电子课程设计论文-激光无弦琴柱
基于单片机的电子琴设计与仿真论文
成都理工大学工程技术学院毕业论文基于单片机的电子琴设计与仿真作者姓名：任振环专业名称：电子科学与技术指导教师：兰英讲师摘要当今世界，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。
电子琴是我们常见的电子产品，它是一种键盘乐器，是现代电子科技与音乐的结合。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
该系统是以51系列单片机为主控制器，附有矩阵键盘、LED数码管、扬声器等。
系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。
本文设计的电子琴，体积小，重量轻，使用方便，并有一定的商业价值。
关键词：STC89C52单片机矩阵键盘LED数码管扬声器AbstractIn today's world, electronic technology has obtained the rapid development, under its impetus, the modern electronic products into almost every field of the society, a strong impetus to the development of social productivity and the improvement of social information-based degree. Electronic organ is our common electronic products, it is a keyboard instrument, is combined with modern electronic technology and music.At present, SCM is a high performance and multi variety trend will be further towards the CMOS, low power consumption, small volume, large capacity, high performance, low price and the contents of the external circuit and so on several aspects of development. Microcontroller penetrated into every aspect of our lives, which is almost difficult to find traces of the field without mcu. Missile navigation equipment, aircraft control on a variety of instruments, computer network communications and data transmission, real-time control and data processing of industrial automation process, extensive use of various smart IC card, civilian luxury car security system, video recorder, camera control, full automatic washing machine, and program-controlled toys, electronic pet and so on, these all cannot do without mcu.The system is based on the 51 Series MCU based controller, a matrix keyboard, LED digital tube, speakers, etc.. To complete the system shows the input information, the basic function such as play corresponding notes. Electronic organ, this design has the advantages of small volume, light weight, easy to use, and have a certain commercial value.Keywords:STC89C52 microcontroller，matrix keyboard，digital tube LED ，speaker目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 总体方案介绍 (2)1.1 方案一 (2)1.2 方案二 (3)1.3 系统设计概述 (4)2 系统硬件介绍 (5)2.1主控模块（STC89C52） (5)2.1.1 STC89C52的主要特性 (6)2.1.2 STC89C52的中断系统 (9)2.1.3 STC89C52的系统介绍 (10)2.2显示模块 (10)2.2.1 数码管原理 (10)2.2.2 显示模块电路设计 (12)2.3 矩阵键盘模块 (13)2.4 功率放大模块（LM386） (14)2.4.1 LM386内部原理 (14)2.4.2 功率放大器使用事项 (16)3 系统软件介绍 (17)3.1 系统软件整体设计 (17)3.2 定时器产生音乐信号原理 (18)3.3 程序设计原理 (19)4 调试结果与仿真 (20)4.1 调试结果 (20)4.2 仿真结果 (20)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附件1 系统整体原理图 (24)附件2 元件清单 (25)附件3 系统PCB设计图 (26)附件4 系统源程序 (27)附件5 实物图片 (35)前言近几十年来，单片机技术迅猛发展，在工农业生产，交通运输，国防建设和航空、航天事业等领域中获得广泛的应用。
