专利名称：单片机校音调音器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种乐器校音调音器。
有史以来对钢琴等弦乐器进行校音和调音这项工作一直是依靠专业调音师凭耳朵的听力和经验这一传统方法来进行的，由于人与人之间存在的差异性，音乐素养的高低，以及各人受生理、心理、环境等诸多因素的影响，每个调音师都不可能确保对每件乐器进行的校音和调音音律的高度准确性。
本实用新型的目的在于提供一种解决人们用耳朵的听力和经验来判断和调整如钢琴等乐器音律的准确性的单片机校音调音器。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是单片机控制乐器校音调音器由单片机、传感器、运算放大器、液晶显示器、语音电路、扬声器、电动机驱动电路、步进电动机、齿轮减速器、调音卡头、传感器支架、调音设定按键、复位按键、电源开关按键、稳压电路、电池、控制器外壳组成。
本实用新型的优点是1、采用单片机对钢琴等乐器琴弦产生音频振动进行精确采集与高速分析计算，并将检测分析结果通过液晶显示器以字符图形方式进行显示，并通过扬声器以语音形式进行输出，单片机依据分析检测结果控制步进电动机通过齿轮减速器及调整卡头等机械装置自动调整琴弦的张力，即琴弦发出音律的高低，因而实现校音与调音过程的自动化。
2、应用电磁感应原理制成的电磁传感器将琴弦的振动直接转换成为电信号，排除了检测过程中的谐音、反射音等杂音对声音检测产生的干扰。
3、采用石英晶体振荡器为单片机提供高精度和高稳定度时钟脉冲，确保校音调音过程的高度准确性和稳定性。
4、使用了低功耗集成电路器件，使得单片机校音调音器具有体积小，能耗低和易于携带等特点。
图1是本实用新型原理方框图；图2是本实用新型电路原理图；图3是传感器结构示意图；图4是传感器结构局部放大示意图；图5是传感器支架结构示意图；图6是传感器支架卡头盲孔为八角形示意图；图7是传感器支架卡头盲孔为四边形示意图；图8是调整器结构示意图；图9是调整卡头盲孔为八角形示意图；图10是调整卡头盲孔为四边形示意图；图11是控制器面板示意图；图12是控制器顶部安装传感器插孔调整器插孔示意图。
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。
由图1-图12可知，本实用新型是单片机控制乐器校音调音器由单片机、传感器、运算放大器、液晶显示器、语音电路、扬声器、电动机驱动电路、步进电动机、齿轮减速器、调音卡头、传感器支架、调音设定按键、复位按键、电源开关按键、稳压电路、电池、控制器外壳组成。
所述传感器1中磁芯2两端突出于金属壳4表面。
所述电机驱动电路IC3输出端01、02、03、04通过接口16与步进电动机17线圈L1、L2、L3、L4对应连接，单片机IC1接口P14与按键14相连接，单片机IC1接口P15与按键15相连接，三极管BG1集电极与按键11相连接，按键11另一端与电池E正极相连接，三极管BG1集电极与电阻R9一端相连接，电阻R9另一端与电池E正极相连接，单片机IC1接口P16与电阻R12相连接，电阻R12另一端与三极管BG1基极相连接，三极管BG1基极与按键12相连接，传感器1安装在插座8前端，插座8与蛇形管18一端相连接，蛇形管18另一端与弯架19一端相连接，弯架19另一端与固定卡头20相连接，固定卡头20另一端开设有八角形盲孔，步进电动机17转轴与齿轮减速器21高速输入转轴相连接，齿轮减速器21低速输出转轴与琴弦调音卡头23相连接，琴弦调音卡头23一端开设有八角形盲孔。
所述的传感器1内设置的磁芯2两端之间留有缝隙7。
所述的在传感器支架组件中固定卡头20一端开设的盲孔为四边形。
所述的在调音卡头23一端开设的盲孔为四边形。
所述的在控制器外壳25顶端设置有传感器连接插座10。
所述的在控制器外壳25顶端设置有步进电动机连接插座16。
所述的控制器外壳25前面板上设有复位按键15，调音设定按键13、14。
所述的在控制器外壳25前面板上设置有电源接通按键11与电源关断按键12。
