激光琴的研究与探索

1、激光琴的研究与探索目录摘要3关键词3Abstract4Keywords41.引言52.传统竖琴53.激光竖琴54.激光琴原理54.1基本原理54.2激光琴的结构64.3激光琴的功能64.4激光琴的系统组成与工作原理64.4.1整个激光竖琴系统分为发射、感应及响应三部分。64.4.2工作原理75.电路原理图85.1感光部分电路95.2.发音电路95.3流程图106.激光琴未来的发展之路10结束语10参考文献10致谢12激光琴的研究与探索摘要：伴随着激光技术的发展和广泛应用，激光已不仅在农业 工业 医疗上得到广泛应用而且激光在与电子技术结合也得到了很好的体现。利用八个激光管发出的光束作为琴弦利用单

2、片机控制播动激光琴弦时发出不同音调的声音，当在激光照射时单片机单片机读取的光敏电阻的电压为低电平，令此它的逻辑电平为0；当无激光照射时单片机读取的光敏电阻的电压为高电平令此它的逻辑电平为。因此当遮挡激光的光线时它就能在电路中产生开关的效。因而，当我们用手遮挡激光的时候对应的光敏电阻的电阻电压为高电平，此时激光琴就会发出声音，连续遮挡不同的激光管就能演奏出动听的音乐。关键词：激光管； 激光技术； 激光琴 ； 光敏电阻Research and Exploration on the laser harp Abstract: Along with the development and wide ap

3、plication of laser technology, the laser has not only been widely used in the agricultural industrial medical and laser in combination withelectronic technology has also been well represented. The eight beam emitted from the laser tubeas the strings use of single-issue different tones of voice broad

4、cast dynamic laser strings photoresistor when the laser irradiation, single-chip microcontroller read voltage is low, so it's logical level 0; the photosensitive resistor voltage read by the microcontroller when the laser irradiation is high so it logic level. Therefore, when the cover of the la

5、ser light, it can also be in the efficiency of the switch is generated in the circuit. Thus, when we block the laser by hand when the resistance of the photoresistor corresponding voltage is high, the laser piano will sound,continuous block the laser tube will be able to play the sounds of music.Key

6、words: Laser tube; Laser Technology; Laser piano; photoresistor1.引言激光琴是一种没有琴弦的琴，逐渐代替琴弦的是一束束激光光束。当你用手去遮挡光束时，激光琴会发出相应音符的声音，弹奏不同琴键而发出不同音符的声音一样，十分有趣，能够吸引读者的积极性。在把握光电效应的同时我们更要掌握激光琴的原理和使用方法。激光琴主要是利用光电效应可以把光信号转变为电信号，动作迅速灵敏。我们研究他的每一束光束由每一个激光点所发出的不同音调和音色与普通的琴类所发出的音调和音色是否完全相同，每遮挡一个光束时激光琴发出的声音与琴类的各个琴键或琴弦的所发出的声

7、音与之相对应。2.传统竖琴竖琴是世界上最古老的拨弦乐器，早期的竖琴只具有按自然音阶排列的弦，所奏调性有限。现代竖琴是由法国钢琴制造家 S·埃拉尔于 1810年设计出来的，有四十七条不同长度的弦，七个踏板可改变弦音的高低，能奏出所有的调性。由于具有丰富的内涵和美丽的音质，竖琴成为交响乐队以及歌舞剧中特殊的色彩性乐器，主要担任和声伴奏和滑奏式的装饰句，每每奏出画龙点睛之笔，令听众难以忘怀。在室内乐中，竖琴也是重要的独奏乐器。独奏时能奏出柔和优美的抒情段或华彩段，极具感染力。3.激光竖琴激光竖琴是指一架没有琴弦的竖琴，取而代之的是激光光束，演奏者只需拨动光束，便如同拨动了琴弦，就可以演奏一

