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创新乐器之激光竖琴

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本帖最后由 天下冥尊 于 2017-2-20 14:17 编辑

成品







这个激光竖琴是为泉州信息工程学院主办的“泉州市2016年大学生创新创意作品大赛”而制作的,其实在去年5月份就已经完工了,由于懒,帖子一直没有发上来,今天就抽个时间把帖子发一下。一楼吹牛逼,二楼讲制作过程,谁也不要和我抢二楼啊。
这个作品算比较幸运,参加过两次比赛,晋级了市的三等奖之后参加省的比赛得了银奖,下面就放几张图片。

这是泉州市的比赛,是以组队形式进行的。中间那个最矮的就是我,我有175按道理也不矮啊,但是这俩坑爹的一个一米八多一个一米九多所以我站哪拍都矮,我们三在这次比赛中也是第一次组队,然后之后的比赛都是老搭档了,我在队里是负责画图的还有总体设计,这项目负责人就我了,胖子是程序员,主机程序他写的,高个子负责接线焊接硬件支持之类的。唉,现在他俩都去实习了,就剩我一个人在校了,所以这学期的比赛估计我也是无缘了。
哦,对了,为了尊重一下队友的肖像权我就打码了。


这就我了,这是在我们学校图书馆的展览会上,我负责演示和让别人体验效果。
然后这就是“首届福建省大学生文化创新创意大赛”上了,我报的是文博生活类的,得了银奖。

这个是在演示给评委看

这是在答辩,图片自己旋转了不知道怎么回事,我电脑上是正常的。

然后就领奖了。
什么?你问我参加这些比赛有奖金?哈哈,这个是当然有的,不然我怎么会干。
泉州市的领了总共5500(和我们队的另一个项目)我们三分了。
然后省的就不知道了,现在也没个消息。
说这么多,现在该介绍作品了。



功能简介:激光竖琴利用七个激光管发出的光束作为琴弦,当手拨到琴弦时会发出相应的声音,从而达到演奏简单乐曲的目的。
我们对《爱上制作》杂志上的激光竖琴设计方案进行了改进, 琴弦由21根减少到7根以符合一般琴键布局从而降低了操作难度;并且加入了距离传感器把琴弦分为三段,当手放在一根琴弦的不同高度时可以弹出三个不同频率的音调,进而拓展了音域;本竖琴设计为全音程,支持多种音效(钢琴、贝斯、竖琴等),单种音效的音域最高覆盖七个八度,这些澳门威尼斯人官网上的改进赋予了激光竖琴新生。
该竖琴的控制系统是基于STC8051单片机,主机采用STC15F2K60S2,从机采用STC89C52RC,主机与从机交互通讯协调整个系统的运行。设置的外部输入方式采用NEC协议的红外遥控,可切换音效模式和调整声音的大小,设置界面通过LCD12864液晶屏显示出来使产品更加人性化。
这个是直接把比赛用的简介贴上来了,下面是竖琴的实用性,现由于这台竖琴是原型机,所以最大的缺点就是不好看,简称“丑”。
市场前景

适合场所:晚会、年会、展览会、楼盘、发布会、酒会、婚庆、开幕开业、政府大型活动等场合。
制作氛围:能够把现场气氛推向高潮,一般用于开场以及高潮部分。
优点:
1:和其他产品相比我们的竖琴尺寸可以做的很大,适合这些应用场合。
2:我们的竖琴操作界面可以做的很精简,七根弦就包含三个八度,而   同类产品需要使用二十一根琴弦才能有三个八度的音域。
3:同类产品只能有单一音效,而我们的产品能载入上千种乐器的音效, 单种音效的音域最高可以覆盖七个八度。
4:同类产品采用蜂鸣器发声使音色较差,而我们的竖琴采用的是全频音响发声克服了这点。
拓展应用
该竖琴按照安装方式及结构的改变可应用于各种场合,如应用在音乐喷泉广场上,以下说明详细应用方法。
将传感器及激光发生部分安装在广场地板下,并在上面覆盖透光性好、高强度的玻璃,这样在广场的夜晚中可以看见几根激光束射向天空,舞蹈爱好者只要踩到一束激光便能发出不同的音调,而喷泉的效果又能随着音调的改变而改变,这样可以达到边跳舞边弹奏曲子,而喷泉又随着曲子动起来的效果。
街舞爱好者可以将系统设置为架子鼓模式,系统会播放街舞的背景音乐,而当舞步踩在激光束上能实现精准地踩到鼓点,使舞步和音乐更加协调。
然后就是设计原理了

