制作激光竖琴
首页 > 硬件电路 > 制作激光竖琴     2018-11-14

 

 

    几个礼拜前,我和表弟一起去了一趟上海世博会。在伊朗馆,看到了一架没有琴弦的竖琴,那是众多参观者公认的伊朗馆里最有趣的展品!参观者只要伸手穿过那架通体黑色的竖琴,声调就会被“奏响”。没有琴弦怎么奏响? 工作人员为咱们揭示了秘密——他按了一下琴身上的“光”按键,14道红色的激光束就从琴的上端射出。他说,这是激光竖琴。咱们用手指一“拨”激光束,竖琴就会发声,每一一束光都有不同的音高。据说这个竖琴本来放在伊朗的科学馆里,主要是为了激起小朋友对音乐和科技的兴趣。

 

    这个激光竖琴也让我回忆起了许多陈年旧事,很久前我就曾和同窗说过,我也能做一个激光竖琴,还和他打了赌,只是由于时间的问题一直没有完成。看了伊朗馆的激光竖琴,我抉择制作它,固然是一款很简陋的激光竖琴。不过对喜好DIY的朋友而言,也是一个不错的创意小制作。

 

 

                                        制作需要的材料(见附表)

                    

                           

                     附表 使用AT89C2051方案的元件清单

                     编号      零件名称     数量

                        1       12MHz晶振     1
                        2       10kΩ电阻      6
                        3       10μF电容      1
                        4       20针插座      1
                        5       AT89C2051     1
                        6       无源蜂鸣器     1
                        7     8550PNP三极管    1
                        8        1kΩ电阻      1
                        9        光敏电阻      5
                       10        3V激光管      5
                       11         电池盒       1
                       12         木块         3
                       13       插针、插座    若干
                       14       铜座、螺丝    若干
                       15         洞洞板       1

        

整体结构


    这个激光竖琴,用3个木块形成,并用螺丝和热熔胶固定成接近竖琴的形状。

 

    在上面的木块上安装5个3.0V激光管,并用热熔胶固定在下面的木块上。用0.8妹妹的钻头钻洞,并安装对应的5个光敏电阻,即组成基本的基座。然后,在适合的地方放置5号电池盒,也用热熔胶固定。最后,依据电源原理图,把对应的引线和插座连接,以方便后期的连接和晋级。最后,再与电路板底座连接。底座的电路我先后做了两种,分别采取的是AT89C2051和ATMEGA8这两款单片机。固然,机能和效果也是不同的。由于材料有限,我只做了5根弦的作品。

 

这次制作焊接无比简单,都是DIP的元器件,依据原理图使用绝缘套线,连接对应引脚即可。

   

    好了,你也可以享受奇异的无弦琴的乐趣了!

 

                              

                                         采取51单片机的电路原理图

 

                    

                                      采取AVR M8单片机的电路原理图

 

电路原理


    光敏电阻在室内光线下的阻值约20kΩ。当受到激光管照耀时,它的电阻将小于1kΩ。因而,笔者用10kΩ的电阻和光敏电阻串联,进行分压。当有激光照耀时,单片机读取光敏电阻的电压(3/11,约0.27V),此时它的逻辑电平为0。当无激光照耀时,单片机读取光敏电阻的电压,约(3/30)×20=2V,这时它的逻辑电平为1。

 

    这样,当咱们遮挡激光的光线时,就可以在电路中产生开关的效果。音符是如何产生的呢?人耳能听到的声音频率为20Hz~20kHz,竖琴音符频率固然也在这个规模。只是,不同的音符,有着自己固定的频率。通过51单片机自带的16位定时器就能够产生上述音频。例如竖琴的标准音la为440Hz。通过计算可知,它的半周期为1136μs。这样,只要在半周期时跳变引脚电平,就能够产生440Hz的方波了。再经由电声转换元件(蜂鸣器),就能够产生标准音la了,其他音符也是这样产生的。

 

                     

                       51单片机底板                            AVR单片机底板

 

                               

                                                   激光竖琴的结构

     采取51单片机的电路使用了AT89C2051单片机,在P3.7引脚上连接发声元件,即无源蜂鸣器。通过三极管放大电流,使音乐更清脆。其余部份是51单片机的最小系统。电路的电源用2节5号电池。大家可能会认为,这个音符没有音色啊。因此,我又对这个51单片机做的发声底座进行了改变,用M8单片机重新设计了发声的底座。使用新设计的M8单片电机路,咱们可以将音色文件放到SD卡中,大家依据自己的喜好,放入喜欢的音符,如钢琴、二胡、吉他等。不过,音符需要自己用电脑事先录制,并保留为8位的WAV文件,文件名为D、R、M、F、S、L、X。程序会判断哪根激光被阻挡,播放相应的音符文件。声音通过M8单片机的OC1A、OC1B产生。只要把音频输出的OCR1A、OCR1B和音响或耳机连接,就可以听到清脆的音符了。

 

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