激光竖琴
激光竖琴设计学校：山东大学学院：信息科学与工程学院专业：通信工程作者：孙涛周剑李振宗广丰摘要利用八个激光管发出的光束作为琴弦，用容易找到的纸盒做琴架，用电池及开关控制整个系统的通断。
利用单片机控制播动激光琴弦时发出不同音调的声音。
当有激光照射时，单片机读取光敏电阻的电压，此时它为低电平。
当无激光照射时，单片机读取光敏电阻的电压，则这时它为高电平。
这样，当遮挡激光的光线时，就能在电路中产生开关的效果。
人耳能听到的声音频率为20Hz至20kHz，竖琴音符频率也应该在此范围。
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（喇叭），就可以产生标准音la 了，其他音符也是这样产生的。
关键词：激光管；单片机；光敏电阻；定时器。
一、设计方案：用激光当做虚拟琴弦，手拨到琴弦时会发出相应的音调，从而达到模仿竖琴演奏简单乐曲的目的。
整体的设计要求主要体现在结构和功能两个方面。
1、结构要求：(1)该系统由八个激光管构成的发射部分、八个光敏电阻与51单片机的p2口构成的感应部分和一个喇叭与八个彩色LED灯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。
２、功能要求：（1）用手挡住八根激光中的一根时，对应的LED指示灯会自动点亮，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。
3、总体设计：3.1 系统组成及各工作原理：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。
激光发出的是平行光，不会对临近的光敏电阻产生影响。
２）感应部分：主要由光敏电阻和AT89C52单片机两部分部分组成。
基于单片机简易光弦电子琴的开发
基于单片机简易光弦电子琴的开发作者：张天文来源：《电子技术与软件工程》2016年第02期摘要针对目前市场激光琴价格昂贵、制作复杂等因素，设计和开发一款简易光弦电子琴。
以目前市场性价比高的 51单片机为基础，进行设计研发以及验证效果，同时能够增加高校学生对单片机课程的兴趣，应用前景广泛。
【关键词】单片机光敏电阻光弦电子琴自激光理论的提出，激光技术已得到迅速发展。
随着科技的进步，人类联想尝试将光和声巧妙结合，产生了一种光弦电子琴。
此类电子琴巧妙的将传统的琴弦用光束代替，从而产生一种震撼的效果。
自上海世博会以及各大科技馆展览光弦电子琴以来，人们日益迫切需要了解其原理和简易制作。
本文从制作简易的角度，研究和开发一款光弦电子琴，并希望能够促进光弦电子琴的发展和推动电子与音乐的进一步融合。
1 设计总体思路与原理该系统主要由激光发射、激光接收、微控制器（单片机）以及音乐响应四个模块组成，设计与控制流程如图 1所示。
2 硬件功能模块设计2.1 激光发射模块为了达到简易的效果以及降低成本，选择发射功率 150mW，激光波长 650nm（红光），出光功率2.2 激光接收模块本模块需要做八个激光接收器，为了设计方便，可以采用八个光敏电阻，利用其光感应效应产生相应的阻值变化，来迅速的相应光强的变化，以便传导给 51单片机的引脚。
激光接收器与单片机接口电路设计如图 2所示。
本电路放弃了复杂的比较原理设计，而是选择简易的分压设计，根据光敏电阻的特性，根据分压原理就可以让输出的 P1口产生相应的高低电平变化，由于光敏电阻的感光响应速度较快，可以忽略其对激光的响应时间。
接口电路工作流程如图 3所示。
2.3 控制器（单片机模块）本设计采用使用广泛的 STC89C51单片机，因其价格便宜，功能基本完善受到了众多电器公司的青睐。
制作一个 51单片机最小系统，该最小系统就是无弦电子琴的控制器部分，负责扫描接收有无光束被遮挡，以及根据相应的情况，执行内部程序产生一定的音符频率，并且传送给音乐响应模块。
激光竖琴、无弦琴、激光协奏曲、激光传声、激光琴-科技馆展品方案(科教展品制作源头-上海惯量
激光竖琴/无弦琴/激光协奏曲/激光传声/激光琴--科技馆展品展项方案科学原理通过互动游戏，让观众了解激光的特性，以及光是可以发送和接收的，光控有着很广泛的实用意义。
展项描述展项由造型展台、激光发射和接受装置、装饰灯带和控制发声的软件系统组成。
科技馆展品制作生产源头工厂-上海惯量自动化有限公司提示大家激光发射和接收装置分别安装在台体内部和中心圆柱上，激光束通过透明亚克力管传输到台面，观众将手放置在台面手型处，用手遮住激光束,触发光电控制电路，使音频电路工作，演奏出动听的乐曲。
表现形式机电互动操作说明1.将手放置在台面手型处，用手遮住激光束；2.听自己弹奏的音乐。
上海惯量自动化有限公司是一家依托于完善的工业生产流水线及领先的机械自动化技术水平、专注于科教展品定制化设计生产的专业化设备制作公司，主要专业生产省市地县区科技馆展品、科普器材，校园、社区科普馆和科学探究实验室的教学仪器、用具。
产品质量过硬，多次受到有关领导、专家、教授的好评与赞赏，一次性通过验收。
产品经过不断地创新、改进完善，它将以更卓越的性能、优异的品质、高档次的配置及操作简单、功能齐全、优惠的价格和其良好的售后服务质量奉献给广大客户。
