CN205451764U - 一种激光琴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光琴，包括激光二极管组、烟雾发生器、光接收器、主控电路、音频解码电路和音频播放电路，所述激光二极管组发出的激光信号经过烟雾发生器后被光接收器所接收，所述光接收器与主控电路连接，所述主控电路的输出端通过音频解码电路进而与音频播放电路的输入端连接。本实用新型激光二极管组发出的激光经过烟雾发生器的烟雾散射后，形成代替琴弦的激光束，该激光束经光接收器接收后，在主控电路、音频解码电路和音频播放电路的配合下输出音频信号进行播放，采用了无琴弦的方式，不用每3个月更换一次琴弦，更加方便，不受琴弦材料的影响，成本较低。本实用新型可广泛应用于电子设备领域。

Description

一种激光琴

技术领域

本实用新型涉及电子设备领域，尤其是一种激光琴。

背景技术

随着当代电子技术的不断发展及普及，消费类电子产品在音乐领域的应用已相当广泛，竖琴作为世界上最古老的拨弦乐器之一，早就已经在电子商品的领域引起注意，特别是在大型游乐场的游玩项目里。

竖琴作为乐器受到大众朋友的热爱。传统的竖琴采用琴弦的方式，琴弦通常采用蚕丝、羊肠、金属、或长丝塑料纤维制成。好的琴弦具有好音质、定弦快、音高稳定、良好的可演奏性等优点。可是就算这么好的琴弦寿命也只有3个月左右时间，导致竖琴需要每3个月更换一次琴弦，不够方便。而且竖琴琴弦的价格还不便宜，导致竖琴的价格也较昂贵，普通家庭承受不起。

综上所述，目前的竖琴采用琴弦的方式，受琴弦材料的影响较大，需要每3个月更换一次琴弦，不够方便且成本较高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种方便且成本低的激光琴。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种激光琴，包括激光二极管组、烟雾发生器、光接收器、主控电路、音频解码电路和音频播放电路，所述激光二极管组发出的激光信号经过烟雾发生器后被光接收器所接收，所述光接收器与主控电路连接，所述主控电路的输出端通过音频解码电路进而与音频播放电路的输入端连接。

进一步，所述激光二极管组由14个激光二极管组成，所述光接收器由14个光敏电阻组成，每个激光二极管发出的激光信号经过烟雾发生器后被1个相应的光敏电阻所接收，所述14个光敏电阻均与主控电路连接。

进一步，所述主控电路还连接有LED指示灯，所述LED指示灯由14个LED指示单元组成，所述LED指示单元由N沟道场效应管和发光二极管组成，所述N沟道场效应管的栅极与1个光敏电阻连接，所述N沟道场效应管的源极分别与发光二极管的阳极以及大地连接，所述发光二极管的阴极与N沟道场效应管的漏极连接。

进一步，所述音频解码电路采用VS1103音频解码芯片。

进一步，在所述光接收器与主控电路之间还设有电压比较器。

进一步，所述主控电路还连接有存储器。

进一步，还包括电源模块，所述电源模块包括电源配适器、稳压电路和降压电路，所述电源配适器的输出端通过稳压电路进而与降压电路的输入端连接，所述降压电路的输出端分别与存储器的输入端以及主控电路的输入端连接。

进一步，所述稳压电路采用LM2596稳压芯片，所述降压电路采用AMS117降压芯片。

进一步，所述主控电路还连接有拨码开关。

进一步，所述主控电路由STM32F103RBT6芯片及外围电路组成。

本实用新型的有益效果是：包括激光二极管组、烟雾发生器、光接收器、主控电路、音频解码电路和音频播放电路，激光二极管组发出的激光经过烟雾发生器的烟雾散射后，形成代替琴弦的激光束，该激光束经光接收器接收后，在主控电路、音频解码电路和音频播放电路的配合下输出音频信号进行播放，采用了无琴弦的方式，不用每3个月更换一次琴弦，更加方便，不受琴弦材料的影响，成本较低。进一步，主控电路还连接有LED指示灯，使不懂音律的人也可以根据LED指示灯的提示弹奏出完整的歌曲，更加方便和全面。进一步，主控电路还连接有拨码开关，可以灵活控制弹奏的时间，更加方便。

附图说明

图1为本实用新型一种激光琴的整体结构图；

图2为本实用新型激光二极管组的电路原理图；

图3为本实用新型主控电路的电路原理图；

图4为本实用新型LED指示灯的一个LED指示单元的电路原理图；

图5为本实用新型VS1103音频解码芯片的电路原理图；

图6为本实用新型电压比较器的管脚示意图；

图7为本实用新型电源模块的结构框图；

图8为本实用新型拨码开关的电路原理图。

具体实施方式

参照图1，一种激光琴，包括激光二极管组、烟雾发生器、光接收器、主控电路、音频解码电路和音频播放电路，所述激光二极管组发出的激光信号经过烟雾发生器后被光接收器所接收，所述光接收器与主控电路连接，所述主控电路的输出端通过音频解码电路进而与音频播放电路的输入端连接。

