音乐绘本：跨年龄段的情绪与记忆助推器

组件与物料

组件	说明	数量
Arduino UNO	主控板	1

所需工具与设备

工具	说明
3D 打印机 (通用)	打印外壳组件

项目简介

音乐益处全龄段：从幼儿到老人，音乐能改善情绪、促进健康、刺激记忆。我们曾与患阿尔茨海默症的长者分享儿童音乐绘本，惊讶地发现她听到熟悉旋律时变得警觉且愉悦。若长者能拥有适龄音乐的专属绘本该多好？

Notable Board Books（知音绘本）应运而生：可定制的互动绘本，内含个性化音乐与图片。为鼓励合唱，书籍包含伴奏与人声双轨音频。我们致力于消除所有按钮开关——拿起书即进入“就绪”模式，翻开哪页播放哪页。

硬件组装指南

首先组装电子仓与音箱外壳。取 3D 打印的 “backbase” 与 “speakerhousingb”。

从端面检查两件对应孔位。

用两颗 M3 螺丝连接音箱仓与电子仓。

给 4Ω 音箱焊接约 9 英寸导线。

用两颗 M3 螺丝和螺母将音箱固定在音箱仓。

将音箱线穿过大孔引入电子仓。

将光敏电阻引脚靠近本体弯折。

将光敏电阻插入电子仓圆孔，矩形开口供引脚穿出。

准备约 1/2 英寸热缩管套在光敏电阻一根引脚上，防止短路。

所有光敏电阻同理处理。

电路连接

参照原理图逐步连接：

1. 光敏电阻一脚焊包线，剪去多余引脚，套热缩管绝缘
2. 所有光敏电阻同理处理
3. 另一脚并联接 +5V
4. 滚珠倾斜开关装入 3D 打印件 “tilt1”，黄铜端朝上，焊线后用魔术贴固定在电子仓

绘本改造

1. 用 3D 打印 “punch jig” 对齐空白绘本右上角，冲孔定位
2. 用 7mm 中空钻头钻孔（建议先用普通钻头预钻定位，或用台钻）
3. 第一孔穿 5 页，第二孔 4 页，以此类推

内容制作

选定文案照片后用相纸打印（需挺括耐用防皱），用白乳胶均匀涂抹粘贴，待干燥后再做下一页防粘连。

音频导入流程

为开源示范，选用版权过期曲目，家人演奏录制。无专业设备下用 iPhone “备忘录” 录音：

1. 打开“实用工具”→“语音备忘录”
2. 红键录制，完成后点“完成”→“存储”
3. 打开文件，点左侧分享箭头→“邮件”发送给自己
4. 收到 m4a 文件，搜索“convert m4a to ogg”免费转换
5. Adafruit 音频板有 11 个控制引脚对应 11 个存储槽，槽 5 对应文件名 “T05.ogg”
6. 音频板通过 MicroUSB 连电脑显示为 U 盘，拷贝 .ogg 文件后弹出即可

最终组装与测试

9V 电池线穿大孔入电子仓，按原理图连线，烧录草图（项目文件含代码）。

倾斜外壳上电，调节音频放大器旋钮至适宜音量（不失真前提下越大越好）。

验证光敏电阻读数：在模拟输入引脚焊引出线标记 1-5，松放绘本测试。室内光照下“遮暗”约 2V，“翻开”≥3.5V，深层页稍高。对应 ADC 读值约 700，代码阈值设 600 判定翻页。

1 英寸魔术贴切成 1/2 英寸条贴在电子仓凹槽，撕膜对齐绘本孔位与光敏电阻，螺丝固定电池/音箱盖。

绘本现已就绪！

物料清单 (BOM)

• Arduino Uno (1)
• Adafruit Audio FX 声效板 16MB Flash (1)
• 2″ 4Ω 3W 全频扬声器 (Gikfun EK1725) (1)
• 3W 5V 音频放大器 (DROK) (1)
• 5mm 光敏电阻 (5)
• 5V 继电器模块 (1)
• 滚珠倾斜开关 (1)
• 3.3kΩ 1/4W 电阻 (5)
• 9V 电池扣 (1)
• 9V 电池 (1)
• M3×12mm 螺丝 (6)
• M3 螺母 (2)
• 迷你面包板 2″×3.5″ (1)
• 空白硬壳绘本 6″×6″ (1)
• 1″ 宽魔术贴 10″ 长 (1)
• 焊锡、热缩管、导线若干
• 3D 打印件：Back Base、Speaker housingb、Speaker lidb、tilt1、punch jig

项目文件

https://hackaday.io/project/96972/files

控制代码

Notable Board Books Control (Arduino)

int r=200, r1=200, r2=200, r3=200, r4=200;
int a=0, b=0, c=0, d=0, e=0;
int t1=0, t2=0, on=0, td=500;

void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); pinMode(7, OUTPUT);
  pinMode(9, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); // 旁路继电器
  digitalWrite(3, HIGH); // 维持供电
  digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, HIGH);
  digitalWrite(9, HIGH); digitalWrite(11, HIGH);
  delay(1000); // 等待拿起书本稳定
}

void loop() {
  r4 = analogRead(A4); r3 = analogRead(A3); r2 = analogRead(A2);
  r1 = analogRead(A1); r = analogRead(A0);
  
  if (r4 > 600) a = 1;
  if (r3 > 600) b = 2;
  if (r2 > 600) c = 4;
  if (r1 > 600) d = 8;
  if (r > 600)  e = 16;
  
  t1 = a + b + c + d + e;
  delay(600); // 两次采样间隔
  
  r4 = analogRead(A4); r3 = analogRead(A3); r2 = analogRead(A2);
  r1 = analogRead(A1); r = analogRead(A0);
  
  if (r4 > 600) a = 1;
  if (r3 > 600) b = 2;
  if (r2 > 600) c = 4;
  if (r1 > 600) d = 8;
  if (r > 600)  e = 16;
  
  t2 = a + b + c + d + e;
  
  if (t1 == t2) { // 连续两次读数一致视为有效
    if (a == 1) {
      digitalWrite(2, LOW); on = 1;
      digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, HIGH);
      digitalWrite(9, HIGH); digitalWrite(11, HIGH);
      digitalWrite(3, HIGH); delay(150);
    }
    if (b == 2 && on == 0) {
      digitalWrite(4, LOW); digitalWrite(2, HIGH);
      digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(9, HIGH);
      digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(3, HIGH);
      on = 1; delay(150);
    }
    if (c == 4 && on == 0) {
      digitalWrite(7, LOW); digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(9, HIGH);
      digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(3, HIGH);
      on = 1; delay(150);
    }
    if (d == 8 && on == 0) {
      digitalWrite(9, LOW); digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(2, HIGH);
      digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(3, HIGH);
      on = 1; delay(150);
    }
    if (e == 16 && on == 0) {
      digitalWrite(11, LOW); digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(9, HIGH);
      digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(3, HIGH);
      delay(150);
    }
    if (t2 == 0) { // 合书关灯
      digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(9, HIGH);
      digitalWrite(1, HIGH); digitalWrite(3, LOW);
    }
  }
  on = 0; a = 0; b = 0; c = 0; d = 0; e = 0;
}

原理图