创意科技类申报书优秀作品——交互式声光显示屏.pdf

目 录 摘 要 3 第一部分 研究背景和意义5 第二部分 系统概述 8 第三部分 系统设计与实现 10 1. 交互式声光显示屏触摸检测原理 10 1.1. LED 发光二极管光强检测 10 1.2. 显示屏发光矩阵扫描检测 13 2. 显示屏控制器 17 3. 电子琴发声控制器 19 第四部分 交互式声光显示屏实现功能展示 21 第五部分 与市场同类产品对比 28 第六部分 创新点、系统特点、应用价值与市场前景 29 1. 创新点 29 2. 系统特点 29 3. 应用价值 31 4. 市场前景 31 参考文献 33 摘 要 发光二极管作为一种显示工具，在信息发布、广告、展览展 示、 监测监控等领域得到广泛应用，成为现代信息社会必不可少的信息 传播媒介。同时，人们对交互性提出了更高的要求，从而使得具备 良好交互性能的 LED 呈现出巨大的市场需求。 本项目在点阵式 LED 的基础上，创造性地设计出了一种无需 专用传感器的触控 LED 点阵，加入发声装置实现了一款交互式的 声光显示屏，避免了传统触控显示屏的缺点和不足。本项目通过对 LED 发光二极管的原理和特性进行深入分析和试验验证，发现了光 照强度对 LED 发光二极管 PN 结中等效电流源的影响，结合 PN 结的结电容可存储和释放电荷的特性，实现了无需专用触摸传感器 实现 LED 屏触摸检测的方法。 本项目设计出的交互式声光显示屏已经完成原型制作并进行了 3 功能测试，其具有低成本、精度高、可异性装配、多点触控等优 点，有较高的应用价值和广泛的市场前景，同时该方法还为新型显 示器的研制和生产提供了研究基础。 本研究论文主要针对交互式声光显示屏的工作原理、结构组 成、 硬件和软件设计进行了介绍，并针对其中的关键技术做了详细的分 析，最后总结了该系统的创新点和实际应用价值。 关键词：LED ；光强传感器；触摸感应 第一部分 研究背景和意义 随着电子技术的不断发展，信息展示和发布工具不断丰富，其中 LED 作为一种显示工具，在信息发布、广告、展览展示、监测监控等领 域得到广泛应用，它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新 多媒体设备，成为现代信息社会必不可少的信息传播媒介。现代信息传 播中，人们不单单满足于被动地接收信息，往往更加倾向于与信息发布 者的交流与互动。因此，人们对 LED 的交互性提出了更高的要求，从 而使得具备良好交互性能的 LED 呈现出巨大的市场需求。 交互式声光显示屏的触摸检测相比传统的附加机械按键的 LED 显 示屏，具有更好的交互性能和用户体验。在使用触控声光显示屏时，用 户接触屏幕上的图形按钮，屏幕上的反馈系统可根据预先设定的程序响 应用户请求，借由 LED 显示屏显示画面制造出生动的影音效果，是目 前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。 5 目前，传统的 LED 显示屏触摸感应方法有矢量压力传感技术触摸 屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波 技术触摸屏等几种。矢量压力传感技术触摸屏使用压力传感器检测用户 手指的按压位置，因其检测精度较低，已退出历史舞台。红外线技术触 摸屏在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉 的红外线矩阵，用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两 条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。红外线技术触摸屏价 格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真；电容技术 触摸屏是利用人体的电流感应进行工作，当手指触摸