本發(fā)明涉及一種新型音樂播放器，屬于產(chǎn)品交互設(shè)計領(lǐng)域，通過超聲波距離傳感器的使用來判別操作者的行為，進(jìn)而控制音樂播放器的播放，尤其涉及一種利用人的手勢及體感行為進(jìn)行控制的人機(jī)交互方式設(shè)計。
背景技術(shù)：
超聲波距離傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下產(chǎn)生振動而產(chǎn)生，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測手段。能夠產(chǎn)生超聲波和接收超聲波，并完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。
模塊工作原理：采用IO觸發(fā)測距，給出至少10us的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回，有信號返回時通過IO輸出一個高電平信號，高電平信號持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，測試距離＝(高電平時間*聲速(340M/S))/2。使用電壓DC3.3-5V、靜態(tài)電流15mA、超聲波頻率42kHz、測量距離3-400cm、誤差精度1cm、輸出信號PWM格式。該模塊通過測算超聲波發(fā)出與回收的時間差來間接得出障礙物的距離，具有測量準(zhǔn)確、無接觸、防水、防腐蝕、成本低、適應(yīng)能力強等優(yōu)點，這些優(yōu)點也使得其在很多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供了一種增強體感互動的音樂播放器，該音樂播放器通過對人機(jī)交互行為的研究，將人在聽音樂時的自然行為進(jìn)行運用，通過檢測其行為特征，進(jìn)而在不同語境下進(jìn)行音樂播放模式的切換及歌曲曲目的推薦。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為體感交互音樂播放器，該音樂播放器包括
超聲波距離傳感器及控制板，超聲波距離傳感器及控制板相互配合完成對音樂播放的控制并實現(xiàn)相應(yīng)功能；當(dāng)超聲波傳感器在即定距離范圍內(nèi)出現(xiàn)，控制板接收超聲波距離傳感器的信號則被判定為觸發(fā)的功能操作指令，然后控制板通過Arduino進(jìn)行代碼邏輯處理，之后對MP3模塊進(jìn)行播放行為的自動操作。
代碼邏輯處理的過程依次包括超聲波信號接收、超聲波信號轉(zhuǎn)換、超聲波信號識別、控制信號輸出四個步驟。
該音樂播放器還包括MP3模塊、產(chǎn)品搖晃模塊和播放器外殼。超聲波傳感器共設(shè)有四個，兩個超聲波傳感器分別負(fù)責(zé)對MP3模塊進(jìn)行歌曲切換控制、一個超聲波傳感器負(fù)責(zé)對MP3模塊進(jìn)行暫停/開始及音量調(diào)節(jié)控制、一個超聲波傳感器負(fù)責(zé)對MP3模塊進(jìn)行切換模式及推薦曲目控制，控制板的核心處理單元為Arduino單片機(jī)，其用于負(fù)責(zé)處理代碼邏輯處理；MP3模塊包括MP3串口控制音樂模塊、喇叭、內(nèi)存卡；產(chǎn)品搖晃模塊包括電磁鐵及配重部分的鐵圈，鐵圈設(shè)置在播放器外殼底部一側(cè)，電磁鐵設(shè)置在播放器外殼底部中間，電磁鐵與鐵圈的吸附或分離進(jìn)而對播放器進(jìn)行晃動控制，晃動控制的頻率與使用者的擺動頻率相一致；通過配重部分的移動使得播放器整體重心發(fā)生偏移，進(jìn)而產(chǎn)生搖晃。
四個超聲波距離傳感器設(shè)置在播放器外殼表面，控制板設(shè)置在播放器外殼內(nèi)部，MP3模塊、產(chǎn)品搖晃模塊均安裝在控制板的底部。MP3模塊通過串口將控制板與MP3串口控制音樂模塊、喇叭、內(nèi)存卡進(jìn)行連接。
