本发明涉及一种乐器使用时长的监测方法及装置，属于乐器监测领域。特别是涉及一种利用振动传感器、运放电路、比较电路等模块的单片机系统，对乐器的使用时长进行记录与评估。
背景技术：
乐器通常指能够以各种方式发出乐音，并可进行音乐艺术创造的器具。传统的民族乐器分为四类：体鸣乐器、膜鸣乐器、气鸣乐器与弦鸣乐器；而西洋乐器则一般可用管弦乐器、弹弦乐器、键盘乐器及打击乐器来区分。无论上述何种乐器，发出的声音都是由物体振动产生，并通过介质传播而被人或动物听觉器官感知到的一种波动现象。
随着科技、社会的发展，人们对智能化的乐器教学、演奏及监测系统研究不断深入，人们利用压力传感器记录钢琴受到敲击的琴键位置和力度，从而评估钢琴学习的进度、弹奏的曲目，此外，还可利用拉力传感器探测弦受到的拉力，来对乐器进行调音，然而对于乐器每次演奏的起始时刻、时长及总体使用时长等方面的统计数据却没有被很好地记录。
另一方面，振动传感器可以用来捕捉乐器发声部位的振动，从而判断音色是否完美，此外，最主要的是它可用来感知乐器的使用状态，当人们敲鼓或是弹琴时，振动传感器可捕捉振动的发生，因此，需要利用振动传感器来获取乐器的使用时长等数据，使得人们能够对乐器的使用状态进行更为全面的监测与评估，可用于二手乐器市场对乐器使用状态进行定量评价，并可辅助乐器教学等领域。
公开内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种乐器使用时长的监测方法及装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种乐器使用时长监测装置，包括：单片机系统，包括：振动传感器，依次连接运放电路、比较电路，用于通过获取振动数据探测乐器是否进行弹奏；控制模块，与所述振动传感器信号连接，用于执行如下控制逻辑：接收振动传感器获取的振动数据，判断乐器是否开始演奏，并得到乐器每次弹奏的时长数据及总体使用时长数据。
在本公开一些实施例中，所述的比较电路连接到控制模块，用于将采集的振动信号与预定的阈值相比较，判断是否进行弹奏；所述比较电路采用控制模块外接的比较电路模块或采用控制模块实现。
在本公开一些实施例中，所述控制模块片上集成有时钟信号控制器，通过振动传感器采集振动数据，由振动信号触发控制模块内部的实时时钟计时来获得弹奏时长数据。
在本公开一些实施例中，所述振动传感器安装在乐器振动传导区域，所述的振动传导区域包括钢琴内壁、架子鼓侧面、古筝侧壁；所述的振动传感器的类型包括电动式振动传感器、压电式振动传感器、电容式振动传感器、电感式振动传感器。
在本公开一些实施例中，所述的乐器使用时长监测装置，还包括：
存储模块，连接到控制模块，用于存储时长数据；和/或
电源模块，连接到控制模块，包括电源管理模块和电池；电源管理模块具有过充保护、过放保护、充电指示、充满电指示、低电量提醒功能；和/或
传输模块，连接到控制模块，用于实现控制模块的数据收发；所述传输模块将控制模块获得的弹奏时长数据上传至终端设备，实现对监测结果进行显示和分析。
在本公开一些实施例中，所述的存储模块类型包括sd卡、tf卡、norflash、nandflash；和/或所述的电池的类型包括干电池、可充锂电池、纽扣电池；和/或所述传输模块为无线传输模块，其传输方式包括蓝牙、wifi、zigbee、emtc、nb-iot、lora；所述的终端设备的类型包括智能手机、电脑、平板。
在本公开一些实施例中，所述的乐器使用时长监测装置适用的乐器包括钢琴、架子鼓、古筝。
根据本公开的另一个方面，提供了一种乐器使用时长监测方法，包括以下步骤：实时监测振动信号，当振动未发生或振动产生的电信号经过运放电路放大后，经比较电路判断，当信号未达到阈值时，系统保持待机状态；当检测到的振动信号大小超过阈值时，系统唤醒；控制模块内部的实时时钟开始记录振动的时长，生成弹奏时长数据；将采集的弹奏时长数据实时保存到存储模块，并将上述数据上传至终端设备。
在本公开一些实施例中，所述控制模块内部的实时时钟开始记录振动的时长进一步包括，生成的弹奏时长数据包含振动开始，即弹奏起始的具体日期、时刻，以及此时的弹奏时长、累计至此刻的总体使用时长数据，当振动信号消失或低于阈值时，结束计时。
在本公开一些实施例中，还包括步骤：在相同环境下，利用不同大小的力度敲击乐器的发声部位，通过测试发出声音振动的大小为基准来将运放电路的放大倍数设置在合适的值。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开乐器使用时长的监测方法及装置至少具有以下有益效果其中之一：
(1)由于利用振动传感器探测乐器发声时候产生的振动，例如：鼓面受到敲击时的振动，琴弦受到拨动时发出的振动等，并利用单片机内部的实时时钟记录下振动的持续时间，即乐器的使用时长，从而可以了解乐器每次使用的起始时刻、使用时长、总体使用时长等情况，可用于提醒乐器的定期养护工作，并可为二手乐器价值的评估提供一个量化的参考；
(2)通过记录乐器每次的使用时长、总体使用时长等数据，还能用于评估乐器学习人员的学习进度，便于合理安排学习进度，制定学习计划。
附图说明
图1为本公开实施例乐器使用时长的监测装置的结构示意图。
图2为本公开实施例乐器使用时长的监测方法的流程图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1、单片机系统；2、乐器
