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一种弦鸣乐器智能调律装置

阅读：750发布：2024-02-10

专利汇可以提供一种弦鸣乐器智能调律装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开的一种弦鸣乐器智能调律装置，该装置包括声音信号检测模块、声音信号模数处理转换模块、信号分析模块、单片机系统模块、存贮器模块、数据分析显示模块、步进电机及驱动器电路模块、减速齿轮组模块、弦轴套管模块、锂电池模块，上述各模块配合工作，将半自动化控制、单片机电路、律学算法进行有机整合，首先根据指示选择将调律乐器，选择调律音名，弹响调律音，微电脑处理器经分析后，显示音分偏差值，步进电机带动减速齿轮组按音分偏差值转动微调，直至声音信号与标准音一致，克服人工调律耗时耗力，专业技能要求高的缺陷，具有经济、高效、实用性强的诸多优点。，下面是一种弦鸣乐器智能调律装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种弦鸣乐器智能调律装置，其特征在于，该装置包括：声音信号检测模块、声音信号模数处理转换模块、信号分析模块、单片机系统模块、存贮器模块、数据分析显示模块、步进电机及驱动器电路模块、减速齿轮组模块、弦轴套管模块；
其中，所述声音信号检测模块，与所述声音信号模数处理转换模块相连，用于检测并采集声音信号，并传送检测采集到的声音信号；
所述声音信号数模转换处理模块，分别与所述声音信号检测模块以及所述信号分析模块相连，用于将检测采集到的模拟声音信号转换为数字音频信号；
所述信号分析模块，分别与所述声音信号模数处理转换模块以及所述单片机系统模块相连，用于对转换后的数字音频信号进行频率分析，并计算出相应的音分值；
所述单片机系统模块与所述存贮器模块以及所述声音信号模数处理转换模块相连，用于对数据进行换算，实现电流、电压、步进电机转速、扭力、转动角度的分配功能；
所述存贮器模块，与所述单片机系统模块相连，用于存储不同律制数据，并存储新键入数据；
所述数据分析显示模块，与所述存贮器模块相连，用于显示音分值、音名、偏差值、电量信息；
所述步进电机模块，与所述单片机系统模块相连，实现根据接收的单片机指令转动的功能；
所述减速齿轮模块，与所述步进电机模块以及所述弦轴套管模块相连，用于实现提升步进电机模块扭力，获得扭力的功能；
所述弦轴套管模块，与所述减速齿轮模块相连，用于与钢琴弦轴进行套合。
2.根据权利要求1所述的一种弦鸣乐器智能调律装置，其特征在于，该装置还包括锂电池模块，该模块与所述单片机系统模块相连，用于为所述弦鸣乐器智能调律装置进行电力供应。
3.根据权利要求1所述的一种弦鸣乐器智能调律装置，其特征在于，所述信号分析模块采用峰值自动增益控制算法。
4.根据权利要求1所述的一种弦鸣乐器智能调律装置，其特征在于，所述单片机系统模块采用DSP芯片TMS320VC5402，其工作频率达到100MHZ，对采集的声音信号所生成的脉冲信号分段，与标准音生成的脉冲信号进行高低电平对比，将差值与提前设置的步进电机控制量进行匹配。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种弦鸣乐器智能调律装置，其特征在于，所述弦轴套管模块为内四方或内六方套管。

说明书全文

一种弦鸣乐器智能调律装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及乐器调律的技术领域，特别涉及一种弦鸣乐器智能调律装置。

背景技术

[0002] 由于传统难以达到绝对的精确，音分值的微弱偏差都能使乐器律制偏离十二平均律，造成转调困难与和声不协和等技术缺陷。反复的扳动弦轴钉造成木心与机构的加速磨损，弦轴钉的工作原理是与木心产生巨大摩擦从而使琴弦张力稳定，弦轴的松动将造成琴弦张力大于摩擦力，使该弦总低于标准音难以校准。人工反复的校准效率偏低，人工扳动扳手耗费体力大、时间多，调律一台钢琴往往需要数小时。调律准入的门槛高，乐器调律需对律学、和声学与机械构造有深厚扎实的学识，普通人由于专业知识的限制难以对乐器进行调律。鉴于现有技术中的种种弊端，亟待提出一种弦鸣乐器智能调律装置，将半自动化控制、单片机电路、律学算法进行有机整合。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种弦鸣乐器智能调律装置。

