單片機校音調音器的製作方法
2023-06-25 05:25:16
專利名稱：單片機校音調音器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種樂器校音調音器。
有史以來對鋼琴等弦樂器進行校音和調音這項工作一直是依靠專業調音師憑耳朵的聽力和經驗這一傳統方法來進行的，由於人與人之間存在的差異性，音樂素養的高低，以及各人受生理、心理、環境等諸多因素的影響，每個調音師都不可能確保對每件樂器進行的校音和調音音律的高度準確性。
本實用新型的目的在於提供一種解決人們用耳朵的聽力和經驗來判斷和調整如鋼琴等樂器音律的準確性的單片機校音調音器。
為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是單片機控制樂器校音調音器由單片機、傳感器、運算放大器、液晶顯示器、語音電路、揚聲器、電動機驅動電路、步進電動機、齒輪減速器、調音卡頭、傳感器支架、調音設定按鍵、復位按鍵、電源開關按鍵、穩壓電路、電池、控制器外殼組成。
本實用新型的優點是1、採用單片機對鋼琴等樂器琴弦產生音頻振動進行精確採集與高速分析計算，並將檢測分析結果通過液晶顯示器以字符圖形方式進行顯示，並通過揚聲器以語音形式進行輸出，單片機依據分析檢測結果控制步進電動機通過齒輪減速器及調整卡頭等機械裝置自動調整琴弦的張力，即琴弦發出音律的高低，因而實現校音與調音過程的自動化。
2、應用電磁感應原理製成的電磁傳感器將琴弦的振動直接轉換成為電信號，排除了檢測過程中的諧音、反射音等雜音對聲音檢測產生的幹擾。
3、採用石英晶體振蕩器為單片機提供高精度和高穩定度時鐘脈衝，確保校音調音過程的高度準確性和穩定性。
4、使用了低功耗集成電路器件，使得單片機校音調音器具有體積小，能耗低和易於攜帶等特點。
圖1是本實用新型原理方框圖；圖2是本實用新型電路原理圖；圖3是傳感器結構示意圖；圖4是傳感器結構局部放大示意圖；圖5是傳感器支架結構示意圖；圖6是傳感器支架卡頭盲孔為八角形示意圖；圖7是傳感器支架卡頭盲孔為四邊形示意圖；圖8是調整器結構示意圖；圖9是調整卡頭盲孔為八角形示意圖；圖10是調整卡頭盲孔為四邊形示意圖；圖11是控制器面板示意圖；圖12是控制器頂部安裝傳感器插孔調整器插孔示意圖。
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細描述。
由圖1-圖12可知，本實用新型是單片機控制樂器校音調音器由單片機、傳感器、運算放大器、液晶顯示器、語音電路、揚聲器、電動機驅動電路、步進電動機、齒輪減速器、調音卡頭、傳感器支架、調音設定按鍵、復位按鍵、電源開關按鍵、穩壓電路、電池、控制器外殼組成。
所述傳感器1中磁芯2兩端突出於金屬殼4表面。
所述電機驅動電路IC3輸出端01、02、03、04通過接口16與步進電動機17線圈L1、L2、L3、L4對應連接，單片機IC1接口P14與按鍵14相連接，單片機IC1接口P15與按鍵15相連接，三極體BG1集電極與按鍵11相連接，按鍵11另一端與電池E正極相連接，三極體BG1集電極與電阻R9一端相連接，電阻R9另一端與電池E正極相連接，單片機IC1接口P16與電阻R12相連接，電阻R12另一端與三極體BG1基極相連接，三極體BG1基極與按鍵12相連接，傳感器1安裝在插座8前端，插座8與蛇形管18一端相連接，蛇形管18另一端與彎架19一端相連接，彎架19另一端與固定卡頭20相連接，固定卡頭20另一端開設有八角形盲孔，步進電動機17轉軸與齒輪減速器21高速輸入轉軸相連接，齒輪減速器21低速輸出轉軸與琴弦調音卡頭23相連接，琴弦調音卡頭23一端開設有八角形盲孔。
所述的傳感器1內設置的磁芯2兩端之間留有縫隙7。
所述的在傳感器支架組件中固定卡頭20一端開設的盲孔為四邊形。
所述的在調音卡頭23一端開設的盲孔為四邊形。
所述的在控制器外殼25頂端設置有傳感器連接插座10。
所述的在控制器外殼25頂端設置有步進電動機連接插座16。
所述的控制器外殼25前面板上設有復位按鍵15，調音設定按鍵13、14。
