一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，該裝置包括聲音信號檢測模塊、聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊、信號分析模塊、單片機系統(tǒng)模塊、存貯器模塊、數(shù)據(jù)分析顯示模塊、步進電機及驅(qū)動器電路模塊、減速齒輪組模塊、弦軸套管模塊、鋰電池模塊，上述各模塊配合工作，將半自動化控制、單片機電路、律學(xué)算法進行有機整合，首先根據(jù)指示選擇將調(diào)律樂器，選擇調(diào)律音名，彈響調(diào)律音，微電腦處理器經(jīng)分析后，顯示音分偏差值，步進電機帶動減速齒輪組按音分偏差值轉(zhuǎn)動微調(diào)，直至聲音信號與標準音一致，克服人工調(diào)律耗時耗力，專業(yè)技能要求高的缺陷，具有經(jīng)濟、高效、實用性強的諸多優(yōu)點。
【專利說明】
一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及樂器調(diào)律的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于傳統(tǒng)難以達到絕對的精確，音分值的微弱偏差都能使樂器律制偏離十二平均律，造成轉(zhuǎn)調(diào)困難與和聲不協(xié)和等技術(shù)缺陷。反復(fù)的扳動弦軸釘造成木心與機構(gòu)的加速磨損，弦軸釘?shù)墓ぷ髟硎桥c木心產(chǎn)生巨大摩擦從而使琴弦張力穩(wěn)定，弦軸的松動將造成琴弦張力大于摩擦力，使該弦總低于標準音難以校準。人工反復(fù)的校準效率偏低，人工扳動扳手耗費體力大、時間多，調(diào)律一臺鋼琴往往需要數(shù)小時。調(diào)律準入的門檻高，樂器調(diào)律需對律學(xué)、和聲學(xué)與機械構(gòu)造有深厚扎實的學(xué)識，普通人由于專業(yè)知識的限制難以對樂器進行調(diào)律。鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的種種弊端，亟待提出一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，將半自動化控制、單片機電路、律學(xué)算法進行有機整合。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種弦鳴樂器智能調(diào)律
目.ο
[0004]本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]—種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，該裝置包括:聲音信號檢測模塊、聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊、信號分析模塊、單片機系統(tǒng)模塊、存貯器模塊、數(shù)據(jù)分析顯示模塊、步進電機及驅(qū)動器電路模塊、減速齒輪組模塊、弦軸套管模塊；
[0006]其中，所述聲音信號檢測模塊，與所述聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊相連，用于檢測并采集聲音信號，并傳送檢測采集到的聲音信號；
[0007]所述聲音信號數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊，分別與所述聲音信號檢測模塊以及所述信號分析模塊相連，用于將檢測采集到的模擬聲音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號；
[0008]所述信號分析模塊，分別與所述聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊以及所述單片機系統(tǒng)模塊相連，用于對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字音頻信號進行頻率分析，并計算出相應(yīng)的音分值；
[0009]所述單片機系統(tǒng)模塊與所述存貯器模塊以及所述聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊相連，用于對數(shù)據(jù)進行換算，實現(xiàn)電流、電壓、步進電機轉(zhuǎn)速、扭力、轉(zhuǎn)動角度的分配功能；
[0010]所述存貯器模塊，與所述單片機系統(tǒng)模塊相連，用于存儲不同律制數(shù)據(jù)，并存儲新鍵入數(shù)據(jù)；
[0011]所述數(shù)據(jù)分析顯示模塊，與所述存貯器模塊相連，用于顯示音分值、音名、偏差值、電量信息；
[0012]所述步進電機模塊，與所述單片機系統(tǒng)模塊相連，實現(xiàn)根據(jù)接收的單片機指令轉(zhuǎn)動的功能；
[0013]所述減速齒輪模塊，與所述步進電機模塊以及所述弦軸套管模塊相連，用于實現(xiàn)提升步進電機模塊扭力，獲得扭力的功能；
[0014]所述弦軸套管模塊，與所述減速齒輪模塊相連，用于與鋼琴弦軸進行套合。
[0015]進一步地，該裝置還包括鋰電池模塊，該模塊與所述單片機系統(tǒng)模塊相連，用于為所述弦鳴樂器智能調(diào)律裝置進行電力供應(yīng)。
[0016]進一步地，所述信號分析模塊采用峰值自動增益控制算法。
[0017]進一步地，所述單片機系統(tǒng)模塊采用DSP芯片TMS320VC5402，其工作頻率達到100MHZ，對采集的聲音信號所生成的脈沖信號分段，與標準音生成的脈沖信號進行高低電平對比，將差值與提前設(shè)置的步進電機控制量進行匹配。
[0018]進一步地，所述弦軸套管模塊為內(nèi)四方或內(nèi)六方套管。
