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基于单片机控制的无弦吉他的设计

基于单片机控制的无弦吉他的设计

【摘要】对射式光电传感器发出的射线经手遮挡后,传感器会发出低电平,此信号送人单片机,单片机经程序控制发出一定频率的电信号,此信号再经放大电路发出吉他声音,本文介绍基于此原理设计制作无弦吉他的过程。

【关键词】光电传感器;无弦吉他;单片机

1.引言

现在市场上流行吉他有木吉他与电吉他,木吉他发声原理是靠琴弦产生共振,振动波再与共鸣箱作用发出声音;电吉他弦震动,经过磁生电,电信号放大,再经发声电路发出声音;近几年,随着音乐的发展,人们对音乐的要求也越来越高,传统的发声设备已无法满足人们的听觉感受。故设计一种无弦吉也就是没有琴弦的吉他,此吉他完全是通过传感器产生高低电平来激励内置单片机,单片机产生的信号通过放大电路给扬声器,从而发出声音。声音的音量可以自行控制,音域宽,和声丰富,甚至可以奏出常规乐器无法演奏的声音(如合唱声,风雨声),这完全取决于单片机源程序中音色的频率。本制作可用于科普演示,也可以作为儿童的玩具,增加人们的兴趣,具有制作简单、成本低廉等优点。

2.硬件电路设计

2.1 信号采集电路

信号采集电路包括对射式光电传感器、单片机、74ls30、74ls04。光电传感器主要组成部分是光敏电阻,其阻值随光照度变化而变化[1],信号线输出的电压值也随之改变,经测量可知,无障碍阻挡射线时传感器信号线输出4.5v左右的电压,射线被阻挡时电压为0.5v左右,传感器接收端正极和信号线间连接1k 的电阻,起到限流作用,信号线直接连单片机I/O口,CMOS单片机电平临界值为VIHmin=3.5v,VILmax=1.5v[2],输入电压高于3.5v时为高电平,低于1.5v 时为低电平,因此当射线被阻挡时对应的I/O口输入为低电平,否则为高电平,这样当手挡住射线时I/O口由高电平变为低电平,实现信号的采集;6个传感器的信号线分别与P2.0~P2.5六个I/O口相连,传感器发出的射线对应吉他的六根弦,接收端与发射端交错排列以防止相邻射线干扰(见图1);信号线另接74ls30八输入与非门,再经74ls04非门和P3.2口相连,作有信号变化时的总判断(见图2,K1~K6接信号线)。

2.2 发声系统电路

发声采用电动式的扬声器,其发声原理是通过交变电流信号的线圈在磁场中运动,使与音圈相连的振膜振动,从而牵扯连纸盒振动,再通过空气介质将声波传送出去[3];因此经单片机输送给扬声器一定频率的高低电平即可发出此频率的声音。由于扬声器需要较大的驱动电流,可接入ULN2803功率放大芯片,其

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