一種自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，包括與琴架和琴鍵相對(duì)固定的檢測(cè)信號(hào)采集器件，所述信號(hào)采集器件為對(duì)射式和反射式紅外光電器件。白色琴鍵采用反射式紅外光電器件，黑色琴鍵采用對(duì)射式紅外光電器件。當(dāng)白色琴鍵被按下時(shí)，由于白色琴鍵與光電器件的距離發(fā)生變化，光電器件收到的紅外光電信號(hào)強(qiáng)弱發(fā)生變化，將此變化的模擬電信號(hào)傳送給板載CPU進(jìn)行后續(xù)處理；當(dāng)黑色琴鍵被按下時(shí)，對(duì)射式紅外光電信號(hào)發(fā)生變化，將變化的模擬信號(hào)傳送到板載CPU進(jìn)行后續(xù)處理。經(jīng)過板載CPU處理后的琴鍵狀態(tài)信息通過無線藍(lán)牙傳送給上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理。本實(shí)用新型反映靈敏、結(jié)果精確、便于數(shù)字化，成本低，便于大范圍推廣；并且本實(shí)用新型的裝置通信可靠，電路功耗小。
【專利說明】
一種自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及音樂教學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋼琴鍵盤動(dòng)作的檢測(cè)裝置。【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)際上使用的是放置于琴鍵下面的對(duì)射式紅外光電開關(guān)形式的信號(hào)釆集裝置。信號(hào)采集器件為光發(fā)射器件、光接收器件、與琴鍵連接的遮光裝置。所述光電發(fā)射器件和光接收器件之間安置可以與琴鍵同步運(yùn)動(dòng)的遮光裝置。當(dāng)演奏鋼琴時(shí)，光發(fā)射器件、光接收器件與遮光裝置將因鍵盤相對(duì)琴架運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生通斷，結(jié)果光發(fā)射器件發(fā)出的光電信號(hào)或被光電接收器件接收或被阻擋，將彈奏狀態(tài)、時(shí)長(zhǎng)等各種鍵盤動(dòng)作參數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)字信號(hào)，以使后續(xù)電路和計(jì)算機(jī)軟件處理，并將檢測(cè)結(jié)果輸出。
[0003]發(fā)明人在進(jìn)行本發(fā)明時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的裝置存在以下缺點(diǎn):一是安裝復(fù)雜，對(duì)安裝精度要求很高，需要專業(yè)人士花大量時(shí)間安裝調(diào)試，不利于推廣;二是破壞鋼琴完好性， 因?yàn)橐惭b在鋼琴鍵盤下面，需要在鋼琴上打孔走線及螺絲固定等。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)安裝復(fù)雜、破壞鋼琴完好性的缺陷。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種鋼琴鍵盤動(dòng)作的檢測(cè)裝置，所述裝置包括檢測(cè)信號(hào)采集器件、光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路、琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路和無線數(shù)據(jù)傳輸電路;所述檢測(cè)信號(hào)采集器件、光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路、琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路和無線數(shù)據(jù)傳輸電路依次進(jìn)行電氣連接；
[0008]所述檢測(cè)信號(hào)采集器件與琴架和琴鍵相對(duì)固定，用于采集琴鍵的狀態(tài)信息，并將所述琴鍵的狀態(tài)信息通過紅外光電信號(hào)輸出；
[0009]所述光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路用于接收對(duì)應(yīng)的紅外光電信號(hào)，并將所述紅外光電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后生成琴鍵動(dòng)作信號(hào)；
[0010]所述琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路用于接收所述琴鍵動(dòng)作信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)處理；[〇〇11]所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路用于將所述所述琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路相應(yīng)處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。
[0012]其中，所述檢測(cè)信號(hào)采集器件包括與黑色琴鍵相配合的對(duì)射式紅外光電器件和與白色琴鍵相配合的反射式紅外光電器件，所述對(duì)射式紅外光電器件的紅外光源與紅外光接收器分別固定設(shè)置在黑色琴鍵兩側(cè)的光電傳感器支架上，所述反射式紅外光電器件固定設(shè)置在白色琴鍵上方的光電傳感器支架上;所述對(duì)射式紅外光電器件和反射式紅外光電器件不隨琴鍵的動(dòng)作而動(dòng)作。
