一種激光琴的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種激光琴，包括激光二極管組、煙霧發(fā)生器、光接收器、主控電路、音頻解碼電路和音頻播放電路，所述激光二極管組發(fā)出的激光信號經(jīng)過煙霧發(fā)生器后被光接收器所接收，所述光接收器與主控電路連接，所述主控電路的輸出端通過音頻解碼電路進而與音頻播放電路的輸入端連接。本實用新型激光二極管組發(fā)出的激光經(jīng)過煙霧發(fā)生器的煙霧散射后，形成代替琴弦的激光束，該激光束經(jīng)光接收器接收后，在主控電路、音頻解碼電路和音頻播放電路的配合下輸出音頻信號進行播放，采用了無琴弦的方式，不用每3個月更換一次琴弦，更加方便，不受琴弦材料的影響，成本較低。本實用新型可廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備領(lǐng)域。
【專利說明】
一種激光琴
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種激光琴。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著當代電子技術(shù)的不斷發(fā)展及普及，消費類電子產(chǎn)品在音樂領(lǐng)域的應(yīng)用已相當廣泛，豎琴作為世界上最古老的撥弦樂器之一，早就已經(jīng)在電子商品的領(lǐng)域引起注意，特別是在大型游樂場的游玩項目里。
[0003]豎琴作為樂器受到大眾朋友的熱愛。傳統(tǒng)的豎琴采用琴弦的方式，琴弦通常采用蠶絲、羊腸、金屬、或長絲塑料纖維制成。好的琴弦具有好音質(zhì)、定弦快、音高穩(wěn)定、良好的可演奏性等優(yōu)點?？墒蔷退氵@么好的琴弦壽命也只有3個月左右時間，導(dǎo)致豎琴需要每3個月更換一次琴弦，不夠方便。而且豎琴琴弦的價格還不便宜，導(dǎo)致豎琴的價格也較昂貴，普通家庭承受不起。
[0004]綜上所述，目前的豎琴采用琴弦的方式，受琴弦材料的影響較大，需要每3個月更換一次琴弦，不夠方便且成本較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于:提供一種方便且成本低的激光琴。
[0006]本實用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種激光琴，包括激光二極管組、煙霧發(fā)生器、光接收器、主控電路、音頻解碼電路和音頻播放電路，所述激光二極管組發(fā)出的激光信號經(jīng)過煙霧發(fā)生器后被光接收器所接收，所述光接收器與主控電路連接，所述主控電路的輸出端通過音頻解碼電路進而與音頻播放電路的輸入端連接。
[0008]進一步，所述激光二極管組由14個激光二極管組成，所述光接收器由14個光敏電阻組成，每個激光二極管發(fā)出的激光信號經(jīng)過煙霧發(fā)生器后被I個相應(yīng)的光敏電阻所接收，所述14個光敏電阻均與主控電路連接。
[0009]進一步，所述主控電路還連接有LED指示燈，所述LED指示燈由14個LED指示單元組成，所述LED指示單元由N溝道場效應(yīng)管和發(fā)光二極管組成，所述N溝道場效應(yīng)管的柵極與I個光敏電阻連接，所述N溝道場效應(yīng)管的源極分別與發(fā)光二極管的陽極以及大地連接，所述發(fā)光二極管的陰極與N溝道場效應(yīng)管的漏極連接。
[0010]進一步，所述音頻解碼電路采用VS1103音頻解碼芯片。
[0011]進一步，在所述光接收器與主控電路之間還設(shè)有電壓比較器。
[0012]進一步，所述主控電路還連接有存儲器。
[0013]進一步，還包括電源模塊，所述電源模塊包括電源配適器、穩(wěn)壓電路和降壓電路，所述電源配適器的輸出端通過穩(wěn)壓電路進而與降壓電路的輸入端連接，所述降壓電路的輸出端分別與存儲器的輸入端以及主控電路的輸入端連接。
[0014]進一步，所述穩(wěn)壓電路采用LM2596穩(wěn)壓芯片，所述降壓電路采用AMS117降壓芯片。
[0015]進一步，所述主控電路還連接有撥碼開關(guān)。
[0016]進一步，所述主控電路由STM32F103RBT6芯片及外圍電路組成。
[0017]本實用新型的有益效果是:包括激光二極管組、煙霧發(fā)生器、光接收器、主控電路、音頻解碼電路和音頻播放電路，激光二極管組發(fā)出的激光經(jīng)過煙霧發(fā)生器的煙霧散射后，形成代替琴弦的激光束，該激光束經(jīng)光接收器接收后，在主控電路、音頻解碼電路和音頻播放電路的配合下輸出音頻信號進行播放，采用了無琴弦的方式，不用每3個月更換一次琴弦，更加方便，不受琴弦材料的影響，成本較低。進一步，主控電路還連接有LED指示燈，使不懂音律的人也可以根據(jù)LED指示燈的提示彈奏出完整的歌曲，更加方便和全面。進一步，主控電路還連接有撥碼開關(guān)，可以靈活控制彈奏的時間，更加方便。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一種激光琴的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2為本實用新型激光二極管組的電路原理圖；
