[發(fā)明專利]一種鋼琴按鍵動作自適應(yīng)識別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611071261.8
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106781842B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉再新
• 申請（專利權(quán)）人: 大連佳音科技有限公司
• 主分類號: G09B15/00
• 分類號: G09B15/00
• 代理公司: 大連一通專利代理事務(wù)所(普通合伙) 21233
• 代理人: 秦少林

一種鋼琴按鍵動作自適應(yīng)識別系統(tǒng)及方法，主要包括有按鍵檢測單元和主控單元。步驟如下：(1)申請數(shù)組BOT[7](2)初始外圍設(shè)備(3)掃描一次ADC值(4)將所有LED逐漸點(diǎn)亮并關(guān)閉，提示設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好，并且防止設(shè)備開機(jī)時(shí)IO狀態(tài)不穩(wěn)，LED被誤點(diǎn)亮(5)設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)(6)循環(huán)掃描7個(gè)白鍵的ADC值(7)本次ADC數(shù)值僅大于上升門限VH[i]，通過UART發(fā)送按鍵按下信號，ADC值小于下降門限VL[i]，發(fā)送按鍵抬起信號，回步驟5進(jìn)行下輪掃描。本發(fā)明采用滯回比較方法，抬起按鍵和按下按鍵反射光電管輸出電壓差值的1/3和2/3作為比較值，有效的解決誤觸發(fā)問題，準(zhǔn)確率較高，穩(wěn)定可靠，使用方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及音樂教育輔助領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人民的生活水平的不斷提高，鋼琴教育在越來越多的家庭中流行起來，市場上出現(xiàn)很多的鋼琴教育輔助產(chǎn)品。幾乎所有的鋼琴教育輔助產(chǎn)品都需要提示用戶按鍵，以及檢測按鍵動作產(chǎn)生的音符是否為正確的音符。

按鍵動作檢測的方法有很多，如采用拾音器采集音頻然后分析音頻頻率從而識別音符，識別單音比較準(zhǔn)確，但在識別和弦音時(shí)準(zhǔn)確率較低；采用機(jī)械開關(guān)式觸碰按鍵，按鍵動作時(shí)帶動開關(guān)動作從而檢測按鍵動作，穩(wěn)定可靠，但是需要調(diào)節(jié)開關(guān)高度及設(shè)備高度，使用極其不方便；也可采用光電式開關(guān)，使用光電開關(guān)檢測按鍵和開關(guān)的距離，按鍵動作時(shí)光電開關(guān)輸出電壓變化，通過識別電壓的變化檢測按鍵的動作，但是每次設(shè)備放置到琴鍵上時(shí)，開關(guān)和琴鍵的距離都不一樣，以及光照條件的不同使得光電開關(guān)輸出電壓的初始值每次都不一樣，這樣就很難設(shè)定開關(guān)電壓的閾值，造成設(shè)備的誤觸發(fā)，使得音符識別的準(zhǔn)確率很低。

它們的不足之處在于：由于外部影響，如工頻干擾，大功率射頻干擾等，反射光電管輸出電壓會疊加一定的噪聲電壓，這樣在琴鍵按下或抬起的過程中會多次達(dá)到觸發(fā)條件，導(dǎo)致誤發(fā)多次抬起或按下的信號，影響正常使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種識別的準(zhǔn)備率較高的鋼琴按鍵動作自適應(yīng)識別系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明主要包括有按鍵檢測單元和主控單元。

其中，在鋼琴的88個(gè)琴鍵中，最低的3個(gè)音符和最高的1個(gè)音符一般很少觸碰到，本發(fā)明包括七個(gè)檢測板組成的84個(gè)按鍵檢測單元，以及由藍(lán)牙模塊、供電模塊組成的主控單元。按鍵檢測單元與主控單元之間采用四根線連接，分別為電源VCC、電源GND、通信發(fā)送TX及通信接收RX。每個(gè)按鍵檢測單元包括一個(gè)檢測用MCU、5個(gè)黑鍵對射檢測光電管和7個(gè)白鍵檢測反射光電管，黑鍵檢測用對射光電管的電壓輸出直接和檢測用MCU的IO口相連，檢測用MCU通過判斷IO口的高低電平來判斷按鍵按下或抬起的狀態(tài)，白鍵檢測用反射光電管輸出接單片機(jī)ADC輸入口，通過不斷掃描光電管輸出電壓來判斷按鍵狀態(tài)，12個(gè)高灌電流IO口驅(qū)動LED用于提示按鍵位置。主控單位包括一個(gè)主控MCU、一個(gè)藍(lán)牙通信模塊和一個(gè)供電模塊組成，供電模塊用以降低電壓，主控MCU和藍(lán)牙模塊相連，用來接收上位機(jī)通過藍(lán)牙發(fā)出的指示命令并轉(zhuǎn)發(fā)送給檢測板上的提示LED，主控模塊和檢測板相連，接收檢測板發(fā)來的按鍵狀態(tài)并通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)交給上位機(jī)。

基于鋼琴按鍵動作自適應(yīng)識別系統(tǒng)，鋼琴按鍵動作自適應(yīng)識別方法具體步驟如下：

(1)申請數(shù)組BOT[7]，用于存儲白鍵在未按下時(shí)反射光電管輸出的電壓；申請數(shù)組TOP[7]，用于保存白鍵在按下時(shí)反射光電管輸出電壓，申請數(shù)組VH[7]，用于保存上升門限電壓；申請數(shù)組VL[7]，用于保存下降門限電壓；

(2)初始外圍設(shè)備，將系統(tǒng)時(shí)鐘配置為內(nèi)部RC時(shí)鐘，頻率16MHz；串口波特率配置為115200；所有LED驅(qū)動IO設(shè)備為灌電流輸入，將所有反射光電管輸入的IO口設(shè)置為模擬輸入，內(nèi)部ADC初始化；