公司占地面积数千平，拥有剪板机、切割机、激光雕刻机、折弯机、刨床、冲床、钻铣床、数控车床、木工推台锯、木工雕刻机、打包设备等，形成完善的工业化生产流水线；公司拥有喷漆喷塑车间及设备，通过国家环保部门认可的完整排放标准与手续，可以最大化的本公司全程完成生产制作，提高生产效率，保证订单展品的及时发货交付。
公司现拥有两千多种产品，涵盖航空航天、能源、力学、声学、电学、磁学、数学、自然、生命、人机交互、多媒体等多个品种，畅销全国多个省和地区，包含转动惯量、水世界、小球旅行记、机械墙、奥运悬浮球、伯努利原理、八音琴、风洞试验、尾翼、穿越火线、光控飞机、雅各布天梯、电磁加速器、磁共振、越转越快、电磁接力、上海惯量钉床、动量守恒、马德堡半球、自己拉自己、辉光球、电磁炮、人体导电、一变多、无源之水、太阳能发电、风力发电、水力发电、碰撞、惯性、共振鼓、发电机原理、无皮鼓、一笔画、喊泉、无弦琴、激光竖琴、静电摆球、万丈深渊、穿墙而过、光压风车、跳舞的回形针、阿基米德沉浮子、龙卷风、锥体上滚、百发百中、声悬浮、万有引力、猜生肖、无形的力、气流投篮、滚出直线、旋转的银蛋、彩虹风车、齿轮墙、齿轮世界、等时摆、方轮车、光学转盘、滚球、空气泡、离心现象、莫比乌斯带、声驻波、正交十字磨、坐位体前屈、平衡测试、意识测试、反应测试、飞鸟入笼、光的三原色、光学转盘、勾股定理、上海惯量喊泉、花时钟、机械传动、混沌摆、隐身人、耐力测试、360自行车、声聚焦、双曲夹缝、铁钉桥、拼齿轮、最速降线、空中自行车、角动量、陀螺转椅、科里奥利力、耦合摆、空气泡、香蕉球、混沌摆、混沌水车、概率、内浪、比扭力、拔河比赛、杠杆原理、串联与并联、发电机、磁力传动、磁悬浮、烟圈烟炮、声波看得见、飞机螺旋桨、偏振迷宫、穿墙而过、隐身人、电磁加速器、欧姆定律、磁力花开、电磁秋千、人体骨骼、人体水分、飞舞的绳子、魔球、炫光通道、声聚焦、击鼓共振、魔屋、倾斜小屋、动力传递、电磁阻尼、普氏摆、热泵自行车、声聚焦等数个专业科技馆展品已多次制作，有成熟的加工经验，并可最大化的定制落地。
激光竖琴“光之弦”-最终成果展示
设计原理图
电路图
重要 “采集器” &“转换器” my DAQ
3
Labview程序
3
外形制作与电路搭建材料Fra bibliotek择 力学性能有较高的硬度和力学性能。硬质
PVC的力学性能好，断裂伸长率高
达200%-450%
热学性能
PVC的耐热稳定性十分差，140℃ 即开始分解，熔融温度为160℃
艰辛却又有趣的制作过程
4
视频展示
5
现场演奏
参考文献： [1]李甫成.基于项目的工程创新学习入门——使用Labview和myDAQ. 北京：清华大学出版社，2014. [2]郑剑春，李甫成.Labview与机器人科技创新活动. 北京：清华大学出版社，2012. [3]杨智，袁媛，贾延江.虚拟仪器教学实验简明教程——Labview的NI ELVIS.北京：北京航空航天大学出版社，2008.
电子信息类专业学习概论 实践项目
光演奏器—激光竖琴
光之弦
最终成果展示
1
设计的灵感来源
来源一 2010年上海世博会伊朗馆 “无弦竖琴”
来源二 艺术团“激光竖琴” 表演
2
原理介绍
通过不断试验，使得无光 照时光敏电阻两端电压处 于2～5V，有光照时处于 0～0.8V，（两种状态分 别对应数字信号1和0）即 实现数字信号的转换
谢谢观赏！
光音的故事 倾情奉献
光演奏器激光竖琴电子信息类专业学习概论实践项目最终成果展示设计的灵感来源来源一2010年上海世博会伊朗馆无弦竖琴来源二艺术团激光竖琴表原理介绍通过不断试验使得无光照时光敏电阻两端电压处5v有光照时处08v两种状态分别对应数字信号1设计原理图电路图重要采集器转换器mydaqlabview程序外形制作与电路搭建材料选择力学性能有较高的硬度和力学性能
电子课程设计论文_激光无弦琴柱
电子课程设计实验报告项目：激光无弦琴目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords (1)一、引言 (1)二、激光琴简介 (1)三、激光琴原理 (2)1、基本原理 (2)2、功能结构原理 (2)3、系统组成部分 (2)4、工作原理 (2)四、单片机原理说明 (3)五、电路原理图 (4)1、感光部分电路 (4)2、发音电路 (4)六、流程图 (5)七、实验所需器材 (5)八、电路实物图 (6)九、改进方案设计 (6)十、激光琴未来发展之路 (6)十一、结束语 (6)参考文献 (7)附录 (7)项目课题：无弦激光琴摘要：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5个激光管发出的光束作为琴弦，利用单片机控制拨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读取光敏电阻的电压为低电平，令它的逻辑电平为0；当无激光照射时单片机读取光敏电阻的电压为高电平，令它的逻辑电平为1。
因此当遮挡激光的光线时它就能在电路中产生开关的效果。
因而，当我们用手遮挡激光的时候对应的光敏电阻的电压为高电平，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Project: The laser harpAbstract:Along with the development and wide application of laser technology, the laser has 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 photosensitive 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 switch . 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; photosensitive resistor一、引言激光琴是一种没有琴弦的琴，逐渐代替琴弦的是一束激光光束。