所述的在控制器外殼25前面板上設置有電源接通按鍵11與電源關斷按鍵12。
所述的在控制器外殼25前面板上設置有液晶顯示器顯示窗口23。
所述的在控制器外殼25前面板上設有揚聲器傳音孔24。
在傳感器1中安裝有磁芯2，在磁芯2上繞制有電磁線圈3，磁芯2與電磁線圈3封裝在金屬殼4中，電磁絲圈3兩端經插頭5、插座8、插頭9、插座10、電容C1、電阻R1與運算放大器F1輸入端相連接，運算放大器F1輸出端與電容C3相連接，電容C3與電阻R5相連接，電阻R5與運算放大器F2輸入端相連接，運算放大器F2輸出端與單片機IC1接口INTO相連接，單片機IC1接口P10、P11、P12、P13與語音電路IC2輸入端相連接，語音電路IC2輸出端與揚聲器YS相連接，單片機IC1接口P0.0與液晶顯示器YJ的RS端相連接，單片機IC1接口P0.1與液晶顯示器YJ的R/W端相連接，單片機IC1接口P02與液晶顯示器YJ的E端相連接，單片機IC1接口P04、P05、P06、P07與液晶顯示器YJ的DB4、DB5、DB6、DB7端對應連接，單片機IC1接口P20、P21、P22、P23與電機驅動電路IC3輸入端I1、I2、I3、14對應連接，電機驅動電路IC3輸出端01、02、03、04通過接口16與步進電動機17線圈L1、L2、L3、L4對應連接，單片機IC1接口P14與按鍵14相連接，單片機IC1接口P15與按鍵15相連接，三極體BG1集電極與按鍵(11)相連接，按鍵11另一端與電池E正極相連接，三極體BG1集電極與電阻R9一端相連接，電阻R9另一端與電池E正極相連接，單片機IC1接口P16與電阻R12相連接，電阻R12另一端與三極體BG1基極相連接，三極體BG1基極與按鍵12相連接，傳感器1安裝在插座8前端，插座8與蛇形管18一端相連接，蛇形管18另一端與彎架19一端相連接，彎架19另一端與固定卡頭20相連接，固定卡頭20另一端開設有八角形盲孔，步進電動機17轉軸與齒輪減速器21高速輸入轉軸相連接，齒輪減速器21低速輸出轉軸與琴弦調音卡頭23相連接，琴弦調音卡頭23一端開設有八角形盲孔。
本實用新型的工作原理在對弦樂器進行校音和調音時，將傳感器支架上的固定卡頭插在琴弦調整柱上，使傳感器磁芯端面與被測琴弦相距1-2毫米，按下調音校音器外殼26上的按鍵11接通調音器電源，通過調音校音器外26上的按鍵20和21，設定所要調整琴弦的標準音律，將琴弦調整機構上的調音卡頭23開有八角形盲孔的一端插到所要調音的琴弦調整柱上，然後敲擊琴弦使其振動發聲，由於琴弦的振動，使得傳感器1中的磁芯2兩端與琴弦之間的距離隨琴弦的振動不斷變化，從而引起磁芯2中磁感應強度的相應變化，由電磁感應原理可知繞在磁芯2上的電磁線圈3中會產生與琴弦振動頻率相一致的感應電動勢，即交流電信號，在電磁線圈3兩端產生的電信號經插頭S和插座8和屏蔽導線L和電容C1及電阻R1傳送到運算放大器F1的反相輸入端，經過運算放大器F1放大後的電信號通過電容C3及電阻R5傳送到運算放大器F2的反相輸入端，經過運算放大器F2放大後的電信號傳送到單片機IC1的INTO埠，單片機IC1對運算放大器F2輸出的電信號進行定時採集，並且把所採集的音階數據與存儲在單片機IC1內部的標準音階數據進行比較分析，單片機IC1將比較分析的結果通過數據接口P04、P05、P06、P07傳送到液晶顯示器YJ的DB04、DB05、DB06、DB07輸入端，將檢測結果以字符圖形方式進行顯示，單片機IC1通過數據接口P10、P11、P12端將檢測數據傳送到語音電路IC2的輸入端，語音電路IC2驅動揚聲器YS以語音形式輸出單片機IC1的檢測結果，同時單片機1C1依據檢測結果，通過數據接口P20、P21、P22、P23將控制信號送到電機驅動電路IC3的I1、I2、I3、I4輸入端，電機驅動電路IC3通過01、02、03、04輸出端控制步進電動機17中繞組L1、L2、L3、L4的通電順序，使得步進電機17轉軸的旋轉方向與旋轉角度隨單片機IC1輸出的控制信號而定，由步進電機17轉軸產生的角位移通過齒輪減速器21和調音卡頭23，帶動琴弦調音柱隨之轉動，從而改變了被調音琴弦張力的大小，即改變了被調琴弦音律的高低，實現了由單片機對琴弦音頻振動檢測，對檢測的數據進行比較分析，進行字符圖形顯示及語音輸出，並控制機械裝置對琴弦音律自動校準的整個過程進行自動控制。
