本實(shí)用新型涉及自動演奏設(shè)備，特別涉及一種多媒體鋼琴及其自動演奏系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的鋼琴自動演奏系統(tǒng)通過解析智能設(shè)備（電腦、電鋼琴等）輸出的MIDI數(shù)據(jù)，來驅(qū)動安裝在鋼琴琴鍵后方的電磁鐵，已達(dá)到自動演奏的功能。

現(xiàn)有的鋼琴自動演奏系統(tǒng)的解碼盒與智能設(shè)備的接口、解碼盒與驅(qū)動板之間的接口一般為5針MIDI接口或標(biāo)準(zhǔn)USB2.0接口，MIDI接口傳輸距離短，誤碼率較高。除通過操作本機(jī)琴鍵控制外并無其他數(shù)據(jù)接口進(jìn)行相關(guān)操作。USB2.0接口傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)距離5m，但實(shí)際證明線長大于2.0m時出現(xiàn)較高的誤碼率，且抗干擾能力極低。且市面上大部分的解碼盒無論是通過USB轉(zhuǎn)MIDI線連接或是標(biāo)準(zhǔn)5芯MIDI線連接都沒有做到地線隔離，這樣很容易造成在接口熱插拔時智能設(shè)備的死機(jī)（如電腦藍(lán)屏）。

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種多媒體鋼琴及其自動演奏系統(tǒng)，旨在增加MIDI數(shù)據(jù)傳輸距離。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取了以下技術(shù)方案：

一種多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)，包括：

用于將接收到的MIDI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)，并將所述TTL電平數(shù)據(jù)通過RS485接口傳輸給驅(qū)動板的解碼盒；

用于根據(jù)接收到的TTL電平數(shù)據(jù)，驅(qū)動多媒體鋼琴的對應(yīng)琴鍵，實(shí)現(xiàn)自動演奏的驅(qū)動板；

所述解碼盒與驅(qū)動板連接。

所述的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，所述解碼盒包括：

用于接收MIDI數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收模塊；

用于通過光耦隔離將所述MIDI數(shù)據(jù)的差分電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，得到TTL電平數(shù)據(jù)的電平轉(zhuǎn)換模塊；

用于提升所述TTL電平數(shù)據(jù)的波特率，并在TTL電平數(shù)據(jù)中加入校驗信息后將其打包成一個數(shù)據(jù)幀發(fā)送給驅(qū)動板的解碼模塊；

所述數(shù)據(jù)接收模塊通過電平轉(zhuǎn)換模塊連接解碼模塊，所述解碼模塊連接所述驅(qū)動板。

所述的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)接收模塊包括藍(lán)牙模塊。

所述的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)接收模塊還包括耳機(jī)接口、MIDI接口、USB接口中的一種或多種。

所述的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，所述電平轉(zhuǎn)換模塊包括第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、晶振、第一芯片和第二芯片；所述第一芯片的D+端和D-端連接數(shù)據(jù)接收模塊，所述第一芯片的TX端連接第二芯片的IN-端，所述第一芯片的RX端連接第二芯片的OUT端，所述第一芯片的CAP端通過第一電容接地，所述第一芯片的XIN端連接第二電容的一端和晶振的一端，所述第二電容的另一端接地，所述第一芯片的XOUT端連接晶振的另一端、并通過第三電容接地；所述第一芯片的5V-USB端連接USB供電端、并通過第四電容接地；所述第二芯片的IN+端通過第一電阻連接USB供電端，所述第二芯片的VCC端連接供電端、第二芯片的EN端和第二電阻的一端，所述第二電阻的另一端連接第二芯片的OUT端。

所述的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，所述第二芯片為高速光耦芯片。

所述的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，所述第一芯片的型號為CH345。

所述的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，所述第二芯片的型號為6N137。

一種多媒體鋼琴，包括如上所述的自動演奏系統(tǒng)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供一種多媒體鋼琴及其自動演奏系統(tǒng)，其中，所述自動演奏系統(tǒng)包括解碼盒和驅(qū)動板。本實(shí)用新型通過解碼盒將接收到的MIDI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)，并將所述TTL電平數(shù)據(jù)通過RS485接口傳輸給驅(qū)動板；進(jìn)而由驅(qū)動板根據(jù)接收到的TTL電平數(shù)據(jù)，驅(qū)動多媒體鋼琴的對應(yīng)琴鍵，實(shí)現(xiàn)自動演奏。本實(shí)用新型通過將MIDI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為TTL電平數(shù)據(jù)，并以RS485接口進(jìn)行傳輸，極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型提供的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本實(shí)用新型提供的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)中，電平轉(zhuǎn)換模塊的電路圖。