所述的在控制器外壳25前面板上设置有液晶显示器显示窗口23。
所述的在控制器外壳25前面板上设有扬声器传音孔24。
在传感器1中安装有磁芯2，在磁芯2上绕制有电磁线圈3，磁芯2与电磁线圈3封装在金属壳4中，电磁丝圈3两端经插头5、插座8、插头9、插座10、电容C1、电阻R1与运算放大器F1输入端相连接，运算放大器F1输出端与电容C3相连接，电容C3与电阻R5相连接，电阻R5与运算放大器F2输入端相连接，运算放大器F2输出端与单片机IC1接口INTO相连接，单片机IC1接口P10、P11、P12、P13与语音电路IC2输入端相连接，语音电路IC2输出端与扬声器YS相连接，单片机IC1接口P0.0与液晶显示器YJ的RS端相连接，单片机IC1接口P0.1与液晶显示器YJ的R/W端相连接，单片机IC1接口P02与液晶显示器YJ的E端相连接，单片机IC1接口P04、P05、P06、P07与液晶显示器YJ的DB4、DB5、DB6、DB7端对应连接，单片机IC1接口P20、P21、P22、P23与电机驱动电路IC3输入端I1、I2、I3、14对应连接，电机驱动电路IC3输出端01、02、03、04通过接口16与步进电动机17线圈L1、L2、L3、L4对应连接，单片机IC1接口P14与按键14相连接，单片机IC1接口P15与按键15相连接，三极管BG1集电极与按键(11)相连接，按键11另一端与电池E正极相连接，三极管BG1集电极与电阻R9一端相连接，电阻R9另一端与电池E正极相连接，单片机IC1接口P16与电阻R12相连接，电阻R12另一端与三极管BG1基极相连接，三极管BG1基极与按键12相连接，传感器1安装在插座8前端，插座8与蛇形管18一端相连接，蛇形管18另一端与弯架19一端相连接，弯架19另一端与固定卡头20相连接，固定卡头20另一端开设有八角形盲孔，步进电动机17转轴与齿轮减速器21高速输入转轴相连接，齿轮减速器21低速输出转轴与琴弦调音卡头23相连接，琴弦调音卡头23一端开设有八角形盲孔。
本实用新型的工作原理在对弦乐器进行校音和调音时，将传感器支架上的固定卡头插在琴弦调整柱上，使传感器磁芯端面与被测琴弦相距1-2毫米，按下调音校音器外壳26上的按键11接通调音器电源，通过调音校音器外26上的按键20和21，设定所要调整琴弦的标准音律，将琴弦调整机构上的调音卡头23开有八角形盲孔的一端插到所要调音的琴弦调整柱上，然后敲击琴弦使其振动发声，由于琴弦的振动，使得传感器1中的磁芯2两端与琴弦之间的距离随琴弦的振动不断变化，从而引起磁芯2中磁感应强度的相应变化，由电磁感应原理可知绕在磁芯2上的电磁线圈3中会产生与琴弦振动频率相一致的感应电动势，即交流电信号，在电磁线圈3两端产生的电信号经插头S和插座8和屏蔽导线L和电容C1及电阻R1传送到运算放大器F1的反相输入端，经过运算放大器F1放大后的电信号通过电容C3及电阻R5传送到运算放大器F2的反相输入端，经过运算放大器F2放大后的电信号传送到单片机IC1的INTO端口，单片机IC1对运算放大器F2输出的电信号进行定时采集，并且把所采集的音阶数据与存储在单片机IC1内部的标准音阶数据进行比较分析，单片机IC1将比较分析的结果通过数据接口P04、P05、P06、P07传送到液晶显示器YJ的DB04、DB05、DB06、DB07输入端，将检测结果以字符图形方式进行显示，单片机IC1通过数据接口P10、P11、P12端将检测数据传送到语音电路IC2的输入端，语音电路IC2驱动扬声器YS以语音形式输出单片机IC1的检测结果，同时单片机1C1依据检测结果，通过数据接口P20、P21、P22、P23将控制信号送到电机驱动电路IC3的I1、I2、I3、I4输入端，电机驱动电路IC3通过01、02、03、04输出端控制步进电动机17中绕组L1、L2、L3、L4的通电顺序，使得步进电机17转轴的旋转方向与旋转角度随单片机IC1输出的控制信号而定，由步进电机17转轴产生的角位移通过齿轮减速器21和调音卡头23，带动琴弦调音柱随之转动，从而改变了被调音琴弦张力的大小，即改变了被调琴弦音律的高低，实现了由单片机对琴弦音频振动检测，对检测的数据进行比较分析，进行字符图形显示及语音输出，并控制机械装置对琴弦音律自动校准的整个过程进行自动控制。