[0020]圖3為本實用新型主控電路的電路原理圖；
[0021]圖4為本實用新型LED指示燈的一個LED指示單元的電路原理圖；
[0022]圖5為本實用新型VSl103音頻解碼芯片的電路原理圖；
[0023]圖6為本實用新型電壓比較器的管腳示意圖；
[0024]圖7為本實用新型電源模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖8為本實用新型撥碼開關(guān)的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0026]參照圖1，一種激光琴，包括激光二極管組、煙霧發(fā)生器、光接收器、主控電路、音頻解碼電路和音頻播放電路，所述激光二極管組發(fā)出的激光信號經(jīng)過煙霧發(fā)生器后被光接收器所接收，所述光接收器與主控電路連接，所述主控電路的輸出端通過音頻解碼電路進而與音頻播放電路的輸入端連接。
[0027]其中，激光二極管組，用于產(chǎn)生激光。
[0028]煙霧發(fā)生器，用于產(chǎn)生煙霧，以將產(chǎn)生的激光散射為激光束。
[0029]光接收器，用于接收激光束。
[0030]主控電路，用于根據(jù)接收的激光束觸發(fā)相應(yīng)的控制信號，以進行存儲和顯示等處理。
[0031 ]音頻解碼電路，用于根據(jù)主控電路觸發(fā)的控制信號進行音頻解碼和MIDI合成，以得到播放的音頻信號。
[0032]音頻播放電路，用于播放音頻信號。
[0033]參照圖2，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述激光二極管組由14個激光二極管組成，所述光接收器由14個光敏電阻組成，每個激光二極管發(fā)出的激光信號經(jīng)過煙霧發(fā)生器后被I個相應(yīng)的光敏電阻所接收，所述14個光敏電阻均與主控電路連接。
[0034]參照圖4，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述主控電路還連接有LED指示燈，所述LED指示燈由14個LED指示單元組成，所述LED指示單元由N溝道場效應(yīng)管和發(fā)光二極管組成，所述N溝道場效應(yīng)管的柵極與I個光敏電阻連接，所述N溝道場效應(yīng)管的源極分別與發(fā)光二極管的陽極以及大地連接，所述發(fā)光二極管的陰極與N溝道場效應(yīng)管的漏極連接。
[0035]參照圖5，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述音頻解碼電路采用VS1103音頻解碼芯片。
[0036]參照圖1和圖6，進一步作為優(yōu)選的實施方式，在所述光接收器與主控電路之間還設(shè)有電壓比較器。
[0037]參照圖1，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述主控電路還連接有存儲器。
[0038]參照圖7，進一步作為優(yōu)選的實施方式，還包括電源模塊，所述電源模塊包括電源配適器、穩(wěn)壓電路和降壓電路，所述電源配適器的輸出端通過穩(wěn)壓電路進而與降壓電路的輸入端連接，所述降壓電路的輸出端分別與存儲器的輸入端以及主控電路的輸入端連接。
[0039]其中，電源配適器，用于將220V市電轉(zhuǎn)換為5V電源；
[0040]穩(wěn)壓電路，用于對轉(zhuǎn)換后的5V電源進行穩(wěn)壓；
[0041]降壓電路，用于對穩(wěn)壓后的電源進行降壓，從而得到3.3V電源。
[0042]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述穩(wěn)壓電路采用LM2596穩(wěn)壓芯片，所述降壓電路采用AMSl 17降壓芯片。
[0043]參照圖1和圖8，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述主控電路還連接有撥碼開關(guān)。
[0044]參照圖3，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述主控電路由STM32F103RBT6芯片及外圍電路組成。
[0045]下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0046]實施例一