8、段旋律。能给观众得到光合声相结合的美感。与传统竖琴相比激光竖琴更能体现他的自能化和全能化。4.激光琴原理4.1基本原理 在自然界，有些物质一经光照射，其内部的原子就会释放出电子，使物体的导电性增加。原来电阻很大的材料，在光照下，电阻就会演奏。演奏者用手遮住一束光， 无弦琴就会发 出声音，相当于拨动一根琴弦。经过不停地对光控制，可以“演奏”出不同的音 阶和乐曲。 在日常生活中，激光琴可以作为游乐景点的休闲设施供游人弹奏，而不用担心破坏琴键，不担心染上细菌，较传统的笨重变得很小，这种现象叫做光电效应。用这种材料可以制成光敏元件，对电路进行光控。利用光学控制原理制作的激光琴，使得演奏者无需用手接触琴

9、身就可演奏。激光琴是一种没有琴弦的琴，代替琴弦的是一束束激光光束。当你用手去遮挡光束时，激光琴会发出相应音符的声音，如弹奏不同琴键而发出不同音符的声音一样，十分有趣，引人入胜。 激光琴是一种以激光束作为琴弦的乐器。其结构依光束前进方向依次 有激光器输出总光束，经分光元件分出作为琴弦的分光束，光电接收器将光信号 转换成电讯号输至与琴键相连的电子控制器。激光束琴弦人眼看得着而摸不着， “拨动”它可以发出美妙的琴声。利用激光技术及光学控制原理制作的激光琴，使得演奏者无需用手接触琴身就可而“娇贵”的传统钢琴，激光琴真 是一种理想的集观赏与娱乐为一体的乐器。4.2激光琴的结构 (1) 该系统由八个激光管

10、构成的发射部分、八个光敏电阻与51单片机构成的感应部分和一个喇叭构成的响应部分三部分组成； (2) 通过单片机串行口进行数据传输。4.3激光琴的功能(1) 用手挡住八根激光中的一根时，喇叭响起与之对应的八个音节中的一个。 (2)连续挡住不同的激光管时能演奏简单的音乐。4.4激光琴的系统组成与工作原理4.4.1整个激光竖琴系统分为发射、感应及响应三部分。(1) 发射部分：由八个激光管模仿竖琴琴弦构成。激光管发射的集中且亮度较高的红外线有利于感应部分的光敏电阻较敏感的感应光亮变化从而产生较明显的阻值变化。(2) 感应部分：主要由光敏电阻和AT89C52单片机两部分部分组成。激光管发射的光束被挡住时

11、，对应的光敏电阻感应并产生阻值变化，八个光敏电阻组成的系统产生高低电位的变化，并由单片机读取光敏电阻高低电位变化，完成操作指令的输入，单片机根据指令信息来控制数据通过串行口传输数据，对其输入信号进行判断，然后既对接扬声器的p3.7口进行高低电平的赋值，使其产生相应的反应。(3) 响应部分：主要是一个喇叭（实验室里的激光琴是一个音响）喇叭负责发出声响，可以对应不同竖琴琴弦发出不同频率的声音。4.4.2工作原理当有激光照射时，单片机读取光敏电阻的电压，令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，则这时它的逻辑电平为1。这样，当遮挡激光的光线时，就能在电路中产生开关的效果。人耳

12、能听到的声音频率为20Hz-20kHz，通过51单片机自带的16位定时器就可以产生上述音频。一般音乐电路是以正弦波信号驱动喇叭以产生音乐，而在数位电路里则是以脉动信号驱动。至于音调，如图为C调音阶表，包括高、中、低三个音阶，每个音阶为八音度，每个音阶之间的频率相差一倍。通过查阅资料可知，两个半音之间的频率比为，大约是1.059，如图为示例。4.4.3单片机原理说明管脚功能说明：1、VCC：电源电压。 2、GND：地。 3、P1口：P1口是一个8位双向I/O口。口引脚P1.2-P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(

13、ANI0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。当P!口引脚写入“1”时，其可用作输入端，当引脚P1.2-P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的写入“1”时，其可用作输入端。当引脚P1.2-P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的上拉电阻而流出电流。 4、P3口：P3口的P3.0-P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻 的七个双向I/O口引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3品缓冲器可吸收20mA电流。当P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时，被外部时拉低的P

