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創新樂器之激光豎琴

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天下冥尊 發表于 2017-2-17 13:40:50 | 只看該作者 |只看大圖 |閱讀模式 打印 上一主題 下一主題
本帖最后由 天下冥尊 于 2017-2-20 14:17 編輯

成品







這個激光豎琴是為泉州信息工程學院主辦的“泉州市2016年大學生創新創意作品大賽”而制作的,其實在去年5月份就已經完工了,由于懶,帖子一直沒有發上來,今天就抽個時間把帖子發一下。一樓吹牛逼,二樓講制作過程,誰也不要和我搶二樓啊。
這個作品算比較幸運,參加過兩次比賽,晉級了市的三等獎之后參加省的比賽得了銀獎,下面就放幾張圖片。

這是泉州市的比賽,是以組隊形式進行的。中間那個最矮的就是我,我有175按道理也不矮啊,但是這倆坑爹的一個一米八多一個一米九多所以我站哪拍都矮,我們三在這次比賽中也是第一次組隊,然后之后的比賽都是老搭檔了,我在隊里是負責畫圖的還有總體設計,這項目負責人就我了,胖子是程序員,主機程序他寫的,高個子負責接線焊接硬件支持之類的。唉,現在他倆都去實習了,就剩我一個人在校了,所以這學期的比賽估計我也是無緣了。
哦,對了,為了尊重一下隊友的肖像權我就打碼了。


這就我了,這是在我們學校圖書館的展覽會上,我負責演示和讓別人體驗效果。
然后這就是“首屆福建省大學生文化創新創意大賽”上了,我報的是文博生活類的,得了銀獎。

這個是在演示給評委看

這是在答辯,圖片自己旋轉了不知道怎么回事,我電腦上是正常的。

然后就領獎了。
什么?你問我參加這些比賽有獎金?哈哈,這個是當然有的,不然我怎么會干。
泉州市的領了總共5500(和我們隊的另一個項目)我們三分了。
然后省的就不知道了,現在也沒個消息。
說這么多,現在該介紹作品了。



功能簡介:激光豎琴利用七個激光管發出的光束作為琴弦,當手撥到琴弦時會發出相應的聲音,從而達到演奏簡單樂曲的目的。
我們對《愛上制作》雜志上的激光豎琴設計方案進行了改進, 琴弦由21根減少到7根以符合一般琴鍵布局從而降低了操作難度;并且加入了距離傳感器把琴弦分為三段,當手放在一根琴弦的不同高度時可以彈出三個不同頻率的音調,進而拓展了音域;本豎琴設計為全音程,支持多種音效(鋼琴、貝斯、豎琴等),單種音效的音域最高覆蓋七個八度,這些技術上的改進賦予了激光豎琴新生。
該豎琴的控制系統是基于STC8051單片機,主機采用STC15F2K60S2,從機采用STC89C52RC,主機與從機交互通訊協調整個系統的運行。設置的外部輸入方式采用NEC協議的紅外遙控,可切換音效模式和調整聲音的大小,設置界面通過LCD12864液晶屏顯示出來使產品更加人性化。
這個是直接把比賽用的簡介貼上來了,下面是豎琴的實用性,現由于這臺豎琴是原型機,所以最大的缺點就是不好看,簡稱“丑”。
市場前景

適合場所:晚會、年會、展覽會、樓盤、發布會、酒會、婚慶、開幕開業、政府大型活動等場合。
制作氛圍:能夠把現場氣氛推向高潮,一般用于開場以及高潮部分。
優點:
1:和其他產品相比我們的豎琴尺寸可以做的很大,適合這些應用場合。
2:我們的豎琴操作界面可以做的很精簡,七根弦就包含三個八度,而   同類產品需要使用二十一根琴弦才能有三個八度的音域。
3:同類產品只能有單一音效,而我們的產品能載入上千種樂器的音效, 單種音效的音域最高可以覆蓋七個八度。
4:同類產品采用蜂鳴器發聲使音色較差,而我們的豎琴采用的是全頻音響發聲克服了這點。
拓展應用
該豎琴按照安裝方式及結構的改變可應用于各種場合,如應用在音樂噴泉廣場上,以下說明詳細應用方法。
將傳感器及激光發生部分安裝在廣場地板下,并在上面覆蓋透光性好、高強度的玻璃,這樣在廣場的夜晚中可以看見幾根激光束射向天空,舞蹈愛好者只要踩到一束激光便能發出不同的音調,而噴泉的效果又能隨著音調的改變而改變,這樣可以達到邊跳舞邊彈奏曲子,而噴泉又隨著曲子動起來的效果。
街舞愛好者可以將系統設置為架子鼓模式,系統會播放街舞的背景音樂,而當舞步踩在激光束上能實現精準地踩到鼓點,使舞步和音樂更加協調。
然后就是設計原理了

由激光手電發出的激光照到光敏電阻時處理器I/O口為高電平,當用手擋住激光時光敏電阻為暗阻狀態,處理器I/O口為低電平,處理器根據這個信號來判斷哪根琴弦此時正在被彈奏,并且在判斷到某根琴弦被彈奏的同時用紅外距離傳感器判斷此時手的位置,用來調節當前的音符參數(高中低)。
用UART通訊協議控制的mp3模塊最大支持32G的TF卡,并且可以用串口觸發根目錄下的65536        個音符素材的播放,一種效果可以為為21種音效。
用繼電器控制單個激光手電的開關。
用另外一塊89C52RC來接收并解碼遙控信號,并且與主機通訊。
用12864液晶顯示屏可以一次性顯示多個效果名,更加人性化。