[0019]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
[0020]本實用新型公開的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置將半自動化控制、單片機電路、律學(xué)算法進行有機整合，該裝置首先根據(jù)指示選擇將調(diào)律樂器，選擇調(diào)律音名，彈響調(diào)律音，微電腦處理器經(jīng)分析后，顯示音分偏差值，步進電機帶動減速齒輪組按音分偏差值轉(zhuǎn)動微調(diào)，直至聲音信號與標準音一致，克服人工調(diào)律耗時耗力，專業(yè)技能要求高的缺陷，具有經(jīng)濟、高效、實用性強的諸多優(yōu)點。
【附圖說明】
[0021]圖1是實施例中公開的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置的結(jié)構(gòu)組成示意框圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]實施例
[0024]請參見圖1，圖1是本實施例中公開的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置的結(jié)構(gòu)組成示意框圖。圖1所示的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，根據(jù)指示選擇將調(diào)律樂器，選擇調(diào)律音名，彈響調(diào)律音，微電腦處理器經(jīng)分析后，顯示音分偏差值，步進電機帶動減速齒輪組按音分偏差值轉(zhuǎn)動微調(diào)，直至聲音信號與標準音一致。該裝置包括:聲音信號檢測模塊、聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊、信號分析模塊、單片機系統(tǒng)模塊、存貯器模塊、數(shù)據(jù)分析顯示模塊、步進電機及驅(qū)動器電路模塊、減速齒輪組模塊、弦軸套管模塊、鋰電池模塊。
[0025]其中，所述聲音信號檢測模塊，分別與聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊相連，用于檢測并采集聲音信號，并傳送檢測采集到的聲音信號。
[0026]所述聲音信號數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊，分別與聲音信號檢測模塊、信號分析模塊相連。用于將檢測采集到的模擬聲音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號。
[0027]該聲音信號數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊通過AD轉(zhuǎn)換，對音頻信號進行采樣，把連續(xù)信號離散化，然后通過FFT快速傅氏變換運算，在時域和頻域?qū)σ纛l信號各個頻率分量以及功率等指標進行分析和處理，然后通過高分辨率的LCD對信號的頻譜進行顯示。
[0028]本實施例中采用音頻芯片TLV320AIC23，它是一款高性能立體聲音頻A/D，D/A放大電路。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進的過采樣技術(shù)。AIC23的外部硬件接口分為模擬口和數(shù)字口。模擬口是用來輸入輸出音頻信號的，支持線路輸入和麥克風(fēng)輸入;有兩組數(shù)字接口，其一是由/CS、SDIN、SCLK和MODE構(gòu)成的數(shù)字控制接口。AIC23是一塊可編程的音頻芯片，通過數(shù)字控制口將芯片的控制字寫入AIC23內(nèi)部的寄存器，如采樣率設(shè)置，工作方式設(shè)置等，共有12個寄存器。音頻控制口與DSP的通信主要由多通道緩沖串行口McBSP I來實現(xiàn)。
[0029]所述信號分析模塊，分別與聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊、單片機系統(tǒng)模塊進行連接，負責(zé)對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字音頻信號進行頻率分析，并計算出相應(yīng)的音分值。
[0030]該信號分析模塊采用音頻自動增益控制算法，更為準確的說是峰值自動增益控制算法，是一種根據(jù)輸入音頻信號水平自動動態(tài)地調(diào)整增益的機制。當(dāng)音量(無論是捕捉到的音量還是再現(xiàn)的音量)超過某一門限值，信號就會被限幅。限幅指的是音頻設(shè)備的輸出不再隨著輸入而變化，輸出實質(zhì)上變成了最大音量位置上的一條水平線；當(dāng)檢測到音頻增益達到了某一門限時，它會自動減小增益來避免限幅的發(fā)生。另一方面，如果捕捉到的音量太低時，系統(tǒng)將自動提高增益。當(dāng)然，增益的調(diào)整不會使音量超過用戶在調(diào)節(jié)向?qū)е性O(shè)置的值。
[0031]所述單片機系統(tǒng)模塊與存貯器模塊、聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊相連，負責(zé)對數(shù)據(jù)進行換算，實現(xiàn)電流、電壓、步進電機轉(zhuǎn)速、扭力、轉(zhuǎn)動角度的分配功能。
[0032]聲音采集后完成AD轉(zhuǎn)換，輸入主控芯片。主控芯片MCU為單片機，分析信號與驅(qū)動電機。上述單片機系統(tǒng)模塊采用DSP芯片TMS320VC5402，其工作頻率達到100MHZ。利用VC5402的2個多通道緩沖串行口(McBSPO和McBSPl)來實現(xiàn)與AIC23的無縫連接。單片機對采集聲音所生成的脈沖信號分段，與標準音生成的脈沖信號進行高低電平對比，將差值與庫里提前設(shè)置的步進電機控制量進行匹配。