电子琴设计论文
音乐电子琴的设计张海军陆吉银钟犹洪（湖南衡阳南华大学 421001）指导老师：王彦摘要利用VHDL在CPLD器件上实现音乐电子琴电路的设计。
采用EDA开发工具软件Xilinx Foundation Series ISE 4.2i对该设计进行程序编辑、编译、综合和仿真，并将程序下载到Spartant2系列xc2s200-5pq208芯片中，进行系统整体测试。
经测试，运行效果良好达到了设计要求。
关键词电子琴 VHDL CPLDDesign of Electronic OrganAbstract Design an electronic organ by utilizing VHDL based on CPLD. Using EDA exploder tools—Xilinx Foundation Series ISE 4.2i to program、translate and edit、synthetize and functional simulate, then download to the chip of xc2s200-5pq208 in the Spartant2 series to test the whole system. We can find that the electronic organ is good and it satisfies the design requirement completely after the testing .Keywords electronic organ , VHDL , CPLD目录设计任务和设计要求 (3)第1章系统设计 (3)1．1方案比较 (3)1．2电子琴电路的原理框图 (4)第2章单元电路设计 (4)2．1手动弹奏电路的设计 (4)2．2 MUSICBOOK模块的设计 (5)2．3选择开关的设计 (5)2．4 SPEAKER模块的设计 (5)2．5 TONETAB2模块的设计 (5)2．6 TONEDISP模块的设计 (6)2．7 PULSE模块的设计 (6)2．8电子琴总电路图 (6)第3章软件设计 (8)3．1ISE的介绍和实现方法 (8)3．2 整体设计流程图 (8)第4章系统测试 (9)第5章设计总结 (9)附录 (9)附录1 程序清单 (9)附录2 仪器设备清单 (14)参考文献 (14)设计任务和设计要求设计一个音乐电子琴，基本要求如下：●按下一个键能够通过扬声器发出一定频率的声音，能用手弹奏出乐曲。
激光竖琴毕业论文
激光竖琴毕业论文激光竖琴毕业论文激光竖琴是一种新型的弦乐器，它采用激光技术，通过激光束的反射产生声音，并配以电子元件实现控制和声音的调节。
作为一种新型的乐器，激光竖琴具有很高的审美价值和实用价值，在音乐演奏、音乐教学以及音乐创作等方面都有很广泛的应用。
一、激光竖琴的基本结构激光竖琴是由琴弓、弦、共振箱和激光器等部分组成的。
激光束通过镜片和反射镜汇聚到弦上，使弦产生振动，共振箱将产生的声音放大后通过扬声器输出。
激光竖琴的共振箱是由木材或金属材料制成，其内部壁面被涂覆着各种吸音材料，从而减少共振箱内部的回声。
弦是由钢丝或尼龙线制成，其端口都被钩住在共振箱的下方。
激光器是激光竖琴的发声系统，其输出的激光束经过反射镜和镜片之后汇聚到弦上，使弦振动而产生声音。
二、激光竖琴的设计原理激光竖琴的设计原理是利用激光束的反射作用产生声音。
激光束从激光器发出，经过反射镜和镜片反射后汇聚到音箱的弦上，弦开始振动，激光束持续反射和穿越弦，形成相应频率的振动，进而产生声音。
激光竖琴可以通过系统控制激光束的反射和穿越速度来改变弦的振动频率，实现对音量、音色和音调的调整。
激光竖琴的设计过程需要考虑的因素包括激光器的功率和频率、激光束的发射和聚焦控制、反射镜和镜片的质量和角度等。
激光器的功率和频率要足够的高，才能够产生足够的能量和频率的振动，才能产生清晰的声音。
反射镜和镜片的质量和角度要精确，才能够实现激光束的准确反射和聚焦。
三、激光竖琴的特点激光竖琴具有以下特点：1.声音清晰明了：激光焦聚产生的声音比一般乐器声线更准确、更明亮、更清晰。
2.音色、音调可调：采用激光束实现发声，通过调整激光束的反射速度和弦的振动频率来改变音量、音色和音调，可实现更广泛的音乐演奏和创作。
3.简洁的结构设计：相比传统乐器，激光竖琴的结构设计更为简洁，易于操作、维护和修理。
4.灵活性强：激光竖琴不像传统琴类那样受到气候和温度的限制，能够在各种环境下演奏。
无弦琴(激光琴)
无弦琴（激光琴）
（一）设计目的：
通过这台展品的演示，让观众进一步了解光电转换的功能。
一般的琴类，都是通过琴弦或琴键来完成操作的，但这一台光琴，是通过光电的转换来替代琴弦或琴键的作用,从而,让电子琴同样发出原有的音调和音色.
(二)制作原理:
在展品上端的钢管里,分别放置了数个"摸拟激光头",由它向下发射出数个激光光点,让其直射在下端的接收头上.当接收头内的光敏二极管在接收到光的照射后,其内电阻会发生变化,从而控制了接收扳的开通与关闭,通过接收扳的不同状态控制继电器的不同动作,从而操纵了电子琴的发声与否.操作每个不同的音管的光电系统,就会让电子琴发出不同的音调了.
(三)操作方法:
用手遮住或离开每个光点时,各音管就会发出或仃止发音,操作不同的音管的光电发射头,就会使其发出不同的音调了.
(四)在现实生活里光电系统的实际运用:
光电转换系统在现实生活里,运用十分光泛.在不同的运用领域里,光电转换系统就会产生不同的工作效能.
如:各大公共场所的自动门,就是运用红外光电的转换，耒完成
对门的启闭操作的.
如:生产工厂对产品数量的自动计数,也是运用光电系统的方法,来完成对计数器的操作的.