負(fù)責(zé)對MP3模塊進(jìn)行歌曲切換控制的兩個超聲波傳感器以及負(fù)責(zé)對MP3模塊進(jìn)行暫停/開始及音量調(diào)節(jié)控制的超聲波傳感器設(shè)置在播放器外殼表面，這三個傳感器沿播放器外殼表面等間距均勻布置。
負(fù)責(zé)對MP3模塊進(jìn)行切換模式及推薦曲目控制的超聲波傳感器設(shè)置在播放器外殼的底部。
在聽音樂過程中，人的身體會產(chǎn)生一系列自然律動，這些律動因人而異，具體表現(xiàn)為頭部擺動、上肢揮動、身體搖晃、腿部按節(jié)奏抖動、足部踩節(jié)拍等，本設(shè)計中主要判斷下肢踩地的節(jié)拍步頻(BPM：每分鐘節(jié)拍數(shù)，Beat Per Minute)。在常規(guī)播放模式下根據(jù)使用者的步頻表現(xiàn)推薦合適的播放音效模式(pop流行、rock搖滾、jazz爵士、classic經(jīng)典、bass重音)，達(dá)到符合使用者此時心境的收聽效果。而在“推薦音樂”模式下會根據(jù)此步頻數(shù)據(jù)隨機(jī)推薦對應(yīng)節(jié)奏的音樂，使用者此時動作頻率f值與各個播放音效模式的預(yù)設(shè)頻率值f*進(jìn)行比較，預(yù)設(shè)f*與pop流行的頻率值fp、rock搖滾的頻率值fr、jazz爵士的頻率值、classic經(jīng)典的頻率值fc、bass重音的頻率值fb之間的關(guān)系如下：fj<fp<f*<fr<fc<fb；動作較小時，使用者的動作頻率f小于等于f*較為輕緩則推薦平和的音樂，動作較大時，使用者的動作頻率f大于f*則推薦節(jié)奏勁爆的音樂曲目。
與傳統(tǒng)音樂播放器相比，本設(shè)計具有如下有益效果：在實現(xiàn)正常播放器功能的同時，能夠通過對手勢及體感行為的感應(yīng)增強使用體驗，滿足其娛樂趣味化需求，通過對身體律動行為的信息判斷實現(xiàn)對應(yīng)音樂曲目的推薦，同時整個互動過程也能使用戶進(jìn)行少量活動，減緩身體及精神疲勞。
附圖說明
圖1為本發(fā)明體感交互音樂播放器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示為本發(fā)明的音樂播放器結(jié)構(gòu)圖，該音樂播放器包括傳感器及控制模塊、MP3模塊、產(chǎn)品搖晃模塊和播放器外殼。
傳感器及控制模塊包括4個超聲波距離傳感器和Arduino控制板。距離傳感器#1在有效距離范圍內(nèi)(0～40cm)被觸發(fā)，則切歌至上一首；距離傳感器#2在有效距離范圍內(nèi)(0-40cm)被觸發(fā)，則切歌至下一首；距離傳感器#3的有效距離范圍同樣設(shè)定為0-40cm，其中在0-5cm間觸發(fā)則進(jìn)行“暫停/開始”功能，在5-40cm間觸發(fā)則進(jìn)行音量調(diào)節(jié)(將音量范圍映射到5-40cm間，在對應(yīng)距離觸發(fā)則將播放器調(diào)至對應(yīng)音量)。距離傳感器#4在有效距離范圍(0-50cm)內(nèi)檢測障礙物觸發(fā)頻率，根據(jù)頻率觸發(fā)不同的音效及推薦不同的音樂。所有這些傳感器數(shù)據(jù)均被傳輸至Arduino單片機(jī)中，經(jīng)過處理后控制MP3模塊執(zhí)行對應(yīng)操作。
MP3模塊包括MP3串口控制音樂模塊、喇叭、內(nèi)存卡，目前該音樂播放器支持電池盒供電(5V)或外接電源供電。
產(chǎn)品搖晃模塊包括電磁鐵及配重部分(鐵圈)，通過配重部分的移動使播放器整體重心發(fā)生偏移，進(jìn)而產(chǎn)生搖晃。當(dāng)使用者在互動過程中有對應(yīng)動作時，播放器切換至對應(yīng)播放模式的同時，Arduino會對電磁鐵進(jìn)行控制，使產(chǎn)品進(jìn)行對應(yīng)的搖晃動作。保證搖晃幅度與用戶的動作在一定程度上是對應(yīng)的。