[0047]本實用新型主要是為了游樂場玩具的開發(fā)，激光琴由stm32系列芯片作為主控電路來控制整個系統(tǒng)的工作，由光接收器的傳感器接收激光二極管組的信號，該信號采集后經(jīng)主控電路進行數(shù)據(jù)處理，再由音頻解碼電路的vsl 103芯片進行解碼，作為存儲器的EEPROM用來存儲歌曲的數(shù)據(jù)，如圖1所示。
[0048]本實用新型的激光二極管組采用14個激光二極管(S卩14根琴弦)，可以發(fā)出14種音，可形成復(fù)音;為每個激光二極管編號，從而得出Xl — X14，如圖2所示。本實施例的激光二極管采用比菲特公司的3V半導(dǎo)體紅外二極管，工作時，半導(dǎo)體紅外二極管發(fā)射出紅色光點(由于激光二極管的發(fā)射原理及產(chǎn)生過程的特殊性決定了激光具有普通光所不具有的特點，只會形成一個紅點)。本實用新型加入了煙霧發(fā)生器，當煙霧產(chǎn)生時半導(dǎo)體紅外二極管發(fā)射出的紅色光點就會由于發(fā)生散射而變大為紅色光束，從而在正常情況下看到激光二極管所發(fā)出的紅色光點所形成紅色的琴弦。雖然存在煙霧，但由于激光二極管的穿透性良好，紅色光束仍然會被光接收器正確接收。
[0049]本實施例的光接收器優(yōu)選光敏電阻(光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器;入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種電阻入射光變?nèi)酰娮铚p小，入射光變強，電阻增大。)當激光二極管照射在光敏電阻時，由于光敏電阻的特性，電阻值將趨近于O;當激光二極管被演奏者的手或者某些東西擋住，其電阻將趨于10kQ;利用此特性，我們就可以得到演奏者的撥弦序號，如圖2所示。
[0050]在激光二極管組發(fā)出激光后，主控電路的輸入缺省為上拉輸入，由于接收信號的變化太快，主控電路來不及檢測，因此本實用新型需要在激光二極管組發(fā)出激光達到一定時間后才開始接收光接收器發(fā)送過來的信號。為了實現(xiàn)這一目的，本實施例采用了LM339電壓比較器芯片來設(shè)定主控電路開始接收光接收器信號的時間。LM339的內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器。由于琴弦總共14根，光接收器的光敏電阻共14個，而每個LM339只可以判斷四路通道，因此本實施例需要設(shè)置4個電壓比較器，如圖6所示。
[0051 ] 主控電路采用ST公司的STM32F103RBT6芯片，STM32F1系列芯片32位ARM微控制器，該系列芯片由意法半導(dǎo)體(ST)公司制造，其內(nèi)核是Cortex-M3。由于STM32F103RBT6芯片具有優(yōu)越的電源管理模式和低功耗表現(xiàn)，可控制激光琴的各部分達到最低功耗要求，整個系統(tǒng)運行功率小于5W，如圖3所示。
[0052]本實用新型的音頻解碼電路采用VSl 103芯片。VSl 103芯片是一個單片MP3/WMA/MIDI音頻解碼器和ADPCM編碼器；它包含一個高性能，自主產(chǎn)權(quán)的低功耗DSP處理器核VS_DSP4;數(shù)據(jù)存儲器，為用戶應(yīng)用提供5KB的指令RAM和0.5KB的數(shù)據(jù)RAM;
[0053]串行的控制和數(shù)據(jù)接口，4個常規(guī)用途的I/O口，一個UART，以及一個高品質(zhì)可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有一個耳機放大器和地線緩沖器。VS1103芯片通過一個串行接口來接收輸入的比特流，它可以作為一個系統(tǒng)的從機。輸入的比特流被解碼后，通過一個數(shù)字音量控制器到達一個18位過采樣多位￡-△ DAC，通過串行總線控制解碼器。除了基本的解碼功能外，在用戶RAM中它還可以做其他特殊應(yīng)用。本實施例中，當光接收器輸入的信號從主控電路處理完畢后，傳輸?shù)絍S1103進行編解碼，最后輸出播放音頻，如圖5所示。
[0054]此外，用戶可以從存儲器選擇歌曲，當主控電路識別完成后，本實用新型可以通過設(shè)置在激光二極管組邊上的LED指示燈進行提示，以此讓不懂音律的人也可以感受到音樂的樂趣。例如當選定一首《生日快樂》歌后，可以根據(jù)LED指示燈的提示順序觸摸激光束，彈出相應(yīng)的音調(diào)，以形成連續(xù)的音調(diào)，變成一首完整的歌曲。LED指示燈由14個結(jié)構(gòu)相同的LED指示單元組成，其中一個LED指示單元的具體電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，LED_G1為主控電路的信號，LED_G1為LED指示燈的一個輸出接口，Rl為光敏電阻，Ql為場效應(yīng)晶體管，Dl為發(fā)光二極管。
