創(chuàng )意小制作：有趣的激光豎琴

　　在上海世博會(huì )的伊朗館，我看到了一架沒(méi)有琴弦的豎琴，那是眾多參觀(guān)者公認的伊朗館里最有趣的展品！參觀(guān)者只要伸手穿過(guò)那架通體黑色的豎琴，音調就會(huì )被“奏響”。沒(méi)有琴弦怎么奏響？工作人員為我們揭示了秘密——他按了一下琴身上的“光”按鍵，14道紅色的激光束就從琴的上端射出。他說(shuō)，這是激光豎琴。我們用手指一“撥”激光束，豎琴就會(huì )發(fā)聲，每一束光都有不同的音高。據說(shuō)這個(gè)豎琴原本放在伊朗的科學(xué)館里，主要是為了激起小朋友對音樂(lè )和科技的興趣。

　　這個(gè)激光豎琴也讓我回想起了許多陳年舊事，很久前我就曾經(jīng)和同學(xué)說(shuō)過(guò)，我也能做一個(gè)激光豎琴，還和他打了賭，只是由于時(shí)間的問(wèn)題一直沒(méi)有完成?？戳艘晾署^的激光豎琴，我決定制作它，當然是一款很簡(jiǎn)陋的激光豎琴。不過(guò)對于喜好DIY的朋友而言，也是一個(gè)不錯的創(chuàng )意小制作。

　　制作需要的材料（見(jiàn)附表）

　　附表?使用AT89C2051方案的元件清單

　　整體結構

　　這個(gè)激光豎琴，用3個(gè)木塊構成，并用螺絲和熱熔膠固定成接近豎琴的形狀。

　　在上面的木塊上安裝5個(gè)3.0V激光管，并用熱熔膠固定在下面的木塊上。用0.8mm的鉆頭鉆洞，并安裝對應的5個(gè)光敏電阻，即組成基本的基座。然后，在合適的地方放置5號電池盒，也用熱熔膠固定。最后，根據電源原理圖，把對應的引線(xiàn)和插座連接，以方便后期的連接和升級。最后，再與電路板底座連接。底座的電路我先后做了兩種，分別采用的是AT89C2051和ATMEGA8這兩款單片機。當然，性能和效果也是不同的。由于材料有限，我只做了5根弦的作品。

　　這次制作焊接非常簡(jiǎn)單，都是DIP的元器件，根據原理圖使用絕緣套線(xiàn)，連接對應引腳即可。

　　好了，你也可以享受神奇的無(wú)弦琴的樂(lè )趣了！

　　采用51單片機的電路原理圖

　　采用AVR M8單片機的電路原理圖

　　電路原理

　　光敏電阻在室內光線(xiàn)下的阻值約20kΩ。當受到激光管照射時(shí)，它的電阻將小于1kΩ。于是，筆者用10kΩ的電阻和光敏電阻串聯(lián)，進(jìn)行分壓。當有激光照射時(shí)，單片機讀取光敏電阻的電壓（3/11，約 0.27V），此時(shí)它的邏輯電平為0。當無(wú)激光照射時(shí)，單片機讀取光敏電阻的電壓，約（3/30）×20=2V，這時(shí)它的邏輯電平為1。

　　這樣，當我們遮擋激光的光線(xiàn)時(shí)，就能在電路中產(chǎn)生開(kāi)關(guān)的效果。音符是如何產(chǎn)生的呢？人耳能聽(tīng)到的聲音頻率為20Hz~20kHz，豎琴音符頻率當然也在這個(gè)范圍。只是，不同的音符，有著(zhù)自己固定的頻率。通過(guò)51單片機自帶的16位定時(shí)器就可以產(chǎn)生上述音頻。例如豎琴的標準音la為440Hz。通過(guò)計算可知，它的半周期為1136μs。這樣，只要在半周期時(shí)跳變引腳電平，就可以產(chǎn)生440Hz的方波了。再經(jīng)過(guò)電聲轉換元件（蜂鳴器），就可以產(chǎn)生標準音la 了，其他音符也是這樣產(chǎn)生的。

　　51單片機底板

　　AVR單片機底板

　　激光豎琴的結構

　　采用51單片機的電路使用了AT89C2051單片機，在P3.7引腳上連接發(fā)聲元件，即無(wú)源蜂鳴器。通過(guò)三極管放大電流，使音樂(lè )更響亮。其余部分是51 單片機的最小系統。電路的電源用2節5號電池。大家可能會(huì )認為，這個(gè)音符沒(méi)有音色啊。因此，我又對這個(gè)51單片機做的發(fā)聲底座進(jìn)行了改變，用M8單片機重新設計了發(fā)聲的底座。使用新設計的M8單片機電路，我們可以將音色文件放到SD卡中，大家根據自己的喜好，放入喜歡的音符，如鋼琴、二胡、吉他等。不過(guò)，音符需要自己用電腦事先錄制，并保存為8位的WAV文件，文件名為D、R、M、F、S、L、X。程序會(huì )判斷哪根激光被阻擋，播放相應的音符文件。聲音通過(guò) M8單片機的OC1A、OC1B產(chǎn)生。只要把音頻輸出的OCR1A、OCR1B和音響或耳機連接，就能聽(tīng)到響亮的音符了。