一种钢琴智能压键档装置的制作方法

本实用新型涉及一种钢琴压键档，特别指一种钢琴智能压键档装置。

背景技术：

钢琴是源自西洋古典音乐中的一种键盘乐器，由88个琴键和金属弦音板组成，普遍用于独奏、重奏、伴奏等演出，作曲和排练音乐十分方便。弹奏者通过按下钢琴上的琴键，牵动钢琴里面包着绒毡的小木槌，继而敲击钢丝弦发出声音，钢琴被称为乐器之王。这不仅是由于它的体积最大、内部结构最复杂，最主要的还是由于它优良全面的性能和广泛的用途都是其他任何乐器无法与之相比拟的。

目前的钢琴种类基本分为电子钢琴和机械钢琴，电子钢琴是电声乐器，而机械钢琴则是纯粹的机械物理发生，琴弦震动，琴箱共鸣而产生的。虽然目前电子钢琴以其实用性和性价比优势比较受用户的青睐，但是机械钢琴真实的发音效果和完美的弹奏手感是电子钢琴无法取代的。特别是接受系统的钢琴学习时，机械钢琴仍然是学习的难点和重点。传统的机械钢琴学习存在一个难点，就是机械钢琴的演奏信息无法客观的采集，通常都需要老师在旁边不间断的聆听，通过发出的声音来判断学员是否弹错，而后及时的指出错误并指导更正，这就带来了几个问题：第一，指导老师不可能一直陪伴在学员身边，学员独自练习机械钢琴的过程中，其弹奏的错误就无人及时发现指出；第二，指导老师的记忆力是有限的，可能无法记住学员弹奏过程中每个错误的弹奏动作，可能会漏掉许多不明显的错误，对学生扎实系统的学习是不利的。

申请人于申请日为2015.10.28，申请号为201520841588.3申请并公开了一种键盘乐器弹奏人机互动装置的中国实用新型专利，该人机互动装置可以替代老师的人为指点，提高学生对弹奏准确性和节奏性的把握度。但是该人 机互动装置存在有如下缺陷：1、将琴键采集器设置在琴键的下方，安装和维修时都需要先拆除琴键才能够进行安装或者维修，因此安装和维修起来都极其不方便，且对拆琴键和安装琴键的要求都较高，必须要由专业的人士进行拆装；2、将琴键采集器设置在琴键的下方，这会改变原有的声学结构，并可能影响到声音效果；3、钢琴在使用时，灰尘、水滴等很容易从琴键间的缝隙进入到琴键的下方，这会严重影响到琴键采集器的采集效果。

压键档是每台钢琴都必须要使用到的一个部件，现有的压键档采用的都是木制实心压键档，压键档主要有以下两个作用：1、压紧在琴键上，防止琴键弹起来；2、支撑琴盖。如果可以将琴键采集器等都设置到压键档上，上述诸多缺陷都可以得到有效的解决。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种钢琴智能压键档装置，通过该压键档装置来替代老师的现场指点，提高学生弹奏的准确性以及对节奏性的把握度，进而提高教学质量。

本实用新型是这样实现的：一种钢琴智能压键档装置，包括一压键档本体、一琴键状态采集构件、一控制主板、一固定连接板、一智能终端以及一引导指示灯构件；所述智能终端与所述控制主板电连接；

所述琴键状态采集构件设置在所述压键档本体的底部，所述引导指示灯构件设置在所述压键档本体的正面，所述控制主板设置在所述压键档本体的内部，所述压键档本体压在钢琴的琴键上；所述固定连接板设置在所述压键档本体的背面；所述琴键状态采集构件以及引导指示灯构件均与所述控制主板电连接，并通过所述控制主板控制所述琴键状态采集构件采集琴键状态，以及控制所述引导指示灯构件进行琴键状态指示和曲谱引导指示。

进一步地，还包括一透光板，所述透光板粘附在所述引导指示灯构件的上方。

进一步地，还包括两块连接片，两所述连接片分别锁付在所述压键档本体底部的两端，每所述连接片上均开设有一条形孔；所述压键档本体的两端 在对应所述条形孔的位置各设置有一通孔。