在现实的生活里,对光电系统的运用很多很多,你都注意到了吗?。
基于MCU的简易激光电子琴设计与实现_毕业设计 (论文)
本科生毕业设计 (论文) 基于MCU的简易激光电子琴设计与实现Design And Implementation Of The Simple Laser Electronic OrganBased On MCU2012 年 04 月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究目的及意义 (1)第二章系统总体设计及方案论证 (2)2.1 总体设计方案 (2)2.2 设计方案的论证及选择 (2)2.2.1 主控制系统 (2)2.2.2 传感器系统 (4)2.2.3 发声系统 (5)2.2.4 电源系统 (6)第三章外观结构设计与实现 (8)3.1 外观结构设计思路 (8)3.2 外观设计元素 (8)3.3 结构设计 (9)第四章硬件电路设计与实现 (10)4.1 硬件设计方案 (10)4.2 各模块电路设计与实现 (10)4.2.1 单片机最小系统 (10)4.2.2 激光发射模块 (13)4.2.3 激光接收模块 (14)4.2.4 音响发声模块 (14)第五章软件设计与实现 (16)5.1 软件设计方案 (16)5.2 各模块程序设计与实现 (17)5.2.1 硬件资源配置 (17)5.2.2 端口信号检测 (19)5.2.3 数据处理 (19)5.3 软件开发工具介绍 (19)第六章软件仿真调试 (21)6.1 仿真软件介绍 (21)6.1.1 Protues的功能特点 (21)6.1.2 Protues各功能模块特点 (21)6.1.3 Protues仿真的意义 (23)6.2 Protues仿真方案设计 (23)6.3 Protues电路仿真设计与实现 (24)6.3.1 单片机最小系统仿真电路 (24)6.3.2 独立按键和虚拟仪器仿真电路设计 (25)6.3.3 仿真结果与设计方案可行性分析 (25)第七章总结和展望 (28)参考文献 (29)附录 (I)附录A 硬件电路原理图 (I)附录B 硬件电路PCB (VI)附录C 程序流程图 (VIII)附录D 程序源代码 (IX)附录E 实物图 (XI)致谢 (1)摘要本文提出了一个基于8051内核单片机的激光电子琴的设计方案。
2017 TI 简易激光电子琴设计
基于52单片机的电子琴设计基于52单片机的激光电子琴设计参赛人员：张文昊骆力州胡海玥专业班级：电气工程及其自动化 1602 总设计：张文昊制作：骆力州胡海玥报告：张文昊骆力州胡海玥学号：201681076 201681032 201681034完成日期：2017 年 5 月 27日在电子音乐领域，电子音调作为现代电子科技与音乐结合的产物，它在现代音乐中扮演着重要的角色。
目前，由于电子音乐的普及，电子音调合成器（合成器实际上就是一台声音的频率合成仪，可以制作各种声音，改变各种音色）可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。
其中，电子琴就是一种新型的键盘电子乐器。
用激光来控制电子琴不失为一种很好的创意。
利用七个激光管发出的光束作为琴弦，由于创院资源有限，我们选择了洞洞板代替比较难焊的覆铜板，用光敏电阻的光照特性来驱动三极管提供适当的信号。
当有激光照射时，单片机读取红外接收管的电压，当遮挡激光的光线时，就能在电路中产生开关的效果。
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人的音乐。
基于52单片机的电子琴设计目录一设计要求及方案选择 (1)1.1设计要求 (1)1.2 方案选择 (1)1.2.1 按键控制 (1)1.2.2 激光红外对管控制 (3)1.3 方案比较 (3)二设计原理及方案实现 (4)2.1 设计原理 (4)2.2 硬件方案实现 (4)2.2.1 单片机最小系统模块 (4)图1 单片机最小系统 (5)2.2.2 激光红外管对射模块 (5)2.2.3 音频放大模块............................................ 错误!未定义书签。
2.3软件方案实现 (6)2.3.1 音乐产生的原理 (6)三系统测试 (14)3.1 硬件调试 (14)3.1.1 激光稳定性 (14)3.1.2 音频功放.................................................... 错误!未定义书签。
激光竖琴
激光竖琴电子设计报告姓名：肖瀛许如婷班级：09电信指导教师：赵欣湖北轻工职业技术学院2011年5月10日目录第一章概述 (3)第二章激光竖琴的电路原理 (4)第三章电路调试与制作 (8)第四章总结与体会 (8)第五章附录 (9)2第一章概述竖琴，是一种大型弹拨乐器。
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，主要担任的是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采段，极具感染力。
它主要有一垂直的前柱、一斜立的长条形音箱和位于上方的弯曲的琴颈，形成一三角形琴架，琴弦自上而下与前柱平行地绷于琴颈与音箱上，琴身是木制结构。
据埃及古图记载，此种乐器出现于公元前三、四千年。
当时的形状犹如一个有弦之弓，传说这是受射箭时箭发弦鸣的启发而发明的。
至中世纪有记载说古代竖琴就是里拉琴（Lyre，一种最古老的用缎带吊在身上或套在左手演奏的弹拨乐器）。
形体大的竖琴当时被称为奇塔拉琴（Cithara）。
经过许多年的逐次改良，才形成现代竖琴。
现代竖琴都是落地式的，形状巨大，音域与钢琴相仿。
此种乐器能改进成今天的模式，主要应归功于19世纪的制琴家S.厄拉尔德，他把原先的单踏板竖琴改成双踏板竖琴，这一改进大大扩展了竖琴的演奏能力，此后又有人在这种双踏板竖琴的基础上改制成半音竖琴。
3第二章激光竖琴的原理图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。
无弦激光音乐琴的研制