[0013]其中，所述對(duì)射式紅外光電器件為35組，每組兩個(gè)，分別與鋼琴大字一組至小字四組中的35個(gè)黑色琴鍵一一對(duì)應(yīng);所述反射式紅外光電器件為49個(gè)，分別與鋼琴大字一組至小字四組的49個(gè)白色琴鍵——對(duì)應(yīng)。[〇〇14]其中，所述光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路和琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路采用STM8單片機(jī)。 [〇〇15]其中，所述檢測(cè)信號(hào)采集器件輸出的紅外光電信號(hào)直接接入所述STM8單片機(jī)。
[0016]其中，所述裝置還包括指示電路，所述指示電路用于對(duì)按鍵的動(dòng)作進(jìn)行指示。
[0017]其中，所述指示電路采用單色LED，所述LED由所述STM8單片機(jī)的10引腳直接控制。
[0018]其中，所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用高速藍(lán)牙進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路的藍(lán)牙模塊核心為CC2540芯片，采用藍(lán)牙串口透明傳輸方式，協(xié)議采用藍(lán)牙4.0協(xié)議;所述藍(lán)牙模塊接口為TTL串口，采用BAW56的雙二極管實(shí)現(xiàn)TLL串口的通信總線。[0〇19](三)有益效果
[0020]本實(shí)用新型的鋼琴鍵盤動(dòng)作的檢測(cè)裝置具備鋼琴琴鍵動(dòng)作的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)的基本功能，解決了鋼琴學(xué)習(xí)裝置安裝不方便等問題，減少硬件成本，且操作方便。本發(fā)明的裝置能夠方便、快捷、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)鋼琴琴鍵的動(dòng)作檢測(cè)，并實(shí)時(shí)以藍(lán)牙形式無線上傳給上位機(jī)。本發(fā)明反映靈敏、結(jié)果精確、便于數(shù)字化，成本低，便于大范圍推廣;并且本發(fā)明的裝置通信可靠，電路功耗小。【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種鋼琴鍵盤動(dòng)作的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的通過對(duì)射式紅外光電器件對(duì)黑鍵進(jìn)行檢測(cè)的電路圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的通過反射式紅外光電器件對(duì)白鍵進(jìn)行檢測(cè)的電路圖； [〇〇24]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的STM8單片機(jī)的外圍電路圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的指不電路的電路圖；
[0026]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中無線數(shù)據(jù)傳輸電路的藍(lán)牙模塊的電路圖；
[0027]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中無線數(shù)據(jù)傳輸電路的藍(lán)牙模塊接口的電路圖；
[0028]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例中無線數(shù)據(jù)傳輸電路的通信串口兼容電路的電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0030]本實(shí)用新型實(shí)施例的一種鋼琴鍵盤動(dòng)作的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，所述裝置包括檢測(cè)信號(hào)采集器件、光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路、琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路和無線數(shù)據(jù)傳輸電路;所述檢測(cè)信號(hào)采集器件、光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路、琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路和無線數(shù)據(jù)傳輸電路依次進(jìn)行電氣連接。[0031 ]所述檢測(cè)信號(hào)采集器件與琴架和琴鍵相對(duì)固定，用于采集琴鍵的狀態(tài)信息，并將所述琴鍵的狀態(tài)信息通過紅外光電信號(hào)輸出。所述檢測(cè)信號(hào)采集器件包括與黑色琴鍵相配合的對(duì)射式紅外光電器件和與白色琴鍵相配合的反射式紅外光電器件，所述對(duì)射式紅外光電器件的紅外光源與紅外光接收器分別固定設(shè)置在黑色琴鍵兩側(cè)的光電傳感器支架上，所述反射式紅外光電器件固定設(shè)置在白色琴鍵上方的光電傳感器支架上;所述對(duì)射式紅外光電器件和反射式紅外光電器件不隨琴鍵的動(dòng)作而動(dòng)作，但光電信號(hào)將隨對(duì)應(yīng)琴鍵的位置變化而變化。所述對(duì)射式紅外光電器件為35組，每組兩個(gè)，分別與鋼琴大字一組至小字四組中的35個(gè)黑色琴鍵一一對(duì)應(yīng);所述反射式紅外光電器件為49個(gè)，分別與鋼琴大字一組至小字四組的49個(gè)白色琴鍵一一對(duì)應(yīng)。該對(duì)應(yīng)關(guān)系反映琴鍵的動(dòng)作節(jié)奏、動(dòng)作速度以及動(dòng)作力度等信息。本實(shí)施例中通過對(duì)射式紅外光電器件對(duì)黑鍵進(jìn)行檢測(cè)的電路如圖2所示，通過反射式紅外光電器件對(duì)白鍵進(jìn)行檢測(cè)的電路如圖3所示。本實(shí)施例中黑鍵檢測(cè)電路和白鍵檢測(cè)電路沒有采用運(yùn)算放大器芯片LM324，簡(jiǎn)化了電路，降低了功耗。