进一步地，所述压键档本体的端部设置有一USB接口或蓝牙接口，所述控制主板通过所述USB接口或蓝牙接口连接至所述智能终端。

进一步地，所述压键档本体包括一铝合金压键外壳体，该铝合金压键外壳体在内侧的中部设置有一隔离板，该隔离板的底部设置有一第一插槽；所述铝合金压键外壳体的正面为一倾斜面，所述倾斜面的下表面设置有一第二插槽，且该第二插槽位于所述隔离板的上方；所述倾斜面上开设有一横向开口，所述透光板粘附在所述横向开口上。

进一步地，所述控制主板固设于所述隔离板上，所述控制主板上设置有一个五芯总线接口电路、一个六芯总线接口电路、一片STM32F103c8T6芯片、一个USB接口电路、一个调试接口电路、一个状态指示灯电路、一个晶振电路、一个复位电路以及一个蓝牙接口电路；所述STM32F103c8T6芯片的引脚5、6与所述晶振电路相连接，所述STM32F103c8T6芯片的引脚7与所述复位电路相连接，所述STM32F103c8T6芯片的引脚15、16、17与所述六芯总线接口电路相连接，所述STM32F103c8T6芯片的引脚30、31与所述蓝牙接口电路相连接，所述STM32F103c8T6芯片的引脚10、27、28与所述五芯总线接口电路相连接，所述STM32F103c8T6芯片的引脚34、37与所述调试接口电路相连接，所述STM32F103c8T6芯片的引脚32、33、38与所述USB接口电路相连接，所述STM32F103c8T6芯片的引脚41、42、43、45与所述状态指示灯电路相连接。

进一步地，所述琴键状态采集构件包括一感应PCB板以及88个反射式红外传感器，所述感应PCB板插设于所述第一插槽中，88个所述反射式红外传感器并排设置在所述感应PCB板的底部，且每所述反射式红外传感器的底部均与一琴键抵接；88个所述反射式红外传感器均通过所述感应PCB板连接至所述控制主板。

进一步地，所述感应PCB板上设置有11片串联在一起的74HC164芯片以及一与所述五芯总线接口电路相连接的CON1接口，各所述反射式红外传感器的发射管的正极均并联在一起，并通过一电阻与3.3V电压相连接， 3.3V电压与所述CON1接口的正极端相连接；每所述反射式红外传感器的发射管的负极和该反射式红外传感器的接收管的负极均与所述74HC164芯片的一个输出端相连接；各所述反射式红外传感器的接收管的正极均并联在一起，且与所述CON1接口的公共状态电压端相连接；第一片所述74HC164芯片的数据输入端与所述CON1接口的串行数据端相连接；各所述74HC164芯片的接地端均并联在一起接地，并与所述CON1接口的接地端相连接；各所述74HC164芯片的时钟输入端均与所述CON1接口的时钟端相连接；各所述74HC164芯片的复位输入端和电源输入端均与3.3V电压相连接。

进一步地，所述引导指示灯构件包括一指示灯PCB板、88个状态指示LED灯以及88个引导指示LED灯；所述指示灯PCB板插设于所述第二插槽中，各所述状态指示LED灯和引导指示LED灯均设置在所述指示灯PCB板上，并使各所述状态指示LED灯和引导指示LED灯均朝向所述横向开口；各所述状态指示LED灯和引导指示LED灯均通过所述指示灯PCB板连接至所述控制主板。

进一步地，所述指示灯PCB板上设置有12片串联在一起的MBI5026芯片以及一与所述六芯总线接口电路相连接的CON2接口；各所述状态指示LED灯和引导指示LED灯的正极均并联在一起，并与5V电压相连接，5V电压与所述CON2接口的5V正极端相连接；每所述状态指示LED灯的负极均与所述MBI5026芯片的一个输出端相连接，每所述引导指示LED灯的负极均与所述MBI5026芯片的一个输出端相连接；各所述MBI5026芯片的电源输入端均与3.3V电压相连接，3.3V电压与所述CON2接口的3.3V正极端相连接；每所述MBI5026芯片的接地端和使能输入端均接地，并与所述CON2接口的接地端相连接，每所述MBI5026芯片的电阻输出端均通过一调节电阻接地；第一片所述MBI5026芯片的串行数据输入端与所述CON2接口的串行数据端相连接；各所述MBI5026芯片的时钟输入端均与所述CON2接口的时钟端相连接，各所述MBI5026芯片的数据闪控输入端均与所述CON2接口的闪控端相连接。