14、3口脚将用上拉电阻而流出电流。 P3口还用于实现AT89C2051的各种第二功能，如下表所列：引脚口功 能P3.0RXD串行输入端口P3.1TXD串行输入端口P3.2INT0外中断0P3.3INT1外中断1P3.4T0定时器0外部输入P3.5T1定时器1外部输入P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 5、RST：复位输入。RST一旦变成高电平所有的I/O引脚就复位到 “1”。当振荡器正在运行时，持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。 6、XTAL1：作为振荡器反相器的输入和内部时钟发生器的输入。 7、XTAL2：作为振荡器

15、反相放大器的输出。本制作并未涉及单片机较复杂的串口通信功能，只是把其接口单纯的用作I/O口5.电路原理图 XTAL1 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 XTAL2 P0.4 P0.5RST P0.6PSEN P0.7 ALE P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7P1.0 P3.0RXDP1.1 P3.1TXDP1.2 P3.2P1.3 P3.3P1.4 P3.4TOP1.5 P3.5T1P1.6 P3.6/P1.7 P3.7/ 1.0 1.1 1.0 1.2 1.2 1.3 1.3 1.5 1.4 1.6 1.7 1.5 1.6 1.7 sp 当

16、激光管发射的光束被遮挡是，对应的光敏电阻感应并产生阻值变化，由于分压的原理光敏电阻两端产生高低电位的变化，并由单片机检测读取p1口高低电位变化，完成输入指令，单片机根据指令信息来控制数据，通过串行传输数据对其输入信号进行判断，然后既对扬声器的p3.7口进行高低电平的赋值，使其扬声器发出不同频率的声音。5.1感光部分电路 感光部分的电路主要由2部分组成，分别为单片机电路、光敏电阻控制电路等。光敏电阻控制电路：由八个光敏电阻共阳极组成，低电平有效，光被挡住时，向单片机输入指令数据。光敏电阻控制电路在仿真里面用滑动变阻代替光敏电阻：5.2.发音电路发音电路主要由扬声器组成的电路开始读取电位第一束光被

17、遮住响第二束光被遮住响第三束光被遮住响第四束光被遮住响第五束光被遮住响第六束光被遮住响第七束光被遮住响第八束光被遮住响5.3流程图6.激光琴未来的发展之路(1)体积更小:现阶段激光琴体积比 较大，不易移动未来的激光琴可能会越来越小便于携带.(2)音符更准：激光琴是电子技术与激光技术的合成体，有一定的失真度，随着科技的不断发展激光琴的音频也会得到大大的提升。(3)激光琴的普及化：现阶段激光琴还在属于科技产品，掌握它的使用方法的人还在很少，伴随着研究技术的成熟，激光琴使用会普及化。结束语结果不断的努力激光琴的研究与探索终于完成，在整个研究过程中，出现过地学习中我体会到写论文是一个不断学习的过程，从

18、最初对激光琴的一无所知到最后能够对他有一个较好的认识，我很多难题，但都通过不断的查阅资料和在老师与同学的帮助下顺利解决，在不断体会到只有不断的学习才能够很好地帮助研究新事物。参考文献1孙涛 周剑 李振. 激光竖琴设计. D 山东大学毕业论文设计 2009.5.2龚楚云 秦晨 孙璐 .激光竖琴设计.Z 百度文库 2009.09.02.3肖瀛 许如婷 .激光竖的报道 .Z 湖北轻工职业技术学院2011.5.10.4姚启钧.光学教程（第四版）.M 高等教育出版社 2008.65司民真 光学实验讲义6吴思宇，郎周皓. 基于PIC16F877的激光无弦琴，科技与生活.M20117孙影丽.浅谈竖琴.D 哈尔滨歌剧院 2009.3致谢为期一个学期的毕业论文已让接近尾声了，光阴似