專利名稱：微電腦定音器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種用單片機及其外圍電子電路實現(xiàn)的能發(fā)出A4標準音、十二平均音階標準音和各種弦樂器空弦標準音的裝置，上述各種標準音是各種樂器定音的參照標準。
定音管(有時也被稱作定音器)是與口琴發(fā)音原理相同的通過口吹氣流帶動簧片振動發(fā)聲的裝置，制作時通過控制簧片的材料、寬度和厚度來控制音高。除了A4標準音定音管外，現(xiàn)在市面上還有十二平均音階標準音定音管、各種弦樂器空弦標準音定音管(如小提琴4音定音管、吉它6音定音管)。定音管制作成本較低，售價較便宜，因此成為使用最廣泛的定音裝置。但是由于定音管批量生產(chǎn)時簧片材料成份的偏差以及簧片厚度、寬度的誤差，所以市面上大多數(shù)定音管的發(fā)音精度為十幾個音分。這樣的精度用來作定音的標準是遠遠不夠的。另外定音管需要用嘴來吹，不能滿足人們?nèi)找嫣岣叩男l(wèi)生要求。
音叉的發(fā)音精度較高，但是一個音叉只能發(fā)一個音，需要發(fā)多個音時，就需要備多個音叉，這就增加了購買的費用，并給攜帶帶來了不便。而且音叉發(fā)音時間很短，初學者定音時往往要反復比較，因此需要很多次地敲擊音叉，使用時十分不便。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，市面上出現(xiàn)了一種用數(shù)字振蕩分頻電路做成的電子定音器，雖然發(fā)音精度較高，但是它只能發(fā)出一個A4標準音，不能滿足用戶需要發(fā)多個音的要求?，F(xiàn)有的微電腦節(jié)拍器、數(shù)字校音器有的附帶定音器功能，發(fā)音精度也很高，但是微電腦節(jié)拍器、數(shù)字校音器功能復雜，成本較高，廣大需要用定音器而不需要用節(jié)拍器和校音器的樂器演奏者，不可能花大價錢去買一個微電腦節(jié)拍器或一個數(shù)字校音器而只用它的一個附屬功能。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一組按鍵和幾組選擇開關(guān)與單片機的多個I/O口連接，單片機的另外兩個I/O口分別直接與喇叭的兩端連接，單片機同時還與晶體振蕩時鐘電路、復位電路、電源電路連接。編程后的單片機根據(jù)這幾組選擇開關(guān)的設置和按鍵的操作，在連接喇叭的兩個I/O口輸出兩個相位相反的所需音頻頻率的方波。幾組選擇開關(guān)可分別設置按鍵發(fā)音的操作模式、A4值、發(fā)音種類、弦樂器的調(diào)性、律制。單片機用推挽方式直接驅(qū)動喇叭，提高了發(fā)聲效率，用很小的電流就能獲得滿意的音量。單片機采用晶體振蕩時鐘電路，保證了發(fā)音的高精度。
本實用新型的有益效果是，發(fā)音精度高，可根據(jù)用戶的需要設置各種發(fā)音種類、按鍵發(fā)音的操作模式、A4值、弦樂器的調(diào)性、律制，能滿足所有定音器使用者的所有要求，而且本實用新型電路簡單，功耗小，可以使用鈕扣電池，便于將產(chǎn)品微型化，使用戶容易隨身攜帶。
圖中MCU是單片機，SPK是喇叭，SW是按鍵，K1、K2、K3、K4是選擇開關(guān)，OSC是晶體振蕩時鐘電路，RST是復位電路，PWR是電源電路。
圖2是單片機直接驅(qū)動喇叭的兩個I/O口輸出的反相推挽波形圖。
圖中Vpc0、Vpc1是單片機兩個I/O口的電位，VDD是單片機的電源電壓，也是I/O口能輸出的最高電位，t是時間，T是方波的周期。
在


圖1中，按鍵(SW)與單片機(MCU)I/O口連接，選擇開關(guān)(K1、K2、K3、K4)與單片機(MCU)I/O口連接，喇叭(SPK)兩端與單片機(MCU)I/O口連接，單片機(MCU)同時還與晶體振蕩時鐘電路(OSC)、復位電路(RST)、電源電路(PWR)連接。編程后的單片機讀入選擇開關(guān)(K1、K2、K3、K4)的通斷狀況和按鍵(SW)的操作狀況，根據(jù)這些狀況，在連接喇叭(SPK)兩個I/O口輸出兩路相位相反的所需音頻頻率的方波(見圖2)。目前一般單片機都有具備20mA電流驅(qū)動能力的I/O口，所以用兩個I/O口直接推挽驅(qū)動喇叭(SPK)，能以較小的電流獲得理想的音量。喇叭(SPK)應選用高阻喇叭，并調(diào)整它的阻值使它的電流在10---20mA之間。