本实用新型具有如下优点：1、本实用新型通过在传统的机械钢琴上增 加电子器件，利用电子器件来替代老师的现场指点，可以大大提高学生弹奏的准确性以及对节奏性的把握度，提高教学质量；2、通过将琴键状态采集构件设置在压键档上，不仅安装和维修起来都极为方便，而且不会破坏到机械钢琴的原有声学结构，可以确保弹奏效果不受影响；3、在使用的过程中，灰尘、水滴等都不容易进入到压键档内部，可以实现对琴键状态进行准确无误的采集。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型钢琴智能压键档装置的结构示意图。

图2是本实用新型钢琴智能压键档装置的侧视图。

图3是本实用新型中铝合金压键外壳体的侧视图。

图4是本实用新型中连接片的结构示意图。

图5是本实用新型铝合金压键外壳体的正面示意图(除去透光板)。

图6是本实用新型钢琴智能压键档装置的正视图。

图7是本实用新型中感应PCB板的电路结构图。

图8是本实用新型中指示灯PCB板的电路结构图。

图9是本实用新型中控制主板的电路结构图。

具体实施方式

请参照图1至图9所示，一种钢琴智能压键档装置100，包括一压键档本体1、一琴键状态采集构件2、一控制主板3、一引导指示灯构件4、一智能终端(未图示)、一透光板5以及两块连接片6；所述智能终端(例如平板电脑等)与所述控制主板3电连接；

所述琴键状态采集构件2设置在所述压键档本体1的底部，所述引导指示灯构件4设置在所述压键档本体1的正面，所述控制主板3设置在所述压键档本体1的内部，所述压键档本体1压在钢琴的琴键上；所述琴键状态采集构件2以及引导指示灯构件4均与所述控制主板3电连接，并通过所述控制主板3控制所述琴键状态采集构件2采集琴键状态，以及控制所述引导指 示灯构件4进行琴键状态指示和曲谱引导指示。

所述压键档本体1的端部设置有一USB接口7或蓝牙接口(未图示)，所述控制主板3通过所述USB接口7或蓝牙接口(未图示)连接至所述智能终端。这样，在进行钢琴弹奏的过程中，就可以将曲谱和采集到的琴键状态显示到智能终端上，也可以实现智能终端与控制主板3之间的其它数据的交互(例如可以进行歌曲传送等)。

所述透光板5粘附在所述引导指示灯构件4的上方，该透光板5可以防止粉尘粘附到引导指示灯构件4上，有助于提高指示灯的显示效果和起到保护指示灯的作用。

请重点参照图4所示，两所述连接片6分别锁付在所述压键档本体1底部的两端，每所述连接片6上均开设有一条形孔61；所述压键档本体1的两端在对应所述条形孔61的位置各设置有一通孔111。在安装压键档本体1时，可以采用螺丝(未图示)将连接片6锁紧在钢琴上，进而实现将压键档本体1固定在钢琴上。在具体实施时，压键档本体1的背部设置有一固定连接板16，该固定连接板16可以与设置在钢琴上的固定杆(未图示)固定连接在一起，以对该压键档本体1起到进一步的固定作用。

请重点参照图3所示，所述压键档本体1包括一铝合金压键外壳体11，该铝合金压键外壳体11在内侧的中部设置有一隔离板12，该隔离板12的底部设置有一第一插槽13；所述铝合金压键外壳体11的正面为一倾斜面112，所述倾斜面112的下表面设置有一第二插槽14，且该第二插槽14位于所述隔离板12的上方；所述倾斜面112上开设有一横向开口15(如图5所示)，所述透光板5粘附在所述横向开口15上。

