TARDIS在电梯中的应用

在SparkFun公司，我们喜欢拿自己的产品互相开玩笑，总是喜欢寻找使办公室生活更加有趣的事情。然而，当每天乘坐电梯时，如何能够让电梯生活更加有意思呢？这时候便意识到，并不是如何让电梯生活有意思，而是由谁让电梯生活有意思。 救援医生 如果你不是一部英国科幻片《神秘博士（Doctor Who）》的粉丝的话，那么你可能对这里讨论的问题不太明白。《神秘博士》在1963年第一次上映（这是一部历史上放映时间最长的电视剧），并且这部电视剧的开头开始，这部片子就制造了许多低成本且创造性的效果。

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对于几代粉丝来说，电视剧里面的时空机器的标志性声音（TARDIS）是非常具有代表性的，这使得这部片子的很多场景很容易与我们的现实生活相融合。TARDIS循环发出的摩擦声最初是由BBC音响技术人员布赖恩.霍奇森，通过拖动了一套房子钥匙以及一个钢琴的琴弦经电子处理结果。 （是的，当我知道真相时我惊呆了。） 项目的目标　 1. 当电梯上升或者下降时发出TARDIS的音效（如果有蓝色闪烁信号灯的话那更好了） 2. 效果来了! 请注意，这个项目的核心（播放声音时，传感器被激活）是适用于各种领域（万圣节，艺术装置，吓唬你的兄弟等等），所以你需要着眼于想要发展的应用程序去应用这些方法。 侦查　 我首先想到的是黑客直接进入电梯的向上和向下按钮，但我很快就有了自己的意识。大厦经理不希望你搞乱重要的基础设施，所以需要有很好的理由，我个人不希望对任何被电梯卡住的人有不好的影响。（在这里，获胜者将有选择失败者的权利。） 但是，我突然意识到，这有可能形成一个完全独立的单元电梯，小心地放在电梯的天花板上，当电梯开始移动，全部由自己检测。怎么样？通过使用一个加速度计来实现。 加速度计的作用就是测量加速度。这与速度不同，当一辆车（或电梯）从停止状态加速，加速计将读取> 0。但是，一旦汽车（或电梯）已达到停止速度或者速度是恒定时，加速计将读为0。当您减速，发生相反的情况：加速度计将读取<0，直到已停止的汽车（或电梯），在该点的加速度计将再次读为0。 要看我们处理成哪种数字，我找到了Arduino这种工具，又名ADXL345或Openlog。 （提示：开放的日志对于早期开发工作非常重要。它可以存储所有的数据，使数据日后容易分析）。我专门去作了一次升降的电梯，弹出SD卡，加载到电子表格中的数据，并做了一个快速的图形：

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在该曲线图中，近似的电梯位置是红线， Z轴数据是嘈杂的噪声蓝线。电梯的启动和停止时，可以看到加速度计数据的峰值，并在其他时间230（1g加速度）的读数附近。这些尖峰并不大——峰值并不远于1g噪声——但他们看起来很清楚可以形成一个小的编码。让我们试试吧！ 购买列表　 现在我们将项目分成子系统或模块，我们可以连接在一起去做所有我们想要的东西。 该项目的主要要求是TARDIS的声音播放。SparkFun开发了多种产品，都能做到这一点，但我们会平衡成本和易于开发性，并且把3.3V Arduino Pro和MP3盾结合起来。我们将使用Arduino读取加速度计，并决定何时播放声音，我们将使用MP3盾直接从microSD卡发出TARDIS声音。我们也将抓住两套Stackable Headers去做板与板之间的连接。 在这种应用中SparkFu都带有加速度计。我用ADXL345作了测试，它易于使用和额外的功能，例如，当电梯移动时我们可能会唤醒相关的功能。 MP3盾有线路的电平音频输出。要产生一个合适的巨响，我们需要一个放大器和扬声器。该放大器是一个原型板，我们将会携带它。扬声器是由便宜的桌面电脑制作的，来自我们的回收箱。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 我们还需要一个电池。我选择了一个3.3V的Arduino Pro，因为这非常接近于3.7V锂聚合物电池。我选择了6AH的电池寿命，但它是公认昂贵的。当然，你可以得到一个较小的一个，取决于电池生命的要求（见“增强功能”一节，在本文末尾的电池寿命的提示）。 最后，我突然意识到如果能仿真在TARDIS上闪烁蓝灯的性能的话，将会很有意思，扔出一些的超明亮的蓝色发光二极管和电阻。这些LED将比一个Arduino的I / O引脚（20毫安）使用更多的功耗（80毫安X2），所以我们将使用一个小的MOSFET板驱动。我们只需要一个板来驱动尽可能多的LED，只要我们愿意，最多高达4A。 由于我们将直接从电池（以避免负担过重的Arduino Pro的3.3V稳压器）直接给LED供电，我们应该思考的最大电压的LED，并选择限流电阻。一个锂聚合物电池放电曲线的平坦部分大约为3.7V，但它的完全充电时，电压可高达4.2V。为了防止燃烧的LED，我们将考虑到最坏情况：4.2V充满电的电池，从LED的产品页我们可以知道，VF =3.0V，If= 80毫安。通过手持的LED电阻计算器，可以得到最优值18Ω。对于每个LED我们将使用一个电阻（这样我们就可以使用低功率的电阻器）和电源并联的LED，但是如果你愿意，你可以运行其他电阻值。 除了一些电线接头、跳线和传统的红色卡板，我们已经把一切都准备好了！感谢IT工程师，这里有一个方便的购物清单，里面有你需要的所有部件。 硬件　 组装这些零件是很简单的。把接6-8针插头焊到Arduino Pro和MP3盾，并把它们叠在一起。电池插入到JST连接器。该电路的其余部分连接各种板。下面的示意图显示了连接：