Optoelectronics 光电子, 2019, 9(3), 113-119Published Online September 2019 in Hans. /journal/oehttps:///10.12677/oe.2019.93017Development of String-Less Laser MusicPianoZhaofeng Liu, Jiayi He, Chenguang Du, Ligen Lv, Zhaoyang Zhang, Zhichao WuCollege of Opto Electronic Engineering, Xi’an Technological University, Xi’an ShaanxiReceived: Aug. 15th, 2019; accepted: Aug. 4th, 2019; published: Sep. 11th, 2019AbstractThe string-less laser music piano is an ideal instrument for viewing and entertainment, which can be used as an auxiliary teaching instrument or children’s toy, and has very important commercial value. A string-less laser music piano system, integrating laser, single chip microcomputer, ma-chinery and circuit, is designed in this paper, which mainly includes multi-channel laser module, laser sensor module, controller module and music response module. In order to realize the sensi-tive detection of laser signal, the whole circuit and program are designed. The semiconductor la-ser with power of 5 mW and wavelength of 650 nm is used as the source, and the photosensitive resistor is used as the receiver to receive the laser signal. After the control and processing of STC89C52 single-chip microcomputer and the power amplification of LM386 music response module, audio output is realized. A string-less laser music instrument system with a size of 10 cm length × 5 cm width × 11 cm height was made, and the sound frequency was studied experimen-tally. It can play 7 scales and 3 tones with clear timbre. The deviation between the measured tone frequency and the calculated tone frequency is no more than 7.098 Hz.KeywordsLaser, String-Less Laser Music Piano, Single Chip Microcomputer, Photosensitive Resistor无弦激光音乐琴的研制刘兆丰，贺佳怡，杜晨光，吕立根，张朝阳，武志超西安工业大学光电工程学院，陕西西安Email: 912280206@收稿日期：2019年8月15日；录用日期：2019年9月4日；发布日期：2019年9月11日刘兆丰 等摘 要无弦激光音乐琴是一种理想的集观赏与娱乐为一体的琴，可作为课程辅助教学仪器或者儿童玩具，具有十分重要的商业价值。
激光琴原理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解激光琴的工作原理和结构组成。
2. 掌握激光琴的演奏方法和操作技巧。
3. 通过实验验证光电效应在激光琴中的应用。
二、实验原理激光琴是一种以激光束作为琴弦的电子乐器，其原理基于光电效应。
当激光束照射到特定材料上时，材料内部的原子会释放出电子，使物体的导电性增加。
这种现象称为光电效应。
激光琴利用光电效应，将激光束的照射与音调的产生联系起来，演奏者可以通过遮挡或改变激光束的路径来控制音调。
三、实验器材1. 激光琴一台2. 光电传感器若干3. 信号放大器4. 音响设备5. 照明设备6. 实验台四、实验步骤1. 安装激光琴：将激光琴放置在实验台上，确保其稳定。
2. 连接电路：将光电传感器、信号放大器和音响设备按照电路图连接好。
3. 调试激光琴：打开激光琴，调整激光束的照射位置，确保其照射到光电传感器上。
4. 演奏测试：演奏者站在激光琴前，用手遮挡或改变激光束的路径，观察音响设备播放的音调变化。
5. 重复实验：多次遮挡或改变激光束的路径，记录不同演奏效果。
五、实验结果与分析1. 演奏测试：当演奏者用手遮挡激光束时，音响设备播放的音调会发生变化，说明光电效应在激光琴中起到了关键作用。
2. 重复实验：通过多次遮挡或改变激光束的路径，可以观察到不同的音调变化，进一步验证了光电效应在激光琴中的应用。
六、实验结论1. 激光琴的工作原理基于光电效应，将激光束的照射与音调的产生联系起来。
2. 通过遮挡或改变激光束的路径，可以控制激光琴的音调。
3. 激光琴具有较高的趣味性和实用性，适合作为电子乐器和教学演示工具。
七、实验心得1. 本实验让我深入了解了激光琴的工作原理，对光电效应有了更直观的认识。
2. 通过实验，我掌握了激光琴的演奏方法和操作技巧，提高了自己的动手能力。
3. 实验过程中，我体会到激光琴在音乐演奏和教学演示中的重要作用，为今后的学习和研究打下了基础。
八、实验展望1. 进一步研究激光琴的优化设计，提高其音质和稳定性。
一种激光竖琴电路的设计
一种激光竖琴电路的设计陈新;张丽华【摘要】本文比较几种激光竖琴电路设计方案和优缺点，介绍了一种激光竖琴的电路设计。
本文重点介绍了音乐芯片YM-6100的键盘矩阵的两种实现方式：单片机中断模式实现和硬件译码直接实现，还介绍了单片机控制音乐芯片进行自动音乐播放的原理和对应的编码译码方法。
