[创意DIY]

为女朋友DIY一个激光竖琴

2016-6-29 15:55:52 32374

有趣的激光竖琴

在上海世博会的伊朗馆，我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，音调就会被“奏响”。没有琴弦怎么奏响？工作人员为我们揭示了秘密——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。我们用手指一“拨”激光束，竖琴就会发声，每一束光都有不同的音高。据说这个竖琴原本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想起了许多陈年旧事，很久前我就曾经和同学说过，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，我决定制作它，当然是一款很简陋的激光竖琴。不过对于喜好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个木块构成，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0.8mm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，在合适的地方放置5号电池盒，也用热熔胶固定。最后，根据电源原理图，把对应的引线和插座连接，以方便后期的连接和升级。最后，再与电路板底座连接。底座的电路我先后做了两种，分别采用的是AT89C2051和ATMEGA8这两款单片机。当然，性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。

这次制作焊接非常简单，都是DIP的元器件，根据原理图使用绝缘套线，连接对应引脚即可。

好了，你也可以享受神奇的无弦琴的乐趣了！

采用51单片机的电路原理图

采用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。当受到激光管照射时，它的电阻将小于1kΩ。于是，笔者用10kΩ的电阻和光敏电阻串联，进行分压。当有激光照射时，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。当无激光照射时，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，当我们遮挡激光的光线时，就能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，竖琴音符频率当然也在这个范围。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位定时器就可以产生上述音频。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，就可以产生440Hz的方波了。再经过电声转换元件（蜂鸣器），就可以产生标准音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

采用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，使音乐更响亮。其余部分是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单片机电路，我们可以将音色文件放到SD卡中，大家根据自己的喜好，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，并保存为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，就能听到响亮的音符了。

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2016-6-29 15:55:52　　 1 评论 淘帖0 举报

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1 条评论

甘潜
2020-9-7 17:07
相当的有意思

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77 个讨论

0 这个看起来挺牛呀，好好看看研究一下

2016-6-29 21:23:42 评论举报 1^# douzi707

0 这个有源程序分享一下吗

2016-6-29 21:27:35 评论举报 2^# 王栋春

0 技术很厉害，心意很动人，只想问，有源程序吗？也想做一个

2016-6-30 09:16:29 评论举报 3^# 雪胖家的小馒头

0 谢谢分享{:12:}{:12:}{:12:}{:12:}{:12:}{:12:}{:12:}{:12:}

2016-7-1 06:45:24 评论举报 4^# 龙歌

0 6666666{:12:}{:12:}{:12:}{:12:}{:12:}

2016-7-1 13:05:29 评论举报 5^# 孙杨

0 niu niu niu ...........

2016-7-1 13:18:11 评论举报 6^# 贾小爽

0 楼主有程序源码分享么，真心不错的项目啊

2016-7-1 21:22:09 评论举报 7^# 单片机-求学者

0 哈哈。就是简陋点，音色估计不是太理想

2016-7-2 11:11:04 评论举报 8^# 王志睿

0 申请个中国好男人。

2016-7-2 11:18:23 评论举报 9^# h1654155956.5608

0 这个，，，，原程序应该简单吧，就是0，1低电位，高电位控制蜂鸣器或喇叭响

2016-7-4 07:52:58 评论举报 10^# wyu

0 试试改装一个多功能的点歌系统

2016-7-4 08:56:51 评论举报 11^# 414152

0 有没有做出一个成品让大家分享下

2016-7-4 09:12:55 评论举报 12^# 陈光江

0 不错，貌似没发完啊？～！

2016-7-4 09:28:14 评论举报 13^# houjue

0 用来当装饰不错

2016-7-4 12:33:18 评论举报 14^# zhouchenghong

0 原理解说的不错。

2016-7-4 13:06:58 评论举报 15^# FSLTKJ

0 可以分享一下程序吗？

2016-7-13 17:11:13 评论举报 16^# 1207822917

0 硬啊好玩

2016-7-17 10:53:24 评论举报 17^# 1114931440

0 厉害

2016-7-17 14:58:44 评论举报 18^# wenwenli

0 厉害

2016-7-18 11:23:12 评论举报 19^# 丁一

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