[0033]所述存貯器模塊與單片機系統(tǒng)模塊相連，負責(zé)存儲不同律制數(shù)據(jù)，并對存儲新鍵入數(shù)據(jù)的功能。
[0034]所述數(shù)據(jù)分析顯示模塊，與存貯器模塊、單片機系統(tǒng)模塊相連，負責(zé)顯示音分值、音名、偏差值、電量等信息的功能。
[0035]所述步進電機模塊，與單片機系統(tǒng)模塊相連，負責(zé)根據(jù)單片機指令轉(zhuǎn)動的功能。
[0036]所述減速齒輪模塊，與步進電機模塊、弦軸套管模塊相連，負責(zé)提升步進電機模塊扭力，獲得較大扭力的功能。
[0037]所述弦軸套管模塊，與減速齒輪模塊相連，可以為內(nèi)四方、內(nèi)六方套管，負責(zé)與鋼琴弦軸進行套合。
[0038]所述鋰電池模塊，與單片機系統(tǒng)模塊相連，負責(zé)為弦鳴樂器智能調(diào)律裝置進行電力供應(yīng)功能。
[0039]綜上所述，本實用新型公開的弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，通過聲音信號檢測模塊、聲音信號模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號分析模塊、單片機系統(tǒng)模塊、存貯器模塊、步進電機模塊、驅(qū)動器電路模塊、減速齒輪組模塊、弦軸套管模塊、鋰電池模塊的配合協(xié)調(diào)工作，首先根據(jù)指示選擇將調(diào)律樂器，選擇調(diào)律音名，彈響調(diào)律音，微電腦處理器經(jīng)分析后，顯示音分偏差值，步進電機帶動減速齒輪組按音分偏差值轉(zhuǎn)動微調(diào)，直至聲音信號與標準音一致，將半自動化控制、單片機電路、律學(xué)算法進行有機整合實現(xiàn)智能調(diào)律。
[0040]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，其特征在于，該裝置包括:聲音信號檢測模塊、聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊、信號分析模塊、單片機系統(tǒng)模塊、存貯器模塊、數(shù)據(jù)分析顯示模塊、步進電機及驅(qū)動器電路模塊、減速齒輪組模塊、弦軸套管模塊； 其中，所述聲音信號檢測模塊，與所述聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊相連，用于檢測并采集聲音信號，并傳送檢測采集到的聲音信號； 所述聲音信號數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊，分別與所述聲音信號檢測模塊以及所述信號分析模塊相連，用于將檢測采集到的模擬聲音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號； 所述信號分析模塊，分別與所述聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊以及所述單片機系統(tǒng)模塊相連，用于對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字音頻信號進行頻率分析，并計算出相應(yīng)的音分值； 所述單片機系統(tǒng)模塊與所述存貯器模塊以及所述聲音信號模數(shù)處理轉(zhuǎn)換模塊相連，用于對數(shù)據(jù)進行換算，實現(xiàn)電流、電壓、步進電機轉(zhuǎn)速、扭力、轉(zhuǎn)動角度的分配功能； 所述存貯器模塊，與所述單片機系統(tǒng)模塊相連，用于存儲不同律制數(shù)據(jù)，并存儲新鍵入數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)分析顯示模塊，與所述存貯器模塊相連，用于顯示音分值、音名、偏差值、電量信息； 所述步進電機模塊，與所述單片機系統(tǒng)模塊相連，實現(xiàn)根據(jù)接收的單片機指令轉(zhuǎn)動的功能； 所述減速齒輪模塊，與所述步進電機模塊以及所述弦軸套管模塊相連，用于實現(xiàn)提升步進電機模塊扭力，獲得扭力的功能； 所述弦軸套管模塊，與所述減速齒輪模塊相連，用于與鋼琴弦軸進行套合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，其特征在于，該裝置還包括鋰電池模塊，該模塊與所述單片機系統(tǒng)模塊相連，用于為所述弦鳴樂器智能調(diào)律裝置進行電力供應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，其特征在于，所述信號分析模塊采用峰值自動增益控制算法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，其特征在于，所述單片機系統(tǒng)模塊采用DSP芯片TMS320VC5402，其工作頻率達到10MHZJt采集的聲音信號所生成的脈沖信號分段，與標準音生成的脈沖信號進行高低電平對比，將差值與提前設(shè)置的步進電機控制量進行匹配。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的一種弦鳴樂器智能調(diào)律裝置，其特征在于，所述弦軸套管模塊為內(nèi)四方或內(nèi)六方套管。
【文檔編號】G10C3/10GK205621420SQ201620082880
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】滕海峰, 馬波
【申請人】華南理工大學(xué)