请重点参照图9所示，所述控制主板3固设于所述隔离板12上，所述控制主板3上设置有一个五芯总线接口电路31、一个六芯总线接口电路32、一片STM32F103c8T6芯片33、一个USB接口电路34、一个调试接口电路35、一个状态指示灯电路36、一个晶振电路37、一个复位电路38以及一个蓝牙接口电路39；所述STM32F103c8T6芯片33的引脚5、6与所述晶振电路37相连接，该晶振电路37用于提供时钟；所述STM32F103c8T6芯片33 的引脚7与所述复位电路38相连接，该复位电路38用于实现STM32F103c8T6芯片33的复位功能；所述STM32F103c8T6芯片33的引脚15、16、17与所述六芯总线接口电路32相连接，该六芯总线接口电路32用于实现与引导指示灯构件4的对接，所述STM32F103c8T6芯片33的引脚30、31与所述蓝牙接口电路39相连接，用于实现与智能终端的数据交互；所述STM32F103c8T6芯片33的引脚10、27、28与所述五芯总线接口电路31相连接，该五芯总线接口电路31用于实现与琴键状态采集构件2的对接；所述STM32F103c8T6芯片33的引脚34、37与所述调试接口电路35相连接，该调试接口电路35用于实现STM32F103c8T6芯片33的调试；所述STM32F103c8T6芯片33的引脚32、33、38与所述USB接口电路34相连接，用于实现与智能终端的数据交互；所述STM32F103c8T6芯片33的引脚41、42、43、45与所述状态指示灯电路36相连接，用于指示STM32F103c8T6芯片33的工作状态。

所述琴键状态采集构件2包括一感应PCB板21以及88个反射式红外传感器22(即U1～U88)，所述感应PCB板21插设于所述第一插槽13中，88个所述反射式红外传感器22并排设置在所述感应PCB板21的底部，且每所述反射式红外传感器22的底部均与一琴键抵接，以实现对各琴键状态的实时检测和采集；88个所述反射式红外传感器22均通过所述感应PCB板21连接至所述控制主板3。由于在按下琴键和释放琴键时，反射式红外传感器22与琴键之间的距离会发生变化，通过将距离变化转化成电压变化并传送给控制主板进行采集和分析，就可以得出琴键的实时状态。

请重点参照图7所示，所述感应PCB板21上设置有11片串联在一起的74HC164芯片211(即包括IC1～IC11片74HC164芯片)以及一与所述五芯总线接口电路31相连接的CON1接口212，各所述反射式红外传感器22的发射管的正极A均并联在一起，并通过一电阻R1与3.3V电压相连接，3.3V电压与所述CON1接口212的正极端VCC相连接；每所述反射式红外传感器22的发射管的负极K和该反射式红外传感器22的接收管的负极E均与所述74HC164芯片211的一个输出端相连接；各所述反射式红外传感 器22的接收管的正极C均并联在一起，且与所述CON1接口212的公共状态电压端ADC相连接；第一片所述74HC164芯片211(即IC1)的数据输入端(A和B)与所述CON1接口212的串行数据端SDA相连接，且各74HC164芯片211在串联时，后一片74HC164芯片211的数据输入端(A和B)均与前一片74HC164芯片211的一输出端相连接，从而实现将11块74HC164芯片211串联在一起；各所述74HC164芯片211的接地端均并联在一起接地，并与所述CON1接口212的接地端GND相连接；各所述74HC164芯片211的时钟输入端均与所述CON1接口212的时钟端SCL相连接；各所述74HC164芯片211的复位输入端和电源输入端均与3.3V电压相连接。