其中，激光二极管组，用于产生激光。

烟雾发生器，用于产生烟雾，以将产生的激光散射为激光束。

光接收器，用于接收激光束。

主控电路，用于根据接收的激光束触发相应的控制信号，以进行存储和显示等处理。

音频解码电路，用于根据主控电路触发的控制信号进行音频解码和MIDI合成，以得到播放的音频信号。

音频播放电路，用于播放音频信号。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述激光二极管组由14个激光二极管组成，所述光接收器由14个光敏电阻组成，每个激光二极管发出的激光信号经过烟雾发生器后被1个相应的光敏电阻所接收，所述14个光敏电阻均与主控电路连接。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述主控电路还连接有LED指示灯，所述LED指示灯由14个LED指示单元组成，所述LED指示单元由N沟道场效应管和发光二极管组成，所述N沟道场效应管的栅极与1个光敏电阻连接，所述N沟道场效应管的源极分别与发光二极管的阳极以及大地连接，所述发光二极管的阴极与N沟道场效应管的漏极连接。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述音频解码电路采用VS1103音频解码芯片。

参照图1和图6，进一步作为优选的实施方式，在所述光接收器与主控电路之间还设有电压比较器。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述主控电路还连接有存储器。

参照图7，进一步作为优选的实施方式，还包括电源模块，所述电源模块包括电源配适器、稳压电路和降压电路，所述电源配适器的输出端通过稳压电路进而与降压电路的输入端连接，所述降压电路的输出端分别与存储器的输入端以及主控电路的输入端连接。

其中，电源配适器，用于将220V市电转换为5V电源；

稳压电路，用于对转换后的5V电源进行稳压；

降压电路，用于对稳压后的电源进行降压，从而得到3.3V电源。

进一步作为优选的实施方式，所述稳压电路采用LM2596稳压芯片，所述降压电路采用AMS117降压芯片。

参照图1和图8，进一步作为优选的实施方式，所述主控电路还连接有拨码开关。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述主控电路由STM32F103RBT6芯片及外围电路组成。

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

本实用新型主要是为了游乐场玩具的开发，激光琴由stm32系列芯片作为主控电路来控制整个系统的工作，由光接收器的传感器接收激光二极管组的信号，该信号采集后经主控电路进行数据处理，再由音频解码电路的vs1103芯片进行解码，作为存储器的EEPROM用来存储歌曲的数据，如图1所示。

本实用新型的激光二极管组采用14个激光二极管（即14根琴弦），可以发出14种音，可形成复音；为每个激光二极管编号，从而得出X1—X14，如图2所示。本实施例的激光二极管采用比菲特公司的3V半导体红外二极管，工作时，半导体红外二极管发射出红色光点（由于激光二极管的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点，只会形成一个红点）。本实用新型加入了烟雾发生器，当烟雾产生时半导体红外二极管发射出的红色光点就会由于发生散射而变大为红色光束，从而在正常情况下看到激光二极管所发出的红色光点所形成红色的琴弦。虽然存在烟雾，但由于激光二极管的穿透性良好，红色光束仍然会被光接收器正确接收。

本实施例的光接收器优选光敏电阻（光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种电阻入射光变弱，电阻减小，入射光变强，电阻增大。）当激光二极管照射在光敏电阻时，由于光敏电阻的特性，电阻值将趋近于0；当激光二极管被演奏者的手或者某些东西挡住，其电阻将趋于100kΩ；利用此特性，我们就可以得到演奏者的拨弦序号，如图2所示。

在激光二极管组发出激光后，主控电路的输入缺省为上拉输入，由于接收信号的变化太快，主控电路来不及检测，因此本实用新型需要在激光二极管组发出激光达到一定时间后才开始接收光接收器发送过来的信号。为了实现这一目的，本实施例采用了LM339电压比较器芯片来设定主控电路开始接收光接收器信号的时间。LM339的内部装有四个独立的电压比较器。由于琴弦总共14根，光接收器的光敏电阻共14个，而每个LM339只可以判断四路通道，因此本实施例需要设置4个电压比较器，如图6所示。

主控电路采用ST公司的STM32F103RBT6芯片，STM32F1系列芯片32位ARM微控制器，该系列芯片由意法半导体（ST）公司制造，其内核是Cortex-M3。由于STM32F103RBT6芯片具有优越的电源管理模式和低功耗表现，可控制激光琴的各部分达到最低功耗要求，整个系统运行功率小于5W，如图3所示。

