位于其正前方的目标与电子琴之间的距离。

一般的，在其他应用领域中，用于空间测距的装置辐射范围较大，且测距装置与目标之间设置有特定目标的识别功能，这样只要目标处于测距装置的辐射范围内便可测距。但由于传统的测距装置具有识别功能、辐射范围大等优势，其成本必定高昂。

另一方面，若考虑测距装置的辐射范围大但不要求针对特定目标的识别功能，由于空间测距单元40的测量范围内可能存在多个物体，可能干扰用户指挥电子琴演奏，且测距装置的辐射范围大这一功能会提升电子琴的成本。

另一方面，若考虑针对特定目标的识别功能但不要求测距装置的辐射范围大，针对特定目标的识别功能这一功能同样会提升电子琴的成本。

综上，对于测距辐射范围大的功能和针对特定目标的识别功能，无论如何取舍，均无法同时实现低成本和避免干扰的目的。这样，本实施例优选目标位于空间测距单元40的正前方，即设定空间测距单元40只可测量正前方物体与电子琴的距离。由于空间测距单元40只可测量正前方物体与电子琴的距离，一方面，空间测距单元40的正前方只可容纳一个目标，替代了针对特定目标的识别功能，避免了其他物体对用户指挥电子琴演奏的干扰，空间测距单元40无需具备针对特定目标的识别功能，即空间测距单元40在避免了其他物体对用户指挥电子琴演奏干扰的前提下降低了成本；另一方面，本实施例中的空间测距单元40不具备辐射范围大的功能，可进一步降低电子琴的成本。虽然间测距单元40不具备辐射范围大的功能，会偶尔造成用户使用不便，但其低成本特性非常适用于电子琴这一简易玩具。

这样，本实施例优选目标位于空间测距单元40的正前方，无需具备针对特定目标的识别功能便可避免其他物体对用户指挥电子琴演奏的干扰，在保证能实现测距功能的前提下极大地降低了成本。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种物联网空气电子琴，其特征在于，包括处理器（10）、无线传输单元（20）、语音播放单元（30）及空间测距单元（40），所述无线传输单元（20）、所述语音播放单元（30）及所述空间测距单元（40）均分别与所述处理器（10）电连接，所述无线传输单元（20）适于与移动终端相连，其中：

所述空间测距单元（40）用于测量目标与电子琴之间的距离；

所述空间测距单元（40）只测量位于其正前方的目标与电子琴之间的距离；

所述处理器（10）用于根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符；

所述处理器（10）中，根据目标与电子琴之间的距离确定对应的音符，包括：

获取目标与电子琴之间的距离；

判断目标与电子琴之间的距离所处的距离区间；

根据所述对应关系确定目标与电子琴之间的距离所处的距离区间对应的音符；

目标与电子琴之间的距离越远，目标与电子琴之间的距离所处的距离区间的长度越长；

所述语音播放单元（30）用于播放所述对应的音符；

所述处理器（10）还用于若所述无线传输单元（20）与所述移动终端之间处于连接状态，则选择联机播放模式；若所述无线传输单元（20）与所述移动终端之间处于断开状态，则选择单机播放模式。

2.根据权利要求1所述的物联网空气电子琴，其特征在于，所述联机播放模式包括移动终端播放和电子琴播放两种方式。

3.根据权利要求1-2任一所述的物联网空气电子琴，其特征在于，还包括温湿度传感器（50），所述温湿度传感器（50）与所述处理器（10）电连接，所述处理器（10）还用于根据环境温湿度对所述距离进行补偿运算。

4.根据权利要求1-2任一所述的物联网空气电子琴，其特征在于，还包括显示屏（60），所述显示屏（60）与所述处理器（10）电连接，用于显示所述距离和/或音符数据。

5.根据权利要求1-2任一所述的物联网空气电子琴，其特征在于，所述空间测距单元（40）测量距离的方式包括超声波测距和雷达测距。