CN112382255A - 一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机噪音转化技术领域，具体涉及一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，包括电机本体、上位机、控制模块、存储模块、接口模块和转换模块，具体演奏方法包括如下步骤：步骤1：通过控制模块完成功能的初始化；步骤2：控制模块接收到启动指令后，功能开始运行；步骤3：控制模块判断当前的数据获取方式，若通过上位机获取，则启动通信周期定时器并跳转到步骤4，否则跳转到步骤9。该基于交流伺服系统的音乐演奏方法利用交流伺服系统在较宽的频率范围内良好地跟随指令波形的性能特点，通过生成不同频率的正弦指令，控制伺服电机以既定的频率运行，发出相应音高的声音，并在此基础上组合得到期望的旋律，从而将噪声转化为悦耳的旋律。
Description
技术领域
本发明涉及电机噪音转化技术领域，具体涉及一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法。
背景技术
声音是有物体振动产生的声波，是通过介质传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象，能够被人耳识别的声音频率在20Hz至20000Hz之间，在音乐领域，规定440Hz的a音作为国际标准音，采用十二平均律、纯律、五度相生律等律制作为调音法，从而得到不同音高所对应的振动频率。
交流伺服系统通常由伺服电机和伺服驱动器构成，伺服驱动器则作为控制单元，依照位置、速度或转矩控制指令，生成伺服电机所需的电压信号，进而控制电机完成指令动作，通常，伺服电机内部都集成有精密的位置检测元件(例如光电编码器等)，可作为位置或速度反馈元件，将电机的位置或速度信息反馈至伺服驱动器，从而完成相应的闭环控制，因此，设计出一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，对于目前电机噪音转化技术领域来说是迫切需要的。
发明内容
本发明提供一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，以解决现有技术存在的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明的实施例，一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，包括电机本体、上位机、伺服驱动器、控制模块、存储模块、接口模块和转换模块，具体演奏方法包括如下步骤：
步骤1：通过控制模块完成功能的初始化；
步骤2：控制模块接收到启动指令后，功能开始运行；
步骤3：控制模块判断当前的数据获取方式，若通过上位机获取，则启动通信周期定时器并跳转到步骤4，否则跳转到步骤9；
步骤4：接口模块读取上位机下发的乐谱数据；
步骤5：控制模块判断收到的指令是否为结束指令，若是，则跳转到步骤14，否则跳转到步骤6；
步骤6：转换模块解析上位机下发的乐谱数据，求得指令正弦波的频率；
步骤7：转换模块按照步骤6求得的频率，生成指令正弦波，控制电机本体运转并发出声音；
步骤8：控制模块判断是否达到上位机通信的定时，若达到，则清零并重新启动上位机通信定时器并跳转到步骤4，否则继续执行步骤7；
步骤9：控制模块判断存储模块数据是否为空或者是否达到了数据结尾，若是，则跳转到步骤14，否则跳转到步骤10；
步骤10：接口模块从存储模块中读取乐谱数据；
步骤11：转换模块解析乐谱数据，获取指令波形的频率和持续时间，并根据持续时间更新控制模块中波形持续时间定时器的设定值，同时重启定时器；
步骤12：转换模块生成指令正弦波，控制电机本体运转并发出声音；
步骤13：控制模块判断定时器是否达到预定时间，若达到，则跳转到步骤9，否则继续执行步骤12；
步骤14：控制模块执行功能复位后退出当前功能。
进一步地，所述控制模块的功能包括控制完成系统的初始化、启动演奏功能、判断乐谱数据的获取方式以及管理以上功能所涉及的定时器。
进一步地，所述存储模块用于存储预先设置的乐谱数据，乐谱数据采用“音高”、“音长”的方式进行存储，其中“音高”与指令波形的频率相关，其对应关系根据国际标准音和采用的律制求得，“音长”与指令波形的持续时间相关。
进一步地，所述接口模块的功能是根据控制模块的指令，在上位机或者存储模块中读取乐谱数据，并将其发送至转换模块。
进一步地，所述转换模块用于将乐谱数据转换成控制电机所需的控制指令，乐谱数据中的“音高”对应控制指令正弦波的频率，乐谱数据中的“音长”对应控制指令正弦波的持续时间，程序内部预先保存对应关系表格，程序执行时，可以通过查表的方式将“音高”和“音长”快速转换为对应的控制变量。
本发明具有如下优点：
该基于交流伺服系统的音乐演奏方法利用交流伺服系统能够在较宽的频率范围内良好地跟随指令波形的性能特点，通过生成不同频率的正弦指令，控制伺服电机以既定的频率运行，发出相应音高的声音，并在此基础上组合得到期望的旋律，从而将噪声转化为悦耳的旋律，进一步利用伺服驱动器的通信和数据IO等信息交互方式，完成多个伺服驱动器的协同控制，同时，伺服电机具备控制精度高、调速范围广、运行平顺、响应速度快等特点，从而实现多声部协同演奏的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明的功能控制流程示意图；
图2为本发明的伺服系统结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种技术方案：
