電子課程設(shè)計(jì)匯本論文激光無(wú)弦琴柱

1、 電子課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告項(xiàng) 目： 激光無(wú)弦琴目錄摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Keywords1一、引言1二、激光琴簡(jiǎn)介1三、激光琴原理21、基本原理22、功能結(jié)構(gòu)原理23、系統(tǒng)組成部分24、工作原理2四、單片機(jī)原理說(shuō)明3五、電路原理圖41、感光部分電路42、發(fā)音電路4六、流程圖5七、實(shí)驗(yàn)所需器材5八、電路實(shí)物圖6九、改進(jìn)方案設(shè)計(jì)6十、激光琴未來(lái)發(fā)展之路6十一、結(jié)束語(yǔ)6參考文獻(xiàn)7附錄7項(xiàng)目課題：無(wú)弦激光琴摘 要：伴隨著激光技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，激光已不僅在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療上得到廣泛應(yīng)用而且激光在與電子技術(shù)結(jié)合也得到了很好的體現(xiàn)。利用5個(gè)激光管發(fā)出的光束作為琴弦，利用單片機(jī)控制撥動(dòng)激光琴弦時(shí)發(fā)出

2、不同音調(diào)的聲音，當(dāng)在激光照射時(shí)單片機(jī)讀取光敏電阻的電壓為低電平，令它的邏輯電平為0；當(dāng)無(wú)激光照射時(shí)單片機(jī)讀取光敏電阻的電壓為高電平，令它的邏輯電平為1。因此當(dāng)遮擋激光的光線時(shí)它就能在電路中產(chǎn)生開(kāi)關(guān)的效果。因而，當(dāng)我們用手遮擋激光的時(shí)候?qū)?yīng)的光敏電阻的電壓為高電平，此時(shí)激光琴就會(huì)發(fā)出聲音，連續(xù)遮擋不同的激光管就能演奏出動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)。關(guān)鍵詞：激光管,激光技術(shù),激光琴,光敏電阻Project: The laser harpAbstract: Along with the development and wide application of laser technology, the laser ha

3、s not only been widely used in the agricultural industrial medical and laser in combination with electronic technology has also been well represented. We make the five beam emitted from the laser tube as the strings use of single-issue and produce different tones of voice. SCM detect photo

4、sensitive resistor at both ends is low when the laser irradiated, so it's logical level 0 and the photosensitive resistor voltage read by the microcontroller when the laser irradiation is high so it logic level 1. Therefore, when the laser light was covered, it make an efficiency of the swi

5、tch . Thus, when we block the laser by hands the resistance of the photosensitive resistor corresponding voltage is high, the laser piano will sound, and the laser tube will be able to play a fantastic music while covering different laser light.Keywords: Laser tube; Laser Technology; Laser piano; ph

6、otosensitive resistor一、引言激光琴是一種沒(méi)有琴弦的琴，逐漸代替琴弦的是一束激光光束。當(dāng)你用手去遮擋光束時(shí)，激光琴會(huì)發(fā)出相應(yīng)音符的聲音，和按不同琴鍵而發(fā)出不同音符的聲音一樣，十分有趣，能夠吸引讀者的積極性。在把握光電效應(yīng)的同時(shí)我們更要掌握激光琴的原理和使用方法。激光琴主要是利用光電效應(yīng)可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，動(dòng)作迅速靈敏。我們研究他的每一束光束由每一個(gè)激光點(diǎn)所發(fā)出的不同音調(diào)和音色與普通的琴類(lèi)所發(fā)出的音調(diào)和音色是否完全相同，每遮擋一個(gè)光束時(shí)激光琴發(fā)出的聲音與琴類(lèi)的各個(gè)琴鍵或琴弦的所發(fā)出的聲音與之相對(duì)應(yīng)，但由于本次設(shè)計(jì)用的是無(wú)源蜂鳴器，所以音色可能沒(méi)有琴弦發(fā)出的聲音那么純正。

7、二、激光琴簡(jiǎn)介 激光琴是指一架沒(méi)有琴弦的琴，取而代之的是激光光束，演奏者只需撥動(dòng)光束，便如同撥動(dòng)了琴弦，就可演奏一段旋律。能給觀眾得到光和聲相結(jié)合的美感，與傳統(tǒng)的琴類(lèi)相比，激光無(wú)弦琴更能體現(xiàn)它的自動(dòng)化和全能化。三、激光琴的原理1、基本原理在自然界，有些物質(zhì)一經(jīng)光照射，其內(nèi)部的原子就會(huì)釋放出電子，使物體的導(dǎo)電性增加。原來(lái)電阻很大的材料，在光照下，電阻就會(huì)變得很小，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。用這種材料可以做成光敏元件，對(duì)電路進(jìn)行光控，利用光學(xué)控制原理制作的激光琴，使得演奏者無(wú)需用手接觸琴身，而只需用手遮住一束光， 無(wú)弦琴就會(huì)發(fā)出聲音，相當(dāng)于撥動(dòng)一根琴弦。經(jīng)過(guò)不停地對(duì)光控制，可以“演奏”出不同的音階和樂(lè)