%This paper compares the design methods, advantages and weaknesses of several kinds of laser harps, and introduces the circuit design of a kind of laser harp. This includes the laser harp circuit block diagram, the chip selection of peripheral circuits. The emphasis is the introduction of two kinds of realization modes of music chip YM- 6100 keyboard matrix： MCU interruption mode and hardware decoding mode. This Paper also introduces the theories of auto-playing music for MCU to control music chip YM-6100, and the corresponding coding and decoding methods.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】3页(P39-41)【关键词】激光竖琴;音乐芯片;键盘矩阵;自动音乐播放【作者】陈新;张丽华【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TN2490 引言科技馆的激光竖琴，是一种利用激光信号有无(遮挡和无遮挡)作为输入信号，控制音乐芯片发出各种音符，来模拟竖琴的设备。
课程设计无声电子琴
课程设计无声电子琴(总34页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除计算机硬件技术基础课程设计无声电子琴学院名称：自动化学院专业：自动化专业班级：自动化一班学号：姓名：刘通学号：姓名：王少飞学号：姓名：石元婕学号：姓名：袁超指导教师：胡青时间:2015年9月7日至18日摘要计算机技术的飞速发展，加快了人类进入信息社会的步伐，改变了世界，改变了人们的工作、学习和生活，对社会发展产生了广发而深远的影响。
计算机技术在其他领域中的应用，极大地促进了个学科的发展。
有效掌握计算机技术保证了我们可以掌握最先进、最有效的研究开发手段，并影响我们所从事学科的发展。
因此，计算机技术基础是我们工科大学生必须掌握的、最重要的基础之一。
通过大三上学期对《计算机硬件技术》课程的学习，我们初步掌握了一些计算机硬件工作的基本原理、汇编语言程序设计方法，建立了微型计算机系统的整体概念，初步形成微机系统软硬件开发的能力。
为了更好的理解和掌握学习到的知识，也为了更深入的了解熟悉可编程定时器8254和8255，我们试图通过编程使8255识别输入键值，控制三色四脚发光二极管的发光个数及颜色,并使用八段LED显示音符，同时可无声播放预存的歌曲,同步显示歌曲音符，从而模拟无声电子琴的工作原理。
无声电子琴作为音乐领域与科学技术领域结合的技术性产物，也代表了科学发展带来了其他方面的重要影响.，广泛应用于舞美设计、喷泉彩光、音乐软件等诸多方面。
无声电子琴虽然“无声”，但可有效烘托氛围，配合音乐节奏，给人以视觉享受。
如今，无声电子琴引起了越来越多的关注。
本报告首先介绍本次课程设计的目的、意义及任务要求，接着介绍设计功能，然后为各硬件功能简述与硬件电路设计，再次是音乐翻译、曲谱和软件流程图，最后为本组各成员的心得体会。
附录是程序清单。
目录摘要 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的激光竖琴设计毕业答辩
传感器系统
电源系统
总体设计框架
传感器 系统
主控制 系统
发声 系统
电源系统
硬件设计框架
激光发 射模块
激光接 收模块
单片机 最小系 统
音频驱 动模块
电源模块
软件设计框架及实现
硬件资源配置 端口信号检测 数据处理
硬件配置
【数据处理】 【端口检测】 【硬件配置】
端口检测
工作方式寄存器TMOD：TMOD=0x01; //T0工作在16位定时器模式 端口检测就是判断单片机8位并行输入输出I/O口P2的端口值是多少 计算T0定时器需要装入的初始值 开总中断：EA=0; //开总中断 通过在主函数中使用if语句来判断P2端口值是否等于我们设定的特定值 开定时器T0：TR0=1; //开定时器T0 开T0中断：ET0=0; //开定时器0中断 根据判断结果对变量music_note赋值 关闭音响：amplifier_R=1; //关闭音响
电气信息工程学院毕业答辩
基于MCU的简易激光电子琴 设计与实现
导 姓 班 学 师：XXXXXX 名：XXXXXX 级：XXXXXXXXXXX 号：XXXXXXXXXXXX
课题背景
电子乐器日益丰富人们生活
单片机技术在生活中广泛应用
课题背景
单片机教学中广泛采用电子琴
总体系统组成
主控系统
发声系统
总体系统
数据处理
amplifier_L=1;
仿真调试
独立按 键系统 主控制 系统 虚拟仪 器系统
外观结构设计与实现
PVC材料外 壳
镂空祥云Байду номын сангаас图标
铝合金框 架结构
整体外观结构
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电子课程设计实验报告项目：激光无弦琴目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords (1)一、引言 (1)二、激光琴简介 (1)三、激光琴原理 (2)1、基本原理 (2)2、功能结构原理 (2)3、系统组成部分 (2)4、工作原理 (2)四、单片机原理说明 (3)五、电路原理图 (4)1、感光部分电路 (4)2、发音电路 (4)六、流程图 (5)七、实验所需器材 (5)八、电路实物图 (6)九、改进方案设计 (6)十、激光琴未来发展之路 (6)十一、结束语 (6)参考文献 (7)附录 (7)项目课题：无弦激光琴摘要：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5个激光管发出的光束作为琴弦，利用单片机控制拨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读取光敏电阻的电压为低电平，令它的逻辑电平为0；当无激光照射时单片机读取光敏电阻的电压为高电平，令它的逻辑电平为1。
因此当遮挡激光的光线时它就能在电路中产生开关的效果。