[0032]所述光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路用于接收對(duì)應(yīng)的紅外光電信號(hào)，并將所述紅外光電信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)字化后生成琴鍵動(dòng)作信號(hào);所述琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路用于接收所述琴鍵動(dòng)作信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)處理，實(shí)時(shí)判斷每個(gè)琴鍵的動(dòng)作方式，并據(jù)此實(shí)時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)流。所述光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路和琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路采用基于高性價(jià)比的STM8單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)紅外光電數(shù)字信號(hào)的獲取、處理、琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及無線數(shù)據(jù)輸出，所述STM8單片機(jī)的外圍電路如圖4所示。所述檢測(cè)信號(hào)采集器件輸出的紅外光電信號(hào)直接接入所述STM8單片機(jī)。
[0033]所述裝置還包括指示電路，所述指示電路用于對(duì)按鍵的動(dòng)作進(jìn)行指示。本實(shí)施例中所述指示電路采用單色LED，所述LED由所述STM8單片機(jī)的10引腳直接控制，其電路如圖5 所示?，F(xiàn)有技術(shù)指示電路部分采用2個(gè)指示燈，即紅綠雙LED，并采用TM1620芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 本實(shí)施例的電路采用1個(gè)指示燈，即單色紅LED，驅(qū)動(dòng)方式取消了 TM1620芯片，減小了體積， 降低了功耗。
[0034]所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路用于將所述所述琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路產(chǎn)生的琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用高速藍(lán)牙進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路的藍(lán)牙模塊核心為CC2540芯片，其電路如圖6所示;所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用藍(lán)牙串口透明傳輸方式，協(xié)議采用藍(lán)牙4.0協(xié)議;所述藍(lán)牙模塊接口為TTL串口，其電路如圖7所示;為了兼容外接串口和藍(lán)牙串口的TXD，所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用BAW56的雙二極管實(shí)現(xiàn)TLL串口的通信總線，比現(xiàn)有技術(shù)的1N4148具有更低的正向壓降(0.2V)，保證了通信的可靠性，其電路如圖8所示。
[0035]本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)過程為琴鍵動(dòng)作經(jīng)由紅外傳感器輸出模擬信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)的變化處理器判斷琴鍵的動(dòng)作，并將其編碼成一個(gè)8位的字節(jié)，用串口將其發(fā)送至上位機(jī)。本實(shí)施例中，當(dāng)彈奏鋼琴時(shí)，白色琴鍵被按下時(shí)，由于白色琴鍵與光電器件的距離發(fā)生變化， 光電器件收到的紅外光電信號(hào)強(qiáng)弱發(fā)生變化，將此變化的模擬電信號(hào)傳送給板載CPU進(jìn)行后續(xù)處理。當(dāng)黑色琴鍵被按下時(shí)，對(duì)射式紅外光電信號(hào)發(fā)生變化，將變化的模擬信號(hào)傳送到板載CHJ進(jìn)行后續(xù)處理。經(jīng)過板載CPU處理后的琴鍵狀態(tài)數(shù)字信息通過無線藍(lán)牙傳送給上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理。具體過程如下:
[0036]如圖2所示為5對(duì)對(duì)射式紅外對(duì)管，用于檢測(cè)黑鍵的動(dòng)作情況。當(dāng)黑鍵按下時(shí)，對(duì)射式紅外對(duì)管的接收端輸出低電平，反之黑鍵抬起時(shí)輸出高電平，根據(jù)電平的變化情況就能判斷出該黑鍵的動(dòng)作情況。當(dāng)該黑鍵檢測(cè)被按下時(shí)，所對(duì)應(yīng)的指示燈被MCU驅(qū)動(dòng)亮起，同時(shí)將該鍵的鍵號(hào)、動(dòng)作編碼成一個(gè)字節(jié)，并通過串口發(fā)送至上位機(jī);如果該黑鍵檢測(cè)抬起時(shí)所對(duì)應(yīng)的指示燈被M⑶控制熄滅，同時(shí)將該鍵的鍵號(hào)、動(dòng)作編碼成一個(gè)字節(jié)，并通過串口發(fā)送至上位機(jī)。
[0037]如圖3所示為7對(duì)反射式紅外對(duì)管，用于檢測(cè)白鍵的動(dòng)作情況。當(dāng)白鍵按下時(shí)，反射式紅外對(duì)管的接收端輸出的電壓會(huì)升高，反之白鍵抬起時(shí)電壓會(huì)降低，根據(jù)電壓的變化情況就能判斷出該白鍵的動(dòng)作情況。當(dāng)該白鍵檢測(cè)被按下時(shí)，所對(duì)應(yīng)的指示燈被MCU驅(qū)動(dòng)亮起，同時(shí)將該鍵的鍵號(hào)、動(dòng)作編碼成一個(gè)字節(jié)，并通過串口發(fā)送至上位機(jī);如果該白鍵檢測(cè)抬起時(shí)所對(duì)應(yīng)的指示燈被MCU控制熄滅，同時(shí)將該鍵的鍵號(hào)、動(dòng)作編碼成一個(gè)字節(jié)，并通過串口發(fā)送至上位機(jī)。