圖4為本實(shí)用新型提供的多媒體鋼琴自動演奏方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供一種多媒體鋼琴及其自動演奏系統(tǒng)。為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提供一種多媒體鋼琴，其包括自動演奏系統(tǒng)。請參閱圖1和圖2，所述自動演奏系統(tǒng)，包括解碼盒10、驅(qū)動板20和電源30。所述解碼盒10和電源30均連接驅(qū)動板20。

所述解碼盒10，用于接收外部智能設(shè)備發(fā)出的MIDI(Musical Instrument Digital Interface)數(shù)據(jù)，將接收到的MIDI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)，并將所述TTL電平數(shù)據(jù)通過RS485接口傳輸給驅(qū)動板20。具體的，所述解碼盒10將現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)MIDI協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平的串口數(shù)據(jù)，即標(biāo)準(zhǔn)的MIDI信號為串口協(xié)議，電氣層為差分傳輸，通過隔離光耦將差分電平轉(zhuǎn)換為TTL電平以供驅(qū)動板20的CPU（中央處理器）讀取。所述智能設(shè)備包括電腦、智能手機(jī)、平板電腦等能提供MIDI數(shù)據(jù)的設(shè)備。

所述驅(qū)動板20，用于根據(jù)接收到的TTL電平數(shù)據(jù)，驅(qū)動多媒體鋼琴的對應(yīng)琴鍵，實(shí)現(xiàn)自動演奏。所述多媒體鋼琴的所有琴鍵對應(yīng)均設(shè)置有電磁鐵，所述驅(qū)動板20通過給所述電磁鐵通電和斷電，實(shí)現(xiàn)對琴鍵按下和彈起的控制。

所述電源30，用于為所述多媒體鋼琴提供電源。

解碼盒10與驅(qū)動板20之間通過自定義的協(xié)議以標(biāo)準(zhǔn)的RS485電平進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以有效增加解碼盒10與驅(qū)動板20之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。傳輸線材質(zhì)可以用普通的網(wǎng)線即可傳輸1km以上，換而言之，所述解碼盒10與驅(qū)動板20之間通過網(wǎng)線40連接。

進(jìn)一步的，所述解碼盒10包括數(shù)據(jù)接收模塊110、電平轉(zhuǎn)換模塊120和解碼模塊130。所述數(shù)據(jù)接收模塊110通過電平轉(zhuǎn)換模塊120連接解碼模塊130，所述解碼模塊130連接所述驅(qū)動板20。

所述數(shù)據(jù)接收模塊110，用于接收外部智能設(shè)備發(fā)出的MIDI數(shù)據(jù)及控制信息。所述數(shù)據(jù)接收模塊110包括藍(lán)牙模塊（藍(lán)牙4.0）。由此，本實(shí)用新型利用藍(lán)牙傳輸MIDI流（MIDI數(shù)據(jù)）及控制信息，不僅可以做到無線連接就能實(shí)現(xiàn)鋼琴自動演奏的功能，而且藍(lán)牙傳輸?shù)木嚯x較USB連接線和MIDI連接線傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)。智能設(shè)備利用藍(lán)牙可以實(shí)現(xiàn)與自動演奏解碼盒的快速連接，可以使用移動智能設(shè)備（如手機(jī) ipad等）對鋼琴的演奏進(jìn)行控制，使用更方便。進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)接收模塊110還包括耳機(jī)接口、MIDI接口、USB接口中的一種或多種。通過設(shè)置多種接口來接收MIDI數(shù)據(jù)，提高了多媒體鋼琴的使用范圍，為使用者提供多種接口選擇。

所述電平轉(zhuǎn)換模塊120，用于通過光耦隔離將所述MIDI數(shù)據(jù)的差分電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，得到TTL電平數(shù)據(jù)。

所述解碼模塊130，用于提升所述TTL電平數(shù)據(jù)的波特率，并在TTL電平數(shù)據(jù)中加入校驗信息后將其打包成一個數(shù)據(jù)幀發(fā)送給驅(qū)動板20。具體的，所述電平轉(zhuǎn)換模塊120得到的TTL電平數(shù)據(jù)的波特率為31250，由所述解碼模塊130進(jìn)行預(yù)處理，將TTL電平數(shù)據(jù)的波特率提升至115200波特率，并在TTL電平數(shù)據(jù)中加入預(yù)設(shè)字節(jié)的冗余校驗信息，將所述TTL電平數(shù)據(jù)打包成一個數(shù)據(jù)幀發(fā)送給驅(qū)動板。這樣保證了MIDI流的實(shí)時性，有降低數(shù)據(jù)的誤碼率。數(shù)據(jù)流以31250波特率傳輸時每一個字節(jié)所需時間320us，每一個按鍵動作至少需要3個字節(jié)即960us，當(dāng)把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更高波特率115200bps時，每一個字節(jié)則需要86.8us。所以在一個按鍵信息所需的時間內(nèi)可以傳輸960us/86.8us=11個字節(jié)，這樣3個字節(jié)的數(shù)據(jù)理論上可以增加8個字節(jié)作為冗余校驗。在本實(shí)施例中采用5個字節(jié)作為一個數(shù)據(jù)幀，格式如下：