[0004] 本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

[0005] 一种弦鸣乐器智能调律装置，该装置包括：声音信号检测模块、声音信号模数处理转换模块、信号分析模块、单片机系统模块、存贮器模块、数据分析显示模块、步进电机及驱动器电路模块、减速齿轮组模块、弦轴套管模块；

[0006] 其中，所述声音信号检测模块，与所述声音信号模数处理转换模块相连，用于检测并采集声音信号，并传送检测采集到的声音信号；

[0007] 所述声音信号数模转换处理模块，分别与所述声音信号检测模块以及所述信号分析模块相连，用于将检测采集到的模拟声音信号转换为数字音频信号；

[0008] 所述信号分析模块，分别与所述声音信号模数处理转换模块以及所述单片机系统模块相连，用于对转换后的数字音频信号进行频率分析，并计算出相应的音分值；

[0009] 所述单片机系统模块与所述存贮器模块以及所述声音信号模数处理转换模块相连，用于对数据进行换算，实现电流、电压、步进电机转速、扭力、转动角度的分配功能；

[0010] 所述存贮器模块，与所述单片机系统模块相连，用于存储不同律制数据，并存储新键入数据；

[0011] 所述数据分析显示模块，与所述存贮器模块相连，用于显示音分值、音名、偏差值、电量信息；

[0012] 所述步进电机模块，与所述单片机系统模块相连，实现根据接收的单片机指令转动的功能；

[0013] 所述减速齿轮模块，与所述步进电机模块以及所述弦轴套管模块相连，用于实现提升步进电机模块扭力，获得扭力的功能；

[0014] 所述弦轴套管模块，与所述减速齿轮模块相连，用于与钢琴弦轴进行套合。

[0015] 进一步地，该装置还包括锂电池模块，该模块与所述单片机系统模块相连，用于为所述弦鸣乐器智能调律装置进行电力供应。

[0016] 进一步地，所述信号分析模块采用峰值自动增益控制算法。

[0017] 进一步地，所述单片机系统模块采用DSP芯片TMS320VC5402，其工作频率达到100MHZ，对采集的声音信号所生成的脉冲信号分段，与标准音生成的脉冲信号进行高低电平对比，将差值与提前设置的步进电机控制量进行匹配。

[0018] 进一步地，所述弦轴套管模块为内四方或内六方套管。

[0019] 本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

[0020] 本实用新型公开的一种弦鸣乐器智能调律装置将半自动化控制、单片机电路、律学算法进行有机整合，该装置首先根据指示选择将调律乐器，选择调律音名，弹响调律音，微电脑处理器经分析后，显示音分偏差值，步进电机带动减速齿轮组按音分偏差值转动微调，直至声音信号与标准音一致，克服人工调律耗时耗力，专业技能要求高的缺陷，具有经济、高效、实用性强的诸多优点。附图说明

[0021] 图1是实施例中公开的一种弦鸣乐器智能调律装置的结构组成示意框图。

具体实施方式

[0022] 为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0023] 实施例

[0024] 请参见图1，图1是本实施例中公开的一种弦鸣乐器智能调律装置的结构组成示意框图。图1所示的一种弦鸣乐器智能调律装置，根据指示选择将调律乐器，选择调律音名，弹响调律音，微电脑处理器经分析后，显示音分偏差值，步进电机带动减速齿轮组按音分偏差值转动微调，直至声音信号与标准音一致。该装置包括：声音信号检测模块、声音信号模数处理转换模块、信号分析模块、单片机系统模块、存贮器模块、数据分析显示模块、步进电机及驱动器电路模块、减速齿轮组模块、弦轴套管模块、锂电池模块。

