基于单片机的吉他辅助学习工具的制作方法

本实用新型涉及一种新型的吉他辅助学习工具，具体涉及单片机应用技术。

背景技术：

在吉他的学习过程中，我们根据六线谱进行吉他的弹唱，而演奏者如果不经过针对性的学习，只通过听觉是无法识别刚才弹响声音的音高的。初学者想知道吉他发出的音高，一般方法为，根据自己所按琴弦品位在品位与音高关系表中查找，找出相应的音高。对于初学者来说，想知道一个又一个的音高要不断地去查询品位与音高关系表，这样的学习过程，繁琐且效率低下。

当前有一种通过频率识别来显示音高的电子调音器。这种器材每次只能显示一根弦的音高，当两根以上的弦同时弹响时，这种调音器就无能为力了。而且通过对频率进行检测的音高识别，需要记录一段时间内吉他的振动次数以此来识别频率，如果检测时间，精度达不到要求，检测速度慢限制了该方法只适用于吉他进行调弦，而不适用于初学者建立音准的辅助学习。

这样的背景下，需要我们对新的音高识别方法进行研究，以达到快速准确显示弹奏者所弹响吉他弦的音高的要求。

技术实现要素：

为能够快速准确识别弹奏时吉他各弦音高。本实用新型将单片机矩阵键盘检测技术与吉他品位音高关系相结合，通过单片机对I/O口扫描识别按弦品位，根据此位置将对应音高在LCD显示屏中显示，以此来实现快速识别、并显示音高。

该基于单片机的吉他辅助学习工具的实现方式如下：开关、振动传感器、定位矩阵、单片机、LCD显示器、5V直流电源。

所述的开关与单片机相连接，负责该单片机辅助学习装置启动与关闭的控制。

所述的振动检测传感器与单片机的I/O口相连接，负责在开关模块启动装置后，演奏者拨动琴弦吉他振动，当振动检测传感器检测到吉他的振动超过阈值后，振动检测传感器输出低电平。

所述的定位矩阵由吉他的6根琴弦、22品柱(品柱个数由吉他类型决定)、导线所组成。其中6根琴弦与22品柱通过导线分别单片机的I/O口相连接。6根琴弦与22品柱构成一个6*22的矩阵，对应于X-Y坐标，以此来对所按琴弦进行定位。

所述的单片机模块检测并修改各I/O口电平状态，进行逻辑判断后将结果传送至LCD显示器进行音高的显示。首先，单片机检测到振动检测传感器输出电平变低后，开始对定位矩阵相应I/O口进行扫描。具体扫描矩阵时，连接6根琴弦的I/O口依次给予低电平，此时22品柱对应I/O口为高电平。当演奏者所按琴弦被拨动后，与该琴弦接触的品柱所对应I/O口电平被拉低，此时单片机得以检测出所按琴弦的弦序数和品柱序数，由所得到的弦序数及品柱序数得以确定所按琴弦位置。考虑横按等特殊情况，同一琴弦有两个及以上品柱位被按下，根据吉他的发声原理，其音高由最髙品柱位决定，此时只需要对单片机设定条件判断即可准确定位。虽然扫描琴弦为1弦至6弦依次进行，由于单片机的工作频率以MHz为单位，相对于人手对于吉他的操作速度，可以视为同时对六根琴弦进行扫描。

所述的LCD显示模块与单片机相连接。当单片机与振动检测传感器相连接的I/O口检测到电平变低后，开始对定位矩阵相应I/O口扫描。得到所按琴弦位置后，查询编写在单片机程序内的吉他品位与音高对应关系表，得到相应的音高值，单片机控制LCD显示器将此音高值显示。

所述的5V直流电源模块与单片机、LCD、振动检测传感器相连接，对其进行供电。

本发明的有益效果在于：

1)可同时识别6根弦的音高。

2)识别音高速度快。识别并显示音高的速度取决于单片机的工作频率。

3)将查表工作交由单片机执行，准确，避免演奏者去重复查表，提高吉他学习者对音阶的学习效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构组成示意图。

图中，1、开关；2、振动检测传感器；3、定位矩阵；4、单片机；5、LCD显示器；6、5V直流电源。

图2是本实用新型定位矩阵示意图。

具体实施方式

本实用新型装置包括1、开关；2、振动检测传感器；3、定位矩阵(见图2)；4、单片机；5、LCD显示器；6、5V直流电源，见图1。开关1启动装置后，振动检测传感器2开始检测吉他的振动情况；当振幅超过设定阈值输出低电平至单片机4；单片机4与振动检测传感器2相连的I/O口检测到低电平，启动对定位矩阵3相对应I/O口的扫描；单片机4根据定位矩阵3对应I/O口电平情况识别所按琴弦位置，并通过查询品位与音高对应表得到相应的音高；单片机4控制LCD显示器5显示该音高。5V电源6负责给振动检测传感器2、单片机4、LCD显示器5供电。

执行步骤

a.开关启动,令装置运行。

b.振动检测传感器检测到吉他振动幅度超过阈值，将初始高电平转化为低电平。

c.单片机扫描与振动检测传感器相连接I/O口电平的变化，启动定位矩阵I/O口扫描。

d.单片机扫描定位矩阵I/O口，得到按弦位置，根据按弦位置查询吉他品位与音高对应表，得到音高。

e.单片机控制LCD显示该音高。

f.返回至a步骤依次循环执行，当a步骤开关状态变为关闭时，退出运行。