由激光手电发出的激光照到光敏电阻时处理器I/O口为高电平,当用手挡住激光时光敏电阻为暗阻状态,处理器I/O口为低电平,处理器根据这个信号来判断哪根琴弦此时正在被弹奏,并且在判断到某根琴弦被弹奏的同时用红外距离传感器判断此时手的位置,用来调节当前的音符参数(高中低)。
用UART通讯协议控制的mp3模块最大支持32G的TF卡,并且可以用串口触发根目录下的65536        个音符素材的播放,一种效果可以为为21种音效。
用继电器控制单个激光手电的开关。
用另外一块89C52RC来接收并解码遥控信号,并且与主机通讯。
用12864液晶显示屏可以一次性显示多个效果名,更加人性化。


原理图:

这台机器总的花了一千多一点,都是学校报销的,不过却耗费了我很大精力。

这是去文化宫的一个展览,场地原因,光线太强了,传感器被干扰了,然后主板居然出故障了,这个之后我自己又画了一块主板,这次就没开机展示了。



激光阵列和距离传感器阵列,用的夏普的红外传感器。



激光射出效果

这个是控制激光束的,之前用的是继电器,但是噪音太大和需要用的电流太大就用了三极管了,每个激光束电流有500mA呢。

这个是参加省赛之前,一个学弟在帮我处理外观,本来是想晚点回宿舍的,一不小心就通宵了。





实验室阳台的早晨。
吹牛逼完成,下面讲制作过程。我发完二楼再评论,别和我抢二楼啊兄弟们。










本帖最后由 天下冥尊 于 2017-2-17 14:19 编辑





首先呢,先做架子,原型机最丑的就是这个,而且我用的是2020的型材(欧标),导致架子很摇,所以这架子存在很多问题。
架子组装好后安上传感器和激光束,引线。

绘制主板。。。这是我早期的画板澳门威尼斯人官网,这块板画的很烂,很丑,然后之后又画了一块。

主板2.0 去掉了不需要的东西 简约风格

做板。最左侧的是原先的触摸板,本来想采用触摸控制的,后来用了红外遥控。

核心结构

机箱,里面装的是主板1.0



光束


演示视频:


激光竖琴夜晚演示视频


系统启动视频

激光竖琴音调测试

激光竖琴弹奏两只老虎



资料:


程序
主机程序
主机程序.zip (48.71 KB, 下载次数: 40)
从机程序
从机程序.zip (49.14 KB, 下载次数: 26)
PCB文件文件太大就分开传了
主板1.0及其附件
主板1.0及附件.zip (9.67 MB, 下载次数: 951)
触摸模块部分
触摸模块部分.zip (510.67 KB, 下载次数: 24)
TDA2030功放部分
TDA2030A部分.zip (9.49 MB, 下载次数: 554)
主板2.0
分卷一 主板2.0.part1.rar (10 MB, 下载次数: 134)
分卷二 主板2.0.part2.rar (4.33 MB, 下载次数: 230)
好了,帖子结束。
11:40下课过来实验室发的帖子,现在还没吃饭呢,打了这么多字看官们刀币多砸点啊。



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激光发射器多大功率的了用继电器驱动的了?改用l298n驱动才是王道,可改成激光爆闪流水灯。
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### 发表于 2017-2-17 15:36
激光发射器多大功率的了用继电器驱动的了?改用l298n驱动才是王道,可改成激光爆闪流水灯。

也就250mW左右,这个东西不是好看就可以,必须要保证人身安全,300mW的激光经过调试能在白天轻松穿透一张白纸别说晚上人的衣服了,而且这东西是激光竖琴不是激光流水灯,所以还是老老实实的吧
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有强光干扰的话发射接收端加上不同频率的调制解调电路即可解决,发射端加上特定频率的方波就能调制,接收端用带通滤波电路解调就能实现强抗干扰的功能,nec协议就带上了调制解调功能就实现了远距离和抗干扰的功能。
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哥们,做得不错。不过弹过竖琴你就知道这个是没法用的了。哈哈。
不过还是要鼓励一下。
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### 发表于 2017-2-17 18:06
有强光干扰的话发射接收端加上不同频率的调制解调电路即可解决,发射端加上特定频率的方波就能调制,接收端 ...

这个呢,我不是用激光接收管的,而是用光敏电阻,所以你调制也没有用。
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天下冥尊 发表于 2017-2-17 22:04
这个呢,我不是用激光接收管的,而是用光敏电阻,所以你调制也没有用。

有一种专用的激光接收器只能接收到特定波长的光。而你这玩意在太阳底下就不好使了,用个红外线不可见光强光频闪手电照射的话只要触发了光敏电阻的响应的话,频闪频率多高那根弦就每秒触发多少次。
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很高大上的东西啊。
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祖国的未来就交给你们这些年轻人了                        
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