[0038]本實(shí)用新型的鋼琴鍵盤動(dòng)作的檢測(cè)裝置具備鋼琴琴鍵動(dòng)作的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)的基本功能，解決了鋼琴學(xué)習(xí)裝置安裝不方便等問題，減少硬件成本，且操作方便。本發(fā)明的裝置能夠方便、快捷、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)鋼琴琴鍵的動(dòng)作檢測(cè)，并實(shí)時(shí)以藍(lán)牙形式無線上傳給上位機(jī)。本發(fā)明反映靈敏、結(jié)果精確、便于數(shù)字化，成本低，便于大范圍推廣;并且本發(fā)明的裝置通信可靠，電路功耗小。
[0039]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括檢測(cè)信號(hào)采 集器件、光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路、琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路和無線數(shù)據(jù)傳輸電路;所述檢測(cè)信 號(hào)采集器件、光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路、琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路和無線數(shù)據(jù)傳輸電路依次進(jìn) 行電氣連接；所述檢測(cè)信號(hào)采集器件與琴架和琴鍵相對(duì)固定，用于采集琴鍵的狀態(tài)信息，并將所述 琴鍵的狀態(tài)信息通過紅外光電信號(hào)輸出；所述光電信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路用于接收對(duì)應(yīng)的紅外光電信號(hào)，并將所述紅外光電信號(hào)進(jìn) 行數(shù)字化后生成琴鍵動(dòng)作信號(hào)；所述琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路用于接收所述琴鍵動(dòng)作信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)處理；所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路用于將所述琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路相應(yīng)處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至 上位機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè) 信號(hào)采集器件包括與黑色琴鍵相配合的對(duì)射式紅外光電器件和與白色琴鍵相配合的反射 式紅外光電器件，所述對(duì)射式紅外光電器件的紅外光源與紅外光接收器分別固定設(shè)置在黑 色琴鍵兩側(cè)的光電傳感器支架上，所述反射式紅外光電器件固定設(shè)置在白色琴鍵上方的光 電傳感器支架上;所述對(duì)射式紅外光電器件和反射式紅外光電器件不隨琴鍵的動(dòng)作而動(dòng) 作。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在于，所述對(duì)射 式紅外光電器件為35組，每組兩個(gè)，分別與鋼琴大字一組至小字四組中的35個(gè)黑色琴鍵一 一對(duì)應(yīng);所述反射式紅外光電器件為49個(gè)，分別與鋼琴大字一組至小字四組的49個(gè)白色琴鍵——對(duì)應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光電 信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路和琴鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)處理電路采用STM8單片機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè) 信號(hào)采集器件輸出的紅外光電信號(hào)直接接入所述STM8單片機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置 還包括指示電路，所述指示電路用于對(duì)按鍵的動(dòng)作進(jìn)行指示。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在于，所述指示 電路采用單色LED，所述LED由所述STM8單片機(jī)的10引腳直接控制。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)安裝的鋼琴演奏動(dòng)作檢測(cè)裝置，其特征在 于，所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用高速藍(lán)牙進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，所述無線數(shù)據(jù)傳輸電路的藍(lán) 牙模塊核心為CC2540芯片，采用藍(lán)牙串口透明傳輸方式，協(xié)議采用藍(lán)牙4.0協(xié)議;所述藍(lán)牙 模塊接口為TTL串口，采用BAW56的雙二極管實(shí)現(xiàn)TLL串口的通信總線。
【文檔編號(hào)】G10G3/04GK205582465SQ201620160207
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日
【發(fā)明人】劉再新
【申請(qǐng)人】大連佳音科技有限公司