選擇開關(guān)(K1)中的各個開關(guān)觸點K11、K12、K13、K14、K15、K16、K17的通斷編碼設置決定發(fā)音的種類A4標準音、十二平均音階標準音、各種弦樂器空弦標準音。在發(fā)各種弦樂器空弦標準音時，選擇開關(guān)(K2)中的各開關(guān)觸點K21、K22、K23、K24、K25、K26、K27的通斷編碼設置決定各弦樂器的調(diào)性，如二胡的D調(diào)、C調(diào)，古箏的D調(diào)、G調(diào)、C調(diào)、F調(diào)、bB調(diào)、bE調(diào)。在發(fā)十二平均音階標準音時，開關(guān)觸點K21斷開時，發(fā)7音自然音階標準音C、D、E、F、G、A、B，開關(guān)觸點K21導通時，發(fā)變化半音bD、bE、#F、bA、bB。選擇開關(guān)(K3)中的各開關(guān)觸點K31、K32、K33、K34、K35、K36、K37的通斷編碼設置決定A4值標準430Hz～～450Hz范圍中的一個整數(shù)值，A4值的國際標準為440Hz，但在不同民族地區(qū)、不同樂器、同一樂器在不同的季節(jié)、不同音樂形式時，人們通常會根據(jù)自己的感覺和傳統(tǒng)習慣將A4值作不同的調(diào)整，以增強音樂性。選擇開關(guān)(K4)中開關(guān)觸點K41、K42、K43、K44、K45的通斷編碼設置決定律制，如十二平均律、五度相生制、純律、三分損益律、中庸全音律。K46、K47的通斷編碼設置決定按鍵(SW)的操作模式和發(fā)音模式，如單鍵單音模式(按一個鍵只出一種音)、單鍵多音模式(按一個鍵每按一次能按一定的順序先后出多個音)。
上述選擇開關(guān)可以使用各種撥動開關(guān)，為了降低成本、縮小產(chǎn)品的體積，也可以直接在PCB上使用跨接線、電阻、連焊點實現(xiàn)這些選擇開關(guān)各開關(guān)觸點的通斷功能。
很多型號的單片機都能適用于本實用新型的技術(shù)方案，所以本實用新型沒有特別指定單片機(MCU)的型號。由于單片機(MCU)的選型以及單片機(MCU)的電源電路(PWR)、復位電路(RST)、晶體振蕩時鐘電路(OSC)是公知技術(shù)，因此本說明書就不再描述。
權(quán)利要求1.一種微電腦定音器，包括單片機(MCU)、按鍵(SW)、選擇開關(guān)(K1)、選擇開關(guān)(K2)、選擇開關(guān)(K3)、選擇開關(guān)(K4)、喇叭(SPK)、晶體振蕩時鐘電路(OSC)、復位電路(RST)、電源電路(PWR)，其特征是按鍵(SW)、選擇開關(guān)(K1)、選擇開關(guān)(K2)、選擇開關(guān)(K3)、選擇開關(guān)(K4)與單片機(MCU)的多個I/O口連接，單片機(MCU)的兩個I/O口直接與喇叭(SPK)的兩端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦定音器，其特征是按鍵(SW)包括單個按鍵SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦定音器，其特征是選擇開關(guān)(K1)包括開關(guān)觸點K11、K12、K13、K14、K15、K16、K17。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦定音器，其特征是選擇開關(guān)(K2)包括開關(guān)觸點K21、K22、K23、K24、K25、K26、K27。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦定音器，其特征是選擇開關(guān)(K3)包括開關(guān)觸點K31、K32、K33、K34、K35、K36、K37。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦定音器，其特征是選擇開關(guān)(K4)包括開關(guān)觸點K41、K42、K43、K44、K45、K46、K47。
專利摘要一種微電腦定音器。包括單片機及與單片機連接的按鍵、選擇開關(guān)、喇叭、晶體振蕩時鐘電路、復位電路、電源電路。編程后的單片機根據(jù)選擇開關(guān)的設置和按鍵的操作，在連接喇叭的兩個I/O口輸出兩路相位相反的所需音頻頻率的方波，直接推挽驅(qū)動喇叭，以較小的功耗，高效地獲得理想音量的所需標準音，不僅可以發(fā)A4標準音，而且可以發(fā)十二平均音階標準音、各種弦樂器空弦標準音，并且可以根據(jù)需要設置弦樂器的調(diào)性、A4值標準、律制、按鍵發(fā)音的操作模式。該微電腦定音器發(fā)音精度高，發(fā)音種類齊全，能適應各類樂器演奏者不同的定音要求。
文檔編號G10H1/34GK2586225SQ0229170
公開日2003年11月12日 申請日期2002年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者徐建 申請人:徐建