无弦激光音乐琴是一种理想的集观赏与娱乐为一体的琴，可作为课程辅助教学仪器或者儿童玩具，具有十分重要的商业价值。本文设计了一款集激光、单片机、机械、电路于一体的无弦激光音乐琴系统，主要包括多路激光模块、激光传感器模块、控制器模块以及音乐响应模块，为了实现对激光信号灵敏探测，主要针对整体电路和程序进行了设计。采用5 mW、650 nm半导体激光器作为发射源，采用光敏电阻作为接收器接收激光信号，经过STC89C52单片机的控制处理及LM386音乐响应模块的功率放大，实现音频输出。完成了无弦激光音乐琴系统的制作，整体尺寸为长10 cm × 宽5 cm × 高11 cm。对该系统发声频率进行了实验研究，可实现3个音阶，7个音调的演奏，音色清晰，实测音调频率与理论计算音调频率偏差不大于7.098 Hz。

The string-less laser music piano is an ideal instrument for viewing and entertainment, which can be used as an auxiliary teaching instrument or children's toy, and has very important commercial value.A string-less laser music piano system, integrating laser, single chip microcomputer, machinery and circuit, is designed in this paper, which mainly includes multi-channel laser module,laser sensor module, controller module and music response order to realize the sensitive detection of laser signal, the whole circuit and program are semiconductor laser with power of 5 mW and wavelength of 650 nm is used as the source, and the photosensitive resistor is used as the receiver to receive the laser the control and processing of STC89C52 single-chip microcomputer and the power amplification of LM386 music response module, audio output is string-less laser music instrument system with a size of 10 cm length × 5 cm width × 11 cm height was made, and the sound frequency was studied can play 7 scales and 3 tones with clear deviation between the measured tone frequency and the calculated tone frequency is no more than 7.098 Hz.

1.引言

信息是现代化社会的重要组成部分，而娱乐也同样渗透着人类生活的方方面面，电子信息产品更是把娱乐推向了新的高度。无弦激光音乐琴就是一种现代化的电子信息产品，通过对电路进行光控，利用光学控制原理制作而成。演奏者只需用手遮住一束光，无弦激光音乐琴就会发出声音，相当于拨动一根琴弦。经过不停地对光控制，可以“演奏”出不同的音阶和乐曲。在日常生活中，激光琴并没有和手进行直接接触，所以不用担心破坏琴键，也不用担心染上细菌[1]。是一种理想的集观赏与娱乐为一体的琴，也可作为辅助教学仪器或者儿童玩具，提升学习者的兴趣，具有十分重要的商业价值。作为一种新的乐器品种，使传统乐器在音响、演奏方式和现场效果方面产生耳目一新的效果。譬如由美国的Dan Millicent和Tim Walsh开发出来的激光竖琴[2]，以五颜六色的激光束替代传统的竖琴弦，只要演奏者轻触光束，便发出悦耳的竖琴的音响。演出时，舞台的灯光与竖琴“光弦”发出的激光交相辉映[3]，让观众仿佛置身于梦幻般的音乐空间。目前激光琴的主要研发和应用都集中在美国和西欧国家。在威斯康星大学麦迪逊工程博览会上首次以激光吉他的雏形露面，立即引起美国一些大型公司，如通用电器公司和通用汽车公司的关注[4]，商业市场潜力巨大。但激光吉他和弦的演奏问题和音响的强弱控制问题还未解决。“触发类”激光琴目前还仅限于“实验样品”阶段。

本文设计了一种基于STC89C52单片机的无弦激光音乐琴，可实现日常生活中音乐琴的演奏，具有自动检测功能，反应速度灵敏，成本低。

2.系统设计

无弦激光音乐琴由多路激光模块、激光传感器模块、控制器模块以及音乐响应模块四个模块组成。总体设计方案如图1所示。

图1中，多路激光模块采用7个功率约5 mW的半导体激光器，每个激光器产生的光束分别代表音乐上最基本的音符。激光传感器模块采用7个型号为5528的光敏电阻，当激光的光线被遮挡时，光敏电阻因光感应效应产生相应的阻值变化，进而将光强的变化信息传导给控制器进行分析。控制器模块采用STC89C52单片机[5]，单片机根据激光传感器发送的信息，经过一系列的信息处理和数据计算，发送指令到音乐芯片模块。音乐响应模块采用一款常用的音频功放芯片LM386作为驱动核心部件，处理信息后结合功放模块和蜂鸣器实现音符的输出。

为了使系统能对激光遮挡信号作出灵敏的反应，设计了系统电路图，如图2所示。

Figure design of string-less laser music piano图1.无弦激光音乐琴设计示意图