一种自动钢琴控制装置及方法与流程

文档序号:12787758阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种自动钢琴控制装置,包括主控模块、从控模块和驱动模块,主控模块与从控模块之间通过通信总线进行数据传输,在通信总线上同时挂载了主控模块和多个从控模块,每个从控模块对应一个驱动模块,其特征在于:主控模块负责将MIDI乐曲数据转换成自定义数据帧,从控模块根据自定义数据帧产生控制信号,最驱动模块根据控制信号自动弹奏钢琴。

2.根据权利要求1所述的一种自动钢琴控制装置,其特征在于:所述的主控模块为产品型号为 i.MX287的飞思卡尔ARM9处理器;处理器i.MX287的A1引脚、A2引脚、A39引脚、A40引脚接地,A5引3脚~A6引脚0接3.3V;支持12V、5V电源接入,12V电源接入时,经由型号为MP1482DN-LF-Z的稳压芯片降压为5V,稳压芯片MP1482DN-LF-Z的VDD引脚直连12V电压,稳压芯片的EN引脚串联100k电阻、并联0.01uF的电容后连接12V电压,12V电压串联型号为PESD12VL2BT的保护二极管的1、2引脚,保护二极管PESD12VL2BT的3引脚接地;稳压芯片MP1482DN-LF-Z的SS引脚串联0.1uF电容后接地,稳压芯片的COMP引脚串联3300pF电容、5.7k电阻后接地,稳压芯片的FB引脚与2.7k电阻相连,稳压芯片的SW引脚输出5V电源连接型号为SWPA6045S150MT的电感做稳压,稳压芯片的BS引脚连接0.01uF电容后与SW引脚并联;5V电源经过并联的10uF、10uF、0.1uF电容后接地;处理器i.MX287的接口CAN0_RX连接22欧姆电阻输出,处理器i.MX287的接口CAN0_TX连接22欧姆电阻输出;USB HOST接口VBUS接+5V电源,USB HOST接口D+,D-分别连接22欧姆电阻输出连接USB_H_P、USB_H_N,并且D+,D-与型号为NUP4202W1T2G的电路保护器的6脚、1脚相连,NUP4202W1T2G电路保护器的5脚连+5V电压、2脚接地;USB HOST接口的5v电源需要经过330uF、10uF、0.1uF并联滤波。

3.根据权利要求1所述的一种自动钢琴控制装置,其特征在于:所述的从控模块为产品型号为STM32F103C8T6的意法半导体的单片机;STM32F103C8T6的单片机1、9、24、36、48引脚接3.3V电压,单片机的8、23、47、35引脚接地,单片机的20、44引脚串联10k电阻后接地;板载5V电源经过型号为AMS1117的模块转换成3.3V,模块AMS1117的3引脚连接5V并且分别与10uF的电解电容、0.1uF的电容并联后接地用来滤波,模块AMS1117的1脚直接接地,2脚并联0.1uF、10uF电解电容后接地用来滤波,2脚也输出3.3V;CAN接口CANRX连接单片机STM32F103C8T6的PA11引脚,CANTX连接单片机STM32F103C8T6的PA12引脚;UART接口UART_RX连接STM32F103C8T6的PA3引脚,UART_TX连接单片机STM32F103C8T6的PA2引脚;USB接口USB_D-串联22欧姆电阻输出,USB_D+串联22欧姆电阻后并联串联着的1.5欧姆和3.3V电阻输出,USB模块的VDD接入5V并用限流电阻限制电流在500mA,GND接地。

4.根据权利要求1所述的一种自动钢琴控制装置,其特征在于:所述的驱动模块是型号为IRF540N的功率放大管进行功率输出;功率放大管IRF540N的源极接地,漏极串联型号为IN4007的齐纳二极管,齐纳二极管IN4007的另一管脚串联40V电源,齐纳二极管IN4007两侧并联输出;在驱动模块上共有12个IRF540的功率放大管,形成一组功率输出;功率放大管IRF540N的栅极串联连接型号为ULN2003A的达林顿管对应的输出管脚;达林顿管ULN2003A的第9引脚接+5V电源,达林顿管的12~16引脚串联1k电阻后连接+5V电源,达林顿管的引脚接地,达林顿管的1~7引脚为外部信号输入引脚,默认串联10k上拉电阻;驱动模块的输入电源为40V,经过型号为LM2596HVS_ADJ的稳压芯片降压为5V,再经由型号为AMS1117的稳压芯片降压为3.3V;稳压芯片LM2596HVS_ADJ的1引脚串联一个保险丝后并联IN4007以及容值为100uF的电解电容和0.1uF的电容后接地,3、5引脚接地,4引脚串联1k电阻后接地,2引脚串联一个齐纳二极管和68uH的电感,其中齐纳二极管另一引脚接地,电感另一引脚输出5V电压;稳压芯片AMS1117的3脚接5V电源并且通过0.1uF和10uF的电容并联滤波,1脚接地,2脚输出3.3V并用10uF电容滤波,2脚还串联一个470欧姆的限流电阻以及一个发光二极管作为电源指示灯。

5.一种自动钢琴控制的方法,使用权利要求1所述的装置,其特征在于该方法包括:

1)通过WIFI、USB或蓝牙,把MIDI乐曲数据发送给主控模块;

2)主控模块读取MIDI乐曲数据,按照自定义的解析算法对MIDI数据进行解析,并对此进行重新编码封装成自定义的数据帧;

3)主控模块通过通信总线把数据帧发送给从控模块;

4)从控模块接通过通信总线收到主控模块下发的数据,对数据进行解析,提取出数据中包含的音符、力度、时值、音轨的信息,据此产生控制信号;

5)从控模块输出控制信号给驱动模块;

6)驱动模块接收输入的控制信号,然后据此控制钢琴弹奏。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤1)中把MIDI乐曲数据发送给主控模块,主控模块除了从USB、SD卡读取以外,还包括但不限于通过WIFI、USB、蓝牙方式把MIDI数据传输给主控模,只要传输过程符合规定的协议。

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤2)中主控模块从MIDI数据中解析到的数据包含了音符、按下力度、抬起力度、时值、音符速度、拍号、音轨,对此进行重新编码封装成自定义的数据帧。

8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:

步骤3)中主控模块和从控模块之间的通信总线包括但不限于CAN总线、485总线;主控模块向外发送数据帧是以广播的形式发送到通信总线上。

9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:

步骤4)中从控模块通过通信总线不断收到来自主控模块的数据,不断对数据进行解析,并且不断地产生控制信号,这是一个实时处理的过程;

步骤4)中从控模块接收到来自主控模块的数据帧后,解析得到音符、按下力度、抬起力度、时值、音符速度、拍号、音轨;首先根据音符数据去搜索IO资源映射表;IO资源映射表是基于对钢琴琴键、音符音阶和从控模块的GPIO口的统一编码映射表;从控模块查询到的IO口如果是属于自己所持有的范围,那么就结合其他解析得到的数据产生控制信号,否则忽略本条数据。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:

步骤4)中从控模块所产生的控制信号是对应音符的IO口输出的128级的PWM信号;这个128级的PWM信号能够丰富地表达琴键按下力度、抬起力度;从控模块输出这个PWM信号的输出时间,对应的是音符的时值和拍号。

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