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我把一切都放到了我们著名的红色框内，但你可以做任何适合你的项目。加速度计安装板的最关键部分是安全和水平方向（Z-轴朝下），这样它会正确地测量电梯的运动。 软件　 正如你可能知道，关于Arduino最伟大的事情是能够提供大量的示例代码。MP3盾的产品页面是一个完整的播放功能和一个小谷歌搜索打开这个页面ADXL345接口代码。在最终产品中将这两段代码结合起来（谢谢你，因特网！）。 它通常是几个不同部分的代码的结合。你只有一次setup和一个循环的机会，因此把一组功能合并在一起。请确保没有任何引脚冲突，并重新分配引脚。 这里下载整个草图。 没有太多的草图和代码合并在一起的两片之间是不同的，但我们确实改变了一些东西： MP3芯片有一个音量控制寄存器，我们把它发出的声音，因为它可以0分贝。 主回路已经被修改，读取加速度计，如果该值是一个窗口外，超过10个连续的读数（100毫秒，以避免瞬间尖峰），如果是这样，可以开始打TARDIS声音。 通常情况下playMP3被调用时，它播放MP3将控制返回到主循环。但把一些代码反馈到MP3草图来显示MP3数据传输之间，就可以定期做其他事情。现货调用另一个函数中，Mp3 whilePlaying。我们使用这个新功能根据正弦波让他们有一个不错的慢脉冲行动，就像真正的TARDIS的超明亮的蓝色发光二极管发光一样。当MP3结束，LED仍可能在主循环中，所以我们花一点时间来完成熄灯过程。有关LED和这项技术的详细信息，请参阅我们的教程。 为了提高功率输出，我们把功放板（SparkFun）和MP3芯片关闭，当我们不使用它们。该放大器具有低电平有效的输入“关机”，所以我们把它置为低的时候，我们要关闭放大器。 MP3芯片当处于关断模式下，保持芯片的复位线。然而，每次你打开它，你会需要设置几个寄存器里面的MP3芯片（内存位置）有必要的，因为它要播放MP3的内容。因此，我们拿出一节的setUp来做到这一点，把它做成自己的功能，所以我们可以把它做成任何时候我们所想要的。 请记住，您可以使用任何感应器，按下按钮并通过串行输入等作为触发播放声音。你的想象力是有限的。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 前台　 很多人LOLd和几个人WTFd。一位不愿透露姓名的粉丝增加了更多的蓝色发光二极管的框，以增加效果！ 增强　 更好的是“够好”的敌人 - ，CIC谢尔盖.戈尔什科夫苏联海军在冷战期间说的 “凡是值得做的事情是值得矫枉过正” - 米克.贾格尔 既然这样，精巧的作品并不是完美的（很像TARDIS本身）。但对于那些在寻找完美的人来说，在这里，你可以尝试一些改进： 提高电池的使用寿命，使用睡眠模式。现在，Arduino在所有的时间都连续使用约20 mA的电流。我们有一个相当大的电池来连接它（6000毫安时），这使得它的生命周期有一个星期左右，但是电池可以持续数月。该Arduino的确可以被编程去休眠，等待一个中断信号（引脚变化的状态）来唤醒它。 ADXL345加速度计可以进行配置，以便加速达到阈值时，它会发送一个中断，所以这应该不是很难做到的。在实践中，你不能制作一个完整的Arduino板，因为它总是会燃烧一些电流的电压调节器，电源指示灯，等等。但有一点的软件和硬件黑客，睡眠模式肯定会提高寿命。 停止播放时，电梯停止。目前，在TARDIS MP3被编辑，因此，从MP3播放到结束侦听进一步的加速度计凸点前，它的时间大约是乘电梯的长度。但你也可以结束一个较长的MP3，直至电梯停止。或者，由于MP3芯片有一个音量控制命令，你甚至可以褪色了！ 更大，更好！更大的扬声器。迪斯科灯光和音乐，黑灯......你真的可以向任何方向前进。让我们感到骄傲。但是，请记住... 最后一些提醒的话　 SparkFun是极少数的可以把一个可怕的电路板制作在屋顶的电梯上而没有马上有人打电话给国土安全部的公司之一。即便如此，也有风险，即电梯维修人员会做什么，他们会冒这个险吗？已经有几个典型的事件，制造商做的事情他们认为是完全无辜的，但在执法界却不是这样。不幸的是，这就是我们的生活环境。然后，就享受这一过程吧！ “理智的头脑，没有什么是莫名其妙，只能无法解释。” - 医生。 原作者：Mike Grusin, SparkFun Electronics Inc 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载