因而，当我们用手遮挡激光的时候对应的光敏电阻的电压为高电平，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Project: The laser harpAbstract:Along with the development and wide application of laser technology, the laser has 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 photosensitive 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 switch . 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; photosensitive resistor一、引言激光琴是一种没有琴弦的琴，逐渐代替琴弦的是一束激光光束。
当你用手去遮挡光束时，激光琴会发出相应音符的声音，和按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音与之相对应，但由于本次设计用的是无源蜂鸣器，所以音色可能没有琴弦发出的声音那么纯正。
二、激光琴简介激光琴是指一架没有琴弦的琴，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，就可演奏一段旋律。
能给观众得到光和声相结合的美感，与传统的琴类相比，激光无弦琴更能体现它的自动化和全能化。
三、激光琴的原理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，电阻就会变得很小，这种现象叫做光电效应。
用这种材料可以做成光敏元件，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身，而只需用手遮住一束光，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，不用担心染上细菌。
2、功能结构原理激光琴是一种以光束作为琴弦的乐器。
本次设计的激光琴较为简单，其结构主要由5个激光管构成的发射部分、五个光敏电阻与52单片机构成的感应部分和一个无源蜂鸣器构成的响应部分三部分组成，通过单片机串行口进行数据传输，当用手挡住五根激光束中的一根时，蜂鸣器响起与之对应的五个音节中的一个，连续遮住不同的激光束时能演奏出简单的音乐。
3、系统组成部分整个激光琴系统分为发射、感应及响应三部分(1) 发射部分：由五个激光管发出激光束模仿琴弦构成。
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地感应光强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，对应的光敏电阻感应并产生阻值变化，五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，然后对接蜂鸣器的p3.7口进行高低电平的赋值，使其产生相应的反应，输出相应频率的方波。
(3) 响应部分：主要是一个无源蜂鸣器，蜂鸣器根据单片机输出的不同频率方波输出不同的音调，可以对应不同竖琴琴弦发出不同频率的声音。
4、工作原理当有激光照射时，光敏电阻阻值变小，单片机读取光敏电阻的电压，此时它为低电平。
当无激光照射时，光敏电阻阻值变大，单片机读取光敏电阻的电压，则这时它为高电平。
这样，当遮挡激光的光线时，就能在电路中产生开关的效果。
人耳能听到的声音频率为20Hz至20kHz，竖琴音符频率也应该在此范围。
只是，不同的音符，有着自己固定的频率。
通过52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。
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。
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。
四、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(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。
五、电路原理图当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，然后对蜂鸣器的p3.7口进行高低电平的赋值，使蜂鸣器发出不同频率的声音。
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5个光敏电阻共阴极组成，低电平有效，光被挡住时，向单片机输入指令数据。
2、发音电路发音电路主要是由PNP型三极管和无源蜂鸣器组成的电路六、流程图七、实验所需器材编号零件名称数量1 11.0592MHz晶振 12 10kΩ电阻 73 22uF电容 24 光敏电阻 55 STC89C52 16 无源蜂鸣器 17 8550PNP三极管 18 3V激光管 59 电池盒 110 5V稳压电源 111 万用板 112 插针若干13 插线若干八、电路实物图成品效果图发射模块接收和响应模块九、改进方案设计本次课程设计由于时间较为仓促，技术条件不成熟，能力有限，所以我们选择利用单片机控制程序输出不同的频率来发出相应频率音调的方法设计激光琴电路。
考虑到时间延迟和发音不纯，存在噪音等影响，我们可以利用语音芯片先将需要的语音录入芯片中，再通过单片机调用地址选择所要的声音输出；或者利用数电、模电技术，设计数字电路从混频声音中选出所需要波段的基频信号。
以上两种方法都可得到较为标准，没有杂音的音符输出。
十、激光琴未来发展之路(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。
十一、结束语经过不断的努力学习，研究和探索，我们终于完成了激光无弦琴的设计，在整个研究过程中，我们遇到了很多问题，有时也对一些问题进行了热烈的讨论，最终达成了一致的意见。
从这个研究的过程中，我们学到了很多东西，从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，我们遇到了很多难题，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，也体会到只有不断的学习才能够很好地帮助研究新事物。