3、振动传感器；4、运放电路
5、比较电路；6、存储模块
7、传输模块；8、电源模块
9、控制模块；10、终端设备
具体实施方式
本公开提供了一种乐器使用时长监测装置及方法，可以详尽、实时地记录不同乐器的总体使用时长、每次使用时长、使用频率等信息，并通过传输模块反馈给终端设备，所述监测装置具有结构简单，适用范围广的特点。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了乐器使用时长监测装置。图1为本公开第一实施例乐器使用时长的监测装置的结构示意图。如图1所示，本公开乐器使用时长监测装置包括：单片机系统1及终端设备10。
以下分别对本实施例乐器使用时长监测装置的各个组成部分进行详细描述。
所述单片机系统1包括：控制模块9、振动传感器3、运放电路4、比较电路5、存储模块6、传输模块7及电源模块8，其中：
控制模块9片上集成有微处理器、存储器、模数转换器、时钟信号控制器等。用于通过采集到的振动数据，实现包括对乐器每次弹奏的使用时长情况的监测，并通过无线传输模块反馈给终端设备，实现对乐器的远程智能化管理。
振动传感器3用于探测乐器是否开始弹奏获取振动数据，并进一步得到弹奏时长数据；通过振动传感器3采集振动数据，由振动信号触发控制模块9内部的实时时钟计时来获得弹奏时长数据。在不影响乐器正常工作的前提下，所述振动传感器3安装在乐器振动传导区域，并依次连接运放电路4、比较电路5、控制模块9的i/o接口。所述的振动传感器可以是电动式振动传感器、压电式振动传感器、电容式振动传感器、电感式振动传感器等。优选地，采用压电陶瓷作为振动传感器3，压电陶瓷是一种具有压电效应的功能陶瓷，压电效应是指受到应力诱导出电场或通过电场引起应变的一种现象，因此压力陶瓷可将机械振动转化为电信号。所述的乐器可以是钢琴、架子鼓、古筝等；所述的振动传导区域可以是钢琴内壁、架子鼓侧面、古筝侧壁等。
在一实施例中，所述的比较电路5用于将采集的振动信号与预定的阈值相比较，在本公开一实施例中，其功能可以由控制电路9外接的专门的比较电路模块实现，所述比较电路模块连接到控制模块9的i/o接口，实现振动数据采集；在不同实施例中，所述比较电路的功能也可以由控制模块9实现。
存储模块6连接到控制模块9的spi接口，用于存储弹奏的时长数据。所述的存储模块可以是sd卡、tf卡、norflash、nandflash等。优选地，所述存储模块6为sd卡。
传输模块7连接到控制模块9的usart接口，负责数据的收发工作。所述传输模块7将控制模块9获取的振动传感器3获得的弹奏时长数据上传至终端设备10。优选地，所述传输模块7为无线传输模块，其传输方式可以是蓝牙、wifi、zigbee、emtc、nb-iot、lora等。所述的终端设备10可以是智能手机、电脑、平板等。
电源模块8连接到控制模块9的i2c接口，包括电源管理模块和电池。电源管理模块具有过充保护、过放保护、充电指示、充满电指示、低电量提醒等功能，所述电源管理模块能够在电量不足时发出红灯提醒。所述的电池可以是干电池、可充锂电池、纽扣电池等。
至此，本公开第一实施例乐器使用时长监测装置介绍完毕。
在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种乐器使用时长监测方法。图2为本公开第二实施例乐器使用时长监测方法的流程图。如图2所示，所述方法包括以下步骤：
步骤s1，开启电源，启动系统，此时系统处于待机状态，实时监测振动信号，当振动未发生或振动产生的电信号经过运放电路放大后，再经比较电路判断，当信号未达到阈值时，系统就会保持待机状态；当检测到的振动信号大小超过阈值时，判断为开始弹奏，系统唤醒，转至步骤s2；
步骤s2，控制模块内部的实时时钟开始记录乐器开始弹奏的时间及弹奏时长；
所述步骤s2中控制模块内部的实时时钟开始记录振动的时长进一步包括，生成的数据包含振动开始，也就是弹奏起始的具体日期时刻，对应的具体时长、累计至此刻的总体使用时长等数据；当振动信号消失或低于阈值时，计时完成。
步骤s3，将采集的弹奏时长数据保存到存储模块，并将上述数据上传至终端设备。优选地，所述存储模块为sd卡，上述数据通过蓝牙或者wifi等无线传输形式上传至终端设备。
所述乐器使用时长监测方法，步骤s1之前还包括步骤：
步骤s0，在相同环境下，利用不同大小的力度敲击乐器的发声部位，测试发出声音振动的大小，以此为基准来将运放电路的放大倍数设置在合适的值，这样可以排除一些由于细微的扰动或误触导致的触发。
此时生成的数据以txt文本格式实时储存在sd卡中，可供人们随时取用查看，此外，该系统还支持wifi等无线传输手段，可将数据信息发送至电脑、手机等智能终端设备，实现远程监测，方便人们随时查看乐器的使用状况；在乐器教学等领域，还能够用于评估学习进度，在二手乐器交易市场，可为二手乐器价值的评估提供一个量化的参考。该系统结构简单、操作方便，具有广阔应用前景。
为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
至此，本公开第二实施例乐器使用时长监测方法介绍完毕。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本公开实施例的相关设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。