原理圖:

這臺機器總的花了一千多一點,都是學校報銷的,不過卻耗費了我很大精力。

這是去文化宮的一個展覽,場地原因,光線太強了,傳感器被干擾了,然后主板居然出故障了,這個之后我自己又畫了一塊主板,這次就沒開機展示了。



激光陣列和距離傳感器陣列,用的夏普的紅外傳感器。



激光射出效果

這個是控制激光束的,之前用的是繼電器,但是噪音太大和需要用的電流太大就用了三極管了,每個激光束電流有500mA呢。

這個是參加省賽之前,一個學弟在幫我處理外觀,本來是想晚點回宿舍的,一不小心就通宵了。





實驗室陽臺的早晨。
吹牛逼完成,下面講制作過程。我發完二樓再評論,別和我搶二樓啊兄弟們。










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2#
 樓主| 天下冥尊 發表于 2017-2-17 14:15:53 | 只看該作者
本帖最后由 天下冥尊 于 2017-2-17 14:19 編輯





首先呢,先做架子,原型機最丑的就是這個,而且我用的是2020的型材(歐標),導致架子很搖,所以這架子存在很多問題。
架子組裝好后安上傳感器和激光束,引線。

繪制主板。。。這是我早期的畫板技術,這塊板畫的很爛,很丑,然后之后又畫了一塊。

主板2.0 去掉了不需要的東西 簡約風格

做板。最左側的是原先的觸摸板,本來想采用觸摸控制的,后來用了紅外遙控。

核心結構

機箱,里面裝的是主板1.0



光束


演示視頻:


激光豎琴夜晚演示視頻


系統啟動視頻

激光豎琴音調測試

激光豎琴彈奏兩只老虎



資料:


程序
主機程序
主機程序.zip (48.71 KB, 下載次數: 60)
從機程序
從機程序.zip (49.14 KB, 下載次數: 37)
PCB文件文件太大就分開傳了
主板1.0及其附件
主板1.0及附件.zip (9.67 MB, 下載次數: 966)
觸摸模塊部分
觸摸模塊部分.zip (510.67 KB, 下載次數: 29)
TDA2030功放部分
TDA2030A部分.zip (9.49 MB, 下載次數: 568)
主板2.0
分卷一 主板2.0.part1.rar (10 MB, 下載次數: 146)
分卷二 主板2.0.part2.rar (4.33 MB, 下載次數: 314)
好了,帖子結束。
11:40下課過來實驗室發的帖子,現在還沒吃飯呢,打了這么多字看官們刀幣多砸點啊。



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3#
### 發表于 2017-2-17 15:36:17 | 只看該作者
激光發射器多大功率的了用繼電器驅動的了?改用l298n驅動才是王道,可改成激光爆閃流水燈。
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4#
 樓主| 天下冥尊 發表于 2017-2-17 17:56:24 | 只看該作者
### 發表于 2017-2-17 15:36
激光發射器多大功率的了用繼電器驅動的了?改用l298n驅動才是王道,可改成激光爆閃流水燈。

也就250mW左右,這個東西不是好看就可以,必須要保證人身安全,300mW的激光經過調試能在白天輕松穿透一張白紙別說晚上人的衣服了,而且這東西是激光豎琴不是激光流水燈,所以還是老老實實的吧
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5#
### 發表于 2017-2-17 18:06:01 | 只看該作者
有強光干擾的話發射接收端加上不同頻率的調制解調電路即可解決,發射端加上特定頻率的方波就能調制,接收端用帶通濾波電路解調就能實現強抗干擾的功能,nec協議就帶上了調制解調功能就實現了遠距離和抗干擾的功能。
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6#
csaaa 發表于 2017-2-17 20:57:20 | 只看該作者
哥們,做得不錯。不過彈過豎琴你就知道這個是沒法用的了。哈哈。
不過還是要鼓勵一下。
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7#
 樓主| 天下冥尊 發表于 2017-2-17 22:04:00 | 只看該作者
### 發表于 2017-2-17 18:06
有強光干擾的話發射接收端加上不同頻率的調制解調電路即可解決,發射端加上特定頻率的方波就能調制,接收端 ...

這個呢,我不是用激光接收管的,而是用光敏電阻,所以你調制也沒有用。
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8#
### 發表于 2017-2-17 22:48:21 | 只看該作者
天下冥尊 發表于 2017-2-17 22:04
這個呢,我不是用激光接收管的,而是用光敏電阻,所以你調制也沒有用。

有一種專用的激光接收器只能接收到特定波長的光。而你這玩意在太陽底下就不好使了,用個紅外線不可見光強光頻閃手電照射的話只要觸發了光敏電阻的響應的話,頻閃頻率多高那根弦就每秒觸發多少次。
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9#
lili1234g 發表于 2017-2-18 00:25:33 | 只看該作者
很高大上的東西啊。
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10#
fendou501 發表于 2017-2-18 08:40:37 | 只看該作者
祖國的未來就交給你們這些年輕人了                        
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