FF DATA0 DATA1 CRCH CHCL

其中，F(xiàn)F為幀頭，DATA0為鍵號信息，DATA1為力度信息，CRCH 為CRC16校驗的高8位字節(jié)，CRCL 為CRC16校驗的低8位字節(jié)。

所述解碼模塊130可以是單片機(jī)。

請參閱圖3，所述電平轉(zhuǎn)換模塊120包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、晶振X、第一芯片U1和第二芯片U2；所述第一芯片U1的D+端和D-端連接數(shù)據(jù)接收模塊110，具體的，所述第一芯片U1的D+端和D-端對應(yīng)連接USB接口的D+端和D-端。所述第一芯片U1的TX端連接第二芯片U2的IN-端，所述第一芯片U1的RX端連接第二芯片U2的OUT端，所述第一芯片U1的CAP端通過第一電容C1接地，所述第一芯片U1的XIN端連接第二電容C2的一端和晶振X的一端，所述第二電容C2的另一端接地，所述第一芯片U1的XOUT端連接晶振X的另一端、并通過第三電容C3接地；所述第一芯片U1的5V-USB端連接USB供電端USBVCC、并通過第四電容C4接地；所述第二芯片U2的IN+端通過第一電阻R1連接USB供電端USBVCC，所述第二芯片U2的VCC端連接供電端VCC、第二芯片U2的EN端和第二電阻R2的一端，所述第二電阻R2的另一端連接第二芯片U2的OUT端。

其中，所述第一芯片U1的型號為CH345。所述第二芯片U2為高速光耦芯片，其型號為6N137。所述USB供電端USBVCC、USBGND為智能設(shè)備的USB接口提供的電源，供電端VCC為電路板提供的電源。第一芯片U1的作用是將USB接口的MIDI流轉(zhuǎn)換為TTL電平的串口數(shù)據(jù)MIDITX，并將所述串口數(shù)據(jù)從TX端輸出給第二芯片U2的IN-端；所述串口數(shù)據(jù)驅(qū)動第二芯片U2（光耦），使串口數(shù)據(jù)通過光隔離輸出相同邏輯電平的MCU_UART_RX，這樣就可以把智能設(shè)備的電源和電路板的電源隔離開，可以大大降低對智能設(shè)備的損壞程度。所述數(shù)據(jù)接收模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊和解碼模塊均設(shè)置在一個PCB板上，該P(yáng)CB板固定在解碼盒內(nèi)。

綜上所述，本實(shí)用新型通過在解碼盒上設(shè)置藍(lán)牙4.0，實(shí)現(xiàn)了無線連接控制功能。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，降低了誤碼率。數(shù)據(jù)傳輸采用RS485數(shù)據(jù)傳輸方式，差分電平傳輸，增強(qiáng)信號的信噪比，硬件上降低誤碼率，傳輸距離更長。

基于上述實(shí)施例提供的多媒體鋼琴自動演奏系統(tǒng)，本實(shí)用新型還提供一種多媒體鋼琴自動演奏方法，如圖4所示，所述方法包括如下步驟：

S10、解碼盒將接收到的MIDI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)，并將所述TTL電平數(shù)據(jù)通過RS485接口傳輸給驅(qū)動板。其中，所述步驟S10具體包括：

數(shù)據(jù)接收模塊接收外部智能設(shè)備發(fā)出的MIDI數(shù)據(jù)及控制信息；

電平轉(zhuǎn)換模塊通過光耦隔離將所述MIDI數(shù)據(jù)的差分電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，得到TTL電平數(shù)據(jù)；

解碼模塊提升所述TTL電平數(shù)據(jù)的波特率，并在TTL電平數(shù)據(jù)中加入校驗信息后將其打包成一個數(shù)據(jù)幀發(fā)送給驅(qū)動板。

S20、驅(qū)動板根據(jù)接收到的TTL電平數(shù)據(jù)，驅(qū)動多媒體鋼琴的對應(yīng)琴鍵，實(shí)現(xiàn)自動演奏。

由于所述自動演奏方法的原理、特點(diǎn)在上述系統(tǒng)實(shí)施例中已詳細(xì)闡述，在此不再贅述。

可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。