8、曲。 在日常生活中，激光琴可以作為游樂(lè)景點(diǎn)的休閑設(shè)施供游人彈奏，而不用擔(dān)心破壞琴鍵，不用擔(dān)心染上細(xì)菌。2、功能結(jié)構(gòu)原理激光琴是一種以光束作為琴弦的樂(lè)器。本次設(shè)計(jì)的激光琴較為簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)主要由5 個(gè)激光管構(gòu)成的發(fā)射部分、五個(gè)光敏電阻與52單片機(jī)構(gòu)成的感應(yīng)部分和一個(gè)無(wú)源蜂鳴器構(gòu)成的響應(yīng)部分三部分組成，通過(guò)單片機(jī)串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)用手擋住五根激光束中的一根時(shí)，蜂鳴器響起與之對(duì)應(yīng)的五個(gè)音節(jié)中的一個(gè)，連續(xù)遮住不同的激光束時(shí)能演奏出簡(jiǎn)單的音樂(lè)。3、系統(tǒng)組成部分整個(gè)激光琴系統(tǒng)分為發(fā)射、感應(yīng)及響應(yīng)三部分(1) 發(fā)射部分：由五個(gè)激光管發(fā)出激光束模仿琴弦構(gòu)成。激光管發(fā)射的集中且亮度較高的紅外線有利于感應(yīng)部分的

9、光敏電阻較敏感地感應(yīng)光強(qiáng)變化從而產(chǎn)生較明顯的阻值變化。(2) 感應(yīng)部分：主要由光敏電阻和AT89C52單片機(jī)兩部分部分組成。激光管發(fā)射的光束被擋住時(shí)，對(duì)應(yīng)的光敏電阻感應(yīng)并產(chǎn)生阻值變化，五個(gè)光敏電阻組成的系統(tǒng)產(chǎn)生高低電位的變化，并由單片機(jī)讀取光敏電阻高低電位變化，完成操作指令的輸入，單片機(jī)根據(jù)指令信息來(lái)控制數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)其輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，然后對(duì)接蜂鳴器的p3.7口進(jìn)行高低電平的賦值，使其產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，輸出相應(yīng)頻率的方波。(3) 響應(yīng)部分：主要是一個(gè)無(wú)源蜂鳴器，蜂鳴器根據(jù)單片機(jī)輸出的不同頻率方波輸出不同的音調(diào)，可以對(duì)應(yīng)不同豎琴琴弦發(fā)出不同頻率的聲音。4、工作原理當(dāng)有激光照射時(shí)，光敏

10、電阻阻值變小，單片機(jī)讀取光敏電阻的電壓，此時(shí)它為低電平。當(dāng)無(wú)激光照射時(shí)，光敏電阻阻值變大，單片機(jī)讀取光敏電阻的電壓，則這時(shí)它為高電平。這樣，當(dāng)遮擋激光的光線時(shí)，就能在電路中產(chǎn)生開(kāi)關(guān)的效果。 人耳能聽(tīng)到的聲音頻率為20Hz至20kHz，豎琴音符頻率也應(yīng)該在此范圍。只是，不同的音符，有著自己固定的頻率。通過(guò)52單片機(jī)自帶的16位定時(shí)器就可以產(chǎn)生上述音頻。一般音樂(lè)電路是以正弦波信號(hào)驅(qū)動(dòng)喇叭以產(chǎn)生音樂(lè)，而在數(shù)位電路里則是以脈動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。例如豎琴的標(biāo)準(zhǔn)音la為440Hz。通過(guò)計(jì)算可知，它的半周期為1136s。這樣，只要在半周期時(shí)跳變引腳電平，就可以產(chǎn)生440Hz的方波了。再經(jīng)過(guò)電聲轉(zhuǎn)換元件（蜂

11、鳴器），就可以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)音la 了，其他音符也是這樣產(chǎn)生的。至于音調(diào)，如圖為C調(diào)音階表，包括高、中、低三個(gè)音階，每個(gè)音階為八音度，每個(gè)音階之間的頻率相差一倍。四、單片機(jī)原理說(shuō)明管腳功能說(shuō)明：1、VCC：電源電壓。 2、GND：地。 3、P1口：P1口是一個(gè)8位雙向I/O口。口引腳P1.2-P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.0和P1.1要求外部上拉電阻。P1.0和P1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入(ANI0)和反相輸入(AIN1)。P1口輸出緩沖器可吸收20mA電流并能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示。當(dāng)P!口引腳寫(xiě)入“1”時(shí)，其可用作輸入端，當(dāng)引腳P1.2-P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，