所述引导指示灯构件4包括一指示灯PCB板41、88个状态指示LED灯42(即包括LED_B1～LED_B88)以及88个引导指示LED灯43(即包括LED_R1～LED_R88)；所述指示灯PCB板41插设于所述第二插槽14中，各所述状态指示LED灯42和引导指示LED灯43均设置在所述指示灯PCB板41上，并使各所述状态指示LED灯42和引导指示LED灯43均朝向所述横向开口15；各所述状态指示LED灯42和引导指示LED灯43均通过所述指示灯PCB板41连接至所述控制主板3。在具体实施时，状态指示LED灯42可以采用蓝色灯，引导指示LED灯43可以采用红色灯，以方便对两种灯进行区分；其中，状态指示LED灯42用于指示琴键的状态，当某一个反射式红外传感器22检测到琴键被按下时，该琴键所对应的状态指示LED灯42就亮起蓝色灯，当该琴键被放开后，状态指示LED灯42就熄灭；引导指示LED灯43用于根据曲谱引导学员需要弹奏哪个琴键，例如此时需要按下第一个琴键，那么第一个琴键所对应的引导指示LED灯43就亮起红灯，当学员按下第一个琴键后，该第一个琴键所对应的引导指示LED灯43就熄灭。这样，学员在练习钢琴弹奏时，就不需要有老师在一旁指导，只需要根据引导指示LED灯43的引导来进行弹奏，且学员在按下琴键后，对应的状态指示LED灯42就会亮起来，学员可以很直观的看出自己弹奏的是否正确。

请重点参照图8所示，所述指示灯PCB板41上设置有12片串联在一 起的MBI5026芯片411(即包括IC1～IC12片MBI5026芯片)以及一与所述六芯总线接口电路32相连接的CON2接口412；各所述状态指示LED灯42和引导指示LED灯43的正极均并联在一起，并与5V电压相连接，5V电压与所述CON2接口412的5V正极端相连接；每所述状态指示LED灯42的负极均与所述MBI5026芯片411的一个输出端相连接，每所述引导指示LED灯43的负极均与所述MBI5026芯片411的一个输出端相连接；各所述MBI5026芯片411的电源输入端均与3.3V电压相连接，3.3V电压与所述CON2接口412的3.3V正极端相连接；每所述MBI5026芯片411的接地端和使能输入端均接地，并与所述CON2接口412的接地端GND相连接，每所述MBI5026芯片411的电阻输出端均通过一调节电阻(MBI5026芯片IC1～IC12分别对应设置调节电阻R1～R12)接地；第一片所述MBI5026芯片411的串行数据输入端与所述CON2接口412的串行数据端SIN相连接，且各MBI5026芯片411在串联时，后一片MBI5026芯片411的串行数据输入端均与前一片MBI5026芯片411的数据输出端相连接，从而实现将12块MBI5026芯片411串联在一起；各所述MBI5026芯片411的时钟输入端均与所述CON2接口412的时钟端CLK相连接，各所述MBI5026芯片411的数据闪控输入端均与所述CON2接口412的闪控端LAT相连接。

本实用新型智能压键档装置100在安装时，可以通过连接片6和固定连接板16将该压键档装置100固定设置在钢琴的琴键上。在使用时，可以通过USB接口7或蓝牙接口将智能压键档装置100与智能终端连接，以利用智能终端对智能压键档装置100进行参数配置、状态检测、数据分析等，还可以在智能终端上实时显示曲谱、弹奏状态等。在学员要进行弹奏时，可以通过控制主板3控制引导指示LED灯43根据曲谱进行亮灯引导，学员可以根据引导来进行弹奏，且当学员按下琴键后，反射式红外传感器22就会将琴键状态传送给控制主板3，控制主板3会控制状态指示LED灯42根据琴键的状态进行亮灯指示，以方便学员查看是否弹奏正确。

综上所述，本实用信息具有如下优点：1、本实用新型通过在传统的机械钢琴上增加电子器件，利用电子器件来替代老师的现场指点，可以大大提 高学生弹奏的准确性以及对节奏性的把握度，提高教学质量；2、通过将琴键状态采集构件设置在压键档上，不仅安装和维修起来都极为方便，而且不会破坏到机械钢琴的原有声学结构，可以确保弹奏效果不受影响；3、在使用的过程中，灰尘、水滴等都不容易进入到压键档内部，可以实现对琴键状态进行准确无误的采集。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。