本实用新型的音频解码电路采用VS1103芯片。VS1103芯片是一个单片MP3/WMA/MIDI音频解码器和ADPCM编码器；它包含一个高性能，自主产权的低功耗DSP处理器核VS_DSP4；数据存储器，为用户应用提供5KB的指令RAM和0.5KB的数据RAM；

串行的控制和数据接口，4个常规用途的I/O口，一个UART，以及一个高品质可变采样率的ADC和立体声DAC，还有一个耳机放大器和地线缓冲器。VS1103芯片通过一个串行接口来接收输入的比特流，它可以作为一个系统的从机。输入的比特流被解码后，通过一个数字音量控制器到达一个18位过采样多位ε-ΔDAC，通过串行总线控制解码器。除了基本的解码功能外，在用户RAM中它还可以做其他特殊应用。本实施例中，当光接收器输入的信号从主控电路处理完毕后，传输到VS1103进行编解码，最后输出播放音频，如图5所示。

此外，用户可以从存储器选择歌曲，当主控电路识别完成后，本实用新型可以通过设置在激光二极管组边上的LED指示灯进行提示，以此让不懂音律的人也可以感受到音乐的乐趣。例如当选定一首《生日快乐》歌后，可以根据LED指示灯的提示顺序触摸激光束，弹出相应的音调，以形成连续的音调，变成一首完整的歌曲。LED指示灯由14个结构相同的LED指示单元组成，其中一个LED指示单元的具体电路结构如图4所示，LED_G1为主控电路的信号，LED_G1为LED指示灯的一个输出接口，R1为光敏电阻，Q1为场效应晶体管，D1为发光二极管。

本实用新型主要用于游乐场的大型玩具，因此必须要有规定的玩耍时间。本实用新型采用拨码开关的模式来控制时间的长短，如图8所示。当工作人员将开关合上时，从左到右每闭合一个开关将增加1分钟玩耍时间。投币后，触发拨码开关的相应信号，使激光琴工作，其余时间激光琴将进入休眠状态，以此形成低功耗。

本实用新型的存储器可使用EEPROM，可以存储歌曲，让用户自己进行选择，例如可以是熟悉《小苹果》、《生日快乐》等为人熟悉的歌曲。歌曲通过IIC烧录到EEPROM，使用户可以多选择性地进行演奏。

本实用新型相对传统的竖琴，具有以下优点：

（1）采用电子的方式合成音频进行播放，不再需要琴弦，节省了资源，不用每3个月就更换琴弦。

（2）LED指示灯，使不懂音律的人也可以根据LED指示灯的提示弹奏出完整的歌曲，更加方便和全面。

（3）采用了激光二极管组，可以使产品大型化（因为激光的衰减是很微弱的，射程可达好几公里），满足几个人一起演奏的要求。

（4）设有拨码开关，可以灵活控制弹奏的时间，更加方便。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种激光琴，其特征在于：包括激光二极管组、烟雾发生器、光接收器、主控电路、音频解码电路和音频播放电路，所述激光二极管组发出的激光信号经过烟雾发生器后被光接收器所接收，所述光接收器与主控电路连接，所述主控电路的输出端通过音频解码电路进而与音频播放电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种激光琴，其特征在于：所述激光二极管组由14个激光二极管组成，所述光接收器由14个光敏电阻组成，每个激光二极管发出的激光信号经过烟雾发生器后被1个相应的光敏电阻所接收，所述14个光敏电阻均与主控电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种激光琴，其特征在于：所述主控电路还连接有LED指示灯，所述LED指示灯由14个LED指示单元组成，所述LED指示单元由N沟道场效应管和发光二极管组成，所述N沟道场效应管的栅极与1个光敏电阻连接，所述N沟道场效应管的源极分别与发光二极管的阳极以及大地连接，所述发光二极管的阴极与N沟道场效应管的漏极连接。

4.根据权利要求1所述的一种激光琴，其特征在于：所述音频解码电路采用VS1103音频解码芯片。

5.根据权利要求1所述的一种激光琴，其特征在于：在所述光接收器与主控电路之间还设有电压比较器。

6.根据权利要求1所述的一种激光琴，其特征在于：所述主控电路还连接有存储器。

7.根据权利要求6所述的一种激光琴，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块包括电源配适器、稳压电路和降压电路，所述电源配适器的输出端通过稳压电路进而与降压电路的输入端连接，所述降压电路的输出端分别与存储器的输入端以及主控电路的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的一种激光琴，其特征在于：所述稳压电路采用LM2596稳压芯片，所述降压电路采用AMS117降压芯片。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种激光琴，其特征在于：所述主控电路还连接有拨码开关。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种激光琴，其特征在于：所述主控电路由STM32F103RBT6芯片及外围电路组成。