12、它們將因內(nèi)部的寫(xiě)入“1”時(shí)，其可用作輸入端。當(dāng)引腳P1.2-P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流。 4、P3口：P3口的P3.0-P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻 的七個(gè)雙向I/O口引腳。P3.6用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)并且它作為一通用I/O引腳而不可訪問(wèn)。P3品緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時(shí)，被外部時(shí)拉低的P3口腳將用上拉電阻而流出電流。 P3口還用于實(shí)現(xiàn)AT89C2051的各種第二功能，如下表所列：引腳口功 能P3.0RXD串行輸入端口P3.1TXD串行輸入端口P3.2INT0外中斷0

13、P3.3INT1外中斷1P3.4T0定時(shí)器0外部輸入P3.5T1定時(shí)器1外部輸入P3口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 5、RST：復(fù)位輸入。RST一旦變成高電平所有的I/O引腳就復(fù)位到 “1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，持續(xù)給出RST引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個(gè)機(jī)器周期需12個(gè)振蕩器或時(shí)鐘周期。 6、XTAL1：作為振蕩器反相器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。 7、XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。本制作并未涉及單片機(jī)較復(fù)雜的串口通信功能，只是把其接口單純的用作I/O口五、電路原理圖當(dāng)激光管發(fā)射的光束被遮擋是，對(duì)應(yīng)的光敏電阻感應(yīng)并產(chǎn)生阻值變化，由于分壓的原理光

14、敏電阻兩端產(chǎn)生高低電位的變化，并由單片機(jī)檢測(cè)讀取p1口高低電位變化，完成輸入指令，單片機(jī)根據(jù)指令信息來(lái)控制數(shù)據(jù)，通過(guò)串行傳輸數(shù)據(jù)對(duì)其輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，然后對(duì)蜂鳴器的p3.7口進(jìn)行高低電平的賦值，使蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音。1、感光部分電路 感光部分的電路主要由2部分組成，分別為單片機(jī)電路、光敏電阻控制電路等。光敏電阻控制電路：由5個(gè)光敏電阻共陰極組成，低電平有效，光被擋住時(shí)，向單片機(jī)輸入指令數(shù)據(jù)。2、發(fā)音電路發(fā)音電路主要是由PNP型三極管和無(wú)源蜂鳴器組成的電路六、流程圖開(kāi)始讀取電位第一束光被遮住第二束光被遮住第三束光被遮住第四束光被遮住第五束光被遮住蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音doremifaso

15、結(jié)束七、實(shí)驗(yàn)所需器材編號(hào)      零件名稱      數(shù)量                      1     11.0592MHz晶振        1&

16、#160;                   2     10k電阻        73     22uF電容          2  &

17、#160;4     光敏電阻         5 5     STC89C52         1                    

18、  6     無(wú)源蜂鳴器      1                     7     8550PNP三極管     1     &#

19、160;                 8     3V激光管             5               

20、0;              9     電池盒           1                    

21、60; 10    5V穩(wěn)壓電源         1 11    萬(wàn)用板           1   12    插針             若干&

22、#160;                     13    插線             若干            

23、;         八、電路實(shí)物圖成品效果圖 發(fā)射模塊 接收和響應(yīng)模塊 九、改進(jìn)方案設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間較為倉(cāng)促，技術(shù)條件不成熟，能力有限，所以我們選擇利用單片機(jī)控制程序輸出不同的頻率來(lái)發(fā)出相應(yīng)頻率音調(diào)的方法設(shè)計(jì)激光琴電路?？紤]到時(shí)間延遲和發(fā)音不純，存在噪音等影響，我們可以利用語(yǔ)音芯片先將需要的語(yǔ)音錄入芯片中，再通過(guò)單片機(jī)調(diào)用地址選擇所要的聲音輸出；或者利用數(shù)電、模電技術(shù)，設(shè)計(jì)數(shù)字電路從混頻聲音中選出所需要波段的基頻信號(hào)。以上兩種方法都可得到較為標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有雜音的音符輸出。十、激光琴未來(lái)發(fā)展之路 (1)

24、體積更小:現(xiàn)階段激光琴體積比較大，不易移動(dòng)，未來(lái)的激光琴可能會(huì)越來(lái)越小，便于攜帶.(2)音符更準(zhǔn)：激光琴是電子技術(shù)與激光技術(shù)的合成體，有一定的失真度，隨著科技的不斷發(fā)展激光琴的音頻也會(huì)得到大大的提升。(3)激光琴的普及化：現(xiàn)階段激光琴還在屬于科技產(chǎn)品，掌握它的使用方法的人還在很少，伴隨著研究技術(shù)的成熟，激光琴使用會(huì)普及化。十一、結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)不斷的努力學(xué)習(xí)，研究和探索，我們終于完成了激光無(wú)弦琴的設(shè)計(jì)，在整個(gè)研究過(guò)程中，我們遇到了很多問(wèn)題，有時(shí)也對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行了熱烈的討論，最終達(dá)成了一致的意見(jiàn)。從這個(gè)研究的過(guò)程中，我們學(xué)到了很多東西，從最初對(duì)激光琴的一無(wú)所知到最后能夠?qū)λ幸粋€(gè)較好的認(rèn)識(shí)，我們遇到了很多難題，但都通過(guò)不斷的查閱