在一次調音過程結束以後，單片機IC1進入延時等待狀態，單片機IC1在延時等待過程結束後，將自動斷開單片機校音調音器的供電電路，使得單片機校音調音器處於停電狀態，以節省電池的電能消耗，在單片機IC1進入延時等待期間，可以按動控制器械5表面的按鍵15，控制校音調音器進行新一輪的校音與調音過程，也可以按動控制器25表面的電源關斷按鍵12，關斷單片機校音調音器的電源，結束校音調音工作。
權利要求1.一種單片機控制樂器校音調音器，由單片機、傳感器、運算放大器組成，其特徵在於單片機控制樂器校音調音器由單片機、傳感器、運算放大器、液晶顯示器、語音電路、揚聲器、電動機驅動電路、步進電動機、齒輪減速器、調音卡頭、傳感器支架、調音設定按鍵、復位按鍵、電源開關按鍵、穩壓電路、電池、控制器外殼組成。
2.按照權利要求1所述的單片機控制樂器校音調音器，其特徵在於傳感器(1)中設置的磁芯(2)兩端突出於金屬殼(4)表面。
3.按照權利要求1所述的單片機控制樂器校音調音器，其特徵在於所述電機驅動電路IC3輸出端01、02、03、04通過接口(16)與步進電動機(17)線圈L1、L2、L3、L4對應連接，單片機IC1接口P14與按鍵(14)相連接，單片機IC1接口P15與按鍵(15)相連接，三極體BG1集電極與按鍵(11)相連接，按鍵(11)另一端與電池E正極相連接，三極體BG1集電極與電阻R9一端相連接，電阻R9另一端與電池E正極相連接，單片機IC1接口P16與電阻R12相連接，電阻R12另一端與三極體BG1基極相連接，三極體BG1基極與按鍵(12)相連接，傳感器(1)安裝在插座(8)前端，插座(8)與蛇形管(18)一端相連接，蛇形管(18)另一端與彎架(19)一端相連接，彎架(19)另一端與固定卡頭(20)相連接，固定卡頭(20)另一端開設有八角形盲孔，步進電動機(17)轉軸與齒輪減速器(21)高速輸入轉軸相連接，齒輪減速器(21)低速輸出轉軸與琴弦調音卡頭(23)相連接，琴弦調音卡頭(23)一端開設有八角形盲孔。
4.按照權利要求1所述的單片機控制校音調音器，其特徵在於傳感器(1)、磁芯(2)兩端之間留有縫隙(7)。
5.按照權利要求1所述的單片機控制校音調音器，其特徵在於在傳感器支架組件中固定卡頭(20)一端開設的盲孔為四邊形。
6.按照權利要求1所述的單片機校音調音器，其特徵在於在調音卡頭(23)一端開設的盲孔為四邊形。
7.根據權利要求1所述的單片機校音調音器，其特徵在於在控制器外殼(25)頂端設置有傳感器連接插座(10)。
8.根據權利要求1所述的單片機校音調音器，其特徵在於在控制器外殼(25)頂端設置有步進電動機連接插座(16)。
9.按照權利要求1所述的單片機校音調音器，其特徵在於控制器外殼(25)前面板上設有復位按鍵(15)，調音設定按鍵(13)、(14)。
10.按照權利要求1所述的單片機校音調音器，其特徵在於在控制器外殼(25)前面板上設置有電源接通按鍵(11)與電源關斷按鍵(12)。
11.按照權利要求1所述的單片機校音調音器，其特徵在於在控制器外殼(25)前面板上設置有液晶顯示器顯示窗口(23)。
12.按照權利要求1所述的單片機校音調音器，其特徵在於在控制器外殼(25)前面板上設有揚聲器傳音孔(24)。
專利摘要本實用新型涉及一種樂器校音調音器,它是單片機控制樂器校音調音器由單片機、傳感器、運算放大器、液晶顯示器、語音電路、揚聲器、電動機驅動電路、步進電動機、齒輪減速器、調音卡頭、傳感器支架、調音設定按鍵、復位按鍵、電源開關按鍵、穩壓電路、電池、控制器外殼組成,本裝置可用於鋼琴、揚琴等弦樂器的校音與調音,使用方便,操作簡單。
文檔編號G10G7/00GK2398707SQ9922491
公開日2000年9月27日 申請日期1999年8月24日 優先權日1999年8月24日
發明者甘永光 申請人:甘永光