在一次调音过程结束以后，单片机IC1进入延时等待状态，单片机IC1在延时等待过程结束后，将自动断开单片机校音调音器的供电电路，使得单片机校音调音器处于停电状态，以节省电池的电能消耗，在单片机IC1进入延时等待期间，可以按动控制器械5表面的按键15，控制校音调音器进行新一轮的校音与调音过程，也可以按动控制器25表面的电源关断按键12，关断单片机校音调音器的电源，结束校音调音工作。
权利要求1.一种单片机控制乐器校音调音器，由单片机、传感器、运算放大器组成，其特征在于单片机控制乐器校音调音器由单片机、传感器、运算放大器、液晶显示器、语音电路、扬声器、电动机驱动电路、步进电动机、齿轮减速器、调音卡头、传感器支架、调音设定按键、复位按键、电源开关按键、稳压电路、电池、控制器外壳组成。
2.按照权利要求1所述的单片机控制乐器校音调音器，其特征在于传感器(1)中设置的磁芯(2)两端突出于金属壳(4)表面。
3.按照权利要求1所述的单片机控制乐器校音调音器，其特征在于所述电机驱动电路IC3输出端01、02、03、04通过接口(16)与步进电动机(17)线圈L1、L2、L3、L4对应连接，单片机IC1接口P14与按键(14)相连接，单片机IC1接口P15与按键(15)相连接，三极管BG1集电极与按键(11)相连接，按键(11)另一端与电池E正极相连接，三极管BG1集电极与电阻R9一端相连接，电阻R9另一端与电池E正极相连接，单片机IC1接口P16与电阻R12相连接，电阻R12另一端与三极管BG1基极相连接，三极管BG1基极与按键(12)相连接，传感器(1)安装在插座(8)前端，插座(8)与蛇形管(18)一端相连接，蛇形管(18)另一端与弯架(19)一端相连接，弯架(19)另一端与固定卡头(20)相连接，固定卡头(20)另一端开设有八角形盲孔，步进电动机(17)转轴与齿轮减速器(21)高速输入转轴相连接，齿轮减速器(21)低速输出转轴与琴弦调音卡头(23)相连接，琴弦调音卡头(23)一端开设有八角形盲孔。
4.按照权利要求1所述的单片机控制校音调音器，其特征在于传感器(1)、磁芯(2)两端之间留有缝隙(7)。
5.按照权利要求1所述的单片机控制校音调音器，其特征在于在传感器支架组件中固定卡头(20)一端开设的盲孔为四边形。
6.按照权利要求1所述的单片机校音调音器，其特征在于在调音卡头(23)一端开设的盲孔为四边形。
7.根据权利要求1所述的单片机校音调音器，其特征在于在控制器外壳(25)顶端设置有传感器连接插座(10)。
8.根据权利要求1所述的单片机校音调音器，其特征在于在控制器外壳(25)顶端设置有步进电动机连接插座(16)。
9.按照权利要求1所述的单片机校音调音器，其特征在于控制器外壳(25)前面板上设有复位按键(15)，调音设定按键(13)、(14)。
10.按照权利要求1所述的单片机校音调音器，其特征在于在控制器外壳(25)前面板上设置有电源接通按键(11)与电源关断按键(12)。
11.按照权利要求1所述的单片机校音调音器，其特征在于在控制器外壳(25)前面板上设置有液晶显示器显示窗口(23)。
12.按照权利要求1所述的单片机校音调音器，其特征在于在控制器外壳(25)前面板上设有扬声器传音孔(24)。
专利摘要本实用新型涉及一种乐器校音调音器,它是单片机控制乐器校音调音器由单片机、传感器、运算放大器、液晶显示器、语音电路、扬声器、电动机驱动电路、步进电动机、齿轮减速器、调音卡头、传感器支架、调音设定按键、复位按键、电源开关按键、稳压电路、电池、控制器外壳组成,本装置可用于钢琴、扬琴等弦乐器的校音与调音,使用方便,操作简单。
文档编号G10G7/00GK2398707SQ9922491
公开日2000年9月27日 申请日期1999年8月24日 优先权日1999年8月24日
发明者甘永光 申请人:甘永光