[0055]本實用新型主要用于游樂場的大型玩具，因此必須要有規(guī)定的玩耍時間。本實用新型采用撥碼開關(guān)的模式來控制時間的長短，如圖8所示。當工作人員將開關(guān)合上時，從左到右每閉合一個開關(guān)將增加I分鐘玩耍時間。投幣后，觸發(fā)撥碼開關(guān)的相應(yīng)信號，使激光琴工作，其余時間激光琴將進入休眠狀態(tài)，以此形成低功耗。
[0056]本實用新型的存儲器可使用EEPR0M，可以存儲歌曲，讓用戶自己進行選擇，例如可以是熟悉《小蘋果》、《生日快樂》等為人熟悉的歌曲。歌曲通過IIC燒錄到EEPR0M，使用戶可以多選擇性地進行演奏。
[0057]本實用新型相對傳統(tǒng)的豎琴，具有以下優(yōu)點:
[0058](I)采用電子的方式合成音頻進行播放，不再需要琴弦，節(jié)省了資源，不用每3個月就更換琴弦。
[0059](2)LED指示燈，使不懂音律的人也可以根據(jù)LED指示燈的提示彈奏出完整的歌曲，更加方便和全面。
[0060](3)采用了激光二極管組，可以使產(chǎn)品大型化(因為激光的衰減是很微弱的，射程可達好幾公里)，滿足幾個人一起演奏的要求。
[0061](4)設(shè)有撥碼開關(guān)，可以靈活控制彈奏的時間，更加方便。
[0062]以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本實用新型并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種激光琴，其特征在于:包括激光二極管組、煙霧發(fā)生器、光接收器、主控電路、音頻解碼電路和音頻播放電路，所述激光二極管組發(fā)出的激光信號經(jīng)過煙霧發(fā)生器后被光接收器所接收，所述光接收器與主控電路連接，所述主控電路的輸出端通過音頻解碼電路進而與音頻播放電路的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光琴，其特征在于:所述激光二極管組由14個激光二極管組成，所述光接收器由14個光敏電阻組成，每個激光二極管發(fā)出的激光信號經(jīng)過煙霧發(fā)生器后被I個相應(yīng)的光敏電阻所接收，所述14個光敏電阻均與主控電路連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光琴，其特征在于:所述主控電路還連接有LED指示燈，所述LED指示燈由14個LED指示單元組成，所述LED指示單元由N溝道場效應(yīng)管和發(fā)光二極管組成，所述N溝道場效應(yīng)管的柵極與I個光敏電阻連接，所述N溝道場效應(yīng)管的源極分別與發(fā)光二極管的陽極以及大地連接，所述發(fā)光二極管的陰極與N溝道場效應(yīng)管的漏極連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光琴，其特征在于:所述音頻解碼電路采用VS1103音頻解碼芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光琴，其特征在于:在所述光接收器與主控電路之間還設(shè)有電壓比較器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光琴，其特征在于:所述主控電路還連接有存儲器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種激光琴，其特征在于:還包括電源模塊，所述電源模塊包括電源配適器、穩(wěn)壓電路和降壓電路，所述電源配適器的輸出端通過穩(wěn)壓電路進而與降壓電路的輸入端連接，所述降壓電路的輸出端分別與存儲器的輸入端以及主控電路的輸入端連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種激光琴，其特征在于:所述穩(wěn)壓電路采用LM2596穩(wěn)壓芯片，所述降壓電路采用AMS117降壓芯片。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的一種激光琴，其特征在于:所述主控電路還連接有撥碼開關(guān)。10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的一種激光琴，其特征在于:所述主控電路由STM32F103RBT6芯片及外圍電路組成。
【文檔編號】G10G1/02GK205451764SQ201620170235
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】唐佳林, 莫淳棟, 丘健威, 尹小龍
【申請人】北京理工大學(xué)珠海學(xué)院