[0025] 其中，所述声音信号检测模块，分别与声音信号模数处理转换模块相连，用于检测并采集声音信号，并传送检测采集到的声音信号。

[0026] 所述声音信号数模转换处理模块，分别与声音信号检测模块、信号分析模块相连。用于将检测采集到的模拟声音信号转换为数字音频信号。

[0027] 该声音信号数模转换处理模块通过AD转换，对音频信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过FFT快速傅氏变换运算，在时域和频域对音频信号各个频率分量以及功率等指标进行分析和处理，然后通过高分辨率的LCD对信号的频谱进行显示。

[0028] 本实施例中采用音频芯片TLV320AIC23，它是一款高性能立体声音频A/D，D/A放大电路。AIC23的模数转换和数模转换部件高度集成在芯片内部，采用了先进的过采样技术。AIC23的外部硬件接口分为模拟口和数字口。模拟口是用来输入输出音频信号的，支持线路输入和麦克风输入；有两组数字接口，其一是由/CS、SDIN、SCLK和MODE构成的数字控制接口。AIC23是一块可编程的音频芯片，通过数字控制口将芯片的控制字写入AIC23内部的寄存器，如采样率设置，工作方式设置等，共有12个寄存器。音频控制口与DSP的通信主要由多通道缓冲串行口McBSP1来实现。

[0029] 所述信号分析模块，分别与声音信号模数处理转换模块、单片机系统模块进行连接，负责对转换后的数字音频信号进行频率分析，并计算出相应的音分值。

[0030] 该信号分析模块采用音频自动增益控制算法，更为准确的说是峰值自动增益控制算法，是一种根据输入音频信号水平自动动态地调整增益的机制。当音量(无论是捕捉到的音量还是再现的音量)超过某一门限值，信号就会被限幅。限幅指的是音频设备的输出不再随着输入而变化，输出实质上变成了最大音量位置上的一条水平线；当检测到音频增益达到了某一门限时，它会自动减小增益来避免限幅的发生。另一方面，如果捕捉到的音量太低时，系统将自动提高增益。当然，增益的调整不会使音量超过用户在调节向导中设置的值。

[0031] 所述单片机系统模块与存贮器模块、声音信号模数处理转换模块相连，负责对数据进行换算，实现电流、电压、步进电机转速、扭力、转动角度的分配功能。

[0032] 声音采集后完成AD转换，输入主控芯片。主控芯片MCU为单片机，分析信号与驱动电机。上述单片机系统模块采用DSP芯片TMS320VC5402，其工作频率达到100MHZ。利用VC5402的2个多通道缓冲串行口(McBSP0和McBSP1)来实现与AIC23的无缝连接。单片机对采集声音所生成的脉冲信号分段，与标准音生成的脉冲信号进行高低电平对比，将差值与库里提前设置的步进电机控制量进行匹配。

[0033] 所述存贮器模块与单片机系统模块相连，负责存储不同律制数据，并对存储新键入数据的功能。

[0034] 所述数据分析显示模块，与存贮器模块、单片机系统模块相连，负责显示音分值、音名、偏差值、电量等信息的功能。

[0035] 所述步进电机模块，与单片机系统模块相连，负责根据单片机指令转动的功能。

[0036] 所述减速齿轮模块，与步进电机模块、弦轴套管模块相连，负责提升步进电机模块扭力，获得较大扭力的功能。

[0037] 所述弦轴套管模块，与减速齿轮模块相连，可以为内四方、内六方套管，负责与钢琴弦轴进行套合。

[0038] 所述锂电池模块，与单片机系统模块相连，负责为弦鸣乐器智能调律装置进行电力供应功能。

[0039] 综上所述，本实用新型公开的弦鸣乐器智能调律装置，通过声音信号检测模块、声音信号模数转换模块、信号分析模块、单片机系统模块、存贮器模块、步进电机模块、驱动器电路模块、减速齿轮组模块、弦轴套管模块、锂电池模块的配合协调工作，首先根据指示选择将调律乐器，选择调律音名，弹响调律音，微电脑处理器经分析后，显示音分偏差值，步进电机带动减速齿轮组按音分偏差值转动微调，直至声音信号与标准音一致，将半自动化控制、单片机电路、律学算法进行有机整合实现智能调律。

[0040] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

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