一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，包括电机本体、上位机、伺服驱动器、控制模块、存储模块、接口模块和转换模块，具体演奏方法包括如下步骤：
步骤1：通过控制模块完成功能的初始化；
步骤2：控制模块接收到启动指令后，功能开始运行；
步骤3：控制模块判断当前的数据获取方式，若通过上位机获取，则启动通信周期定时器并跳转到步骤4，否则跳转到步骤9；
步骤4：接口模块读取上位机下发的乐谱数据；
步骤5：控制模块判断收到的指令是否为结束指令，若是，则跳转到步骤14，否则跳转到步骤6；
步骤6：转换模块解析上位机下发的乐谱数据，求得指令正弦波的频率；
步骤7：转换模块按照步骤6求得的频率，生成指令正弦波，控制电机本体运转并发出声音；
步骤8：控制模块判断是否达到上位机通信的定时，若达到，则清零并重新启动上位机通信定时器并跳转到步骤4，否则继续执行步骤7；
步骤9：控制模块判断存储模块数据是否为空或者是否达到了数据结尾，若是，则跳转到步骤14，否则跳转到步骤10；
步骤10：接口模块从存储模块中读取乐谱数据；
步骤11：转换模块解析乐谱数据，获取指令波形的频率和持续时间，并根据持续时间更新控制模块中波形持续时间定时器的设定值，同时重启定时器；
步骤12：转换模块生成指令正弦波，控制电机本体运转并发出声音；
步骤13：控制模块判断定时器是否达到预定时间，若达到，则跳转到步骤9，否则继续执行步骤12；
步骤14：控制模块执行功能复位后退出当前功能。
本发明中：所述控制模块的功能包括控制完成系统的初始化、启动演奏功能、判断乐谱数据的获取方式以及管理以上功能所涉及的定时器，例如通信周期定时器、波形持续时间定时器。
本发明中：所述存储模块用于存储预先设置的乐谱数据，乐谱数据采用“音高”、“音长”的方式进行存储，其中“音高”与指令波形的频率相关，其对应关系根据国际标准音和采用的律制求得，“音长”与指令波形的持续时间相关。
本发明中：所述接口模块的功能是根据控制模块的指令，在上位机或者存储模块中读取乐谱数据，并将其发送至转换模块，其中，当接口模块设置为从上位机读取乐谱数据时，数据结构与存储模块中的数据结构保持一致，也采用“音高”、“音长”的模式。
本发明中：所述转换模块用于将乐谱数据转换成控制电机所需的控制指令，乐谱数据中的“音高”对应控制指令正弦波的频率，乐谱数据中的“音长”对应控制指令正弦波的持续时间，程序内部预先保存对应关系表格，程序执行时，可以通过查表的方式将“音高”和“音长”快速转换为对应的控制变量，另外，根据数据获取方式的不同，数据转换的方法也略有差异，当采用上位机通信方式时，仅需要转换乐谱数据的“音高”，即求取指令波形的频率并生成对应波形，而音符的持续时间则由上位机通过实时更新“音高”信息来控制，当采用驱动器内部存储方式时，驱动器需要转换乐谱数据的“音高”和“音长”，即求取指令波形的频率和持续时间，进而生成相应频率的波形并通过定时器来控制波形的持续时间。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，包括电机本体、上位机、伺服驱动器、控制模块、存储模块、接口模块和转换模块，其特征在于：具体演奏方法包括如下步骤：
步骤1：通过控制模块完成功能的初始化；
步骤2：控制模块接收到启动指令后，功能开始运行；
步骤3：控制模块判断当前的数据获取方式，若通过上位机获取，则启动通信周期定时器并跳转到步骤4，否则跳转到步骤9；
步骤4：接口模块读取上位机下发的乐谱数据；
步骤5：控制模块判断收到的指令是否为结束指令，若是，则跳转到步骤14，否则跳转到步骤6；
步骤6：转换模块解析上位机下发的乐谱数据，求得指令正弦波的频率；
步骤7：转换模块按照步骤6求得的频率，生成指令正弦波，控制电机本体运转并发出声音；
步骤8：控制模块判断是否达到上位机通信的定时，若达到，则清零并重新启动上位机通信定时器并跳转到步骤4，否则继续执行步骤7；
步骤9：控制模块判断存储模块数据是否为空或者是否达到了数据结尾，若是，则跳转到步骤14，否则跳转到步骤10；
步骤10：接口模块从存储模块中读取乐谱数据；
步骤11：转换模块解析乐谱数据，获取指令波形的频率和持续时间，并根据持续时间更新控制模块中波形持续时间定时器的设定值，同时重启定时器；
步骤12：转换模块生成指令正弦波，控制电机本体运转并发出声音；
步骤13：控制模块判断定时器是否达到预定时间，若达到，则跳转到步骤9，否则继续执行步骤12；
步骤14：控制模块执行功能复位后退出当前功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，其特征在于：所述控制模块的功能包括控制完成系统的初始化、启动演奏功能、判断乐谱数据的获取方式以及管理以上功能所涉及的定时器。
3.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，其特征在于：所述存储模块用于存储预先设置的乐谱数据，乐谱数据采用“音高”、“音长”的方式进行存储，其中“音高”与指令波形的频率相关，其对应关系根据国际标准音和采用的律制求得，“音长”与指令波形的持续时间相关。
4.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，其特征在于：所述接口模块的功能是根据控制模块的指令，在上位机或者存储模块中读取乐谱数据，并将其发送至转换模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于交流伺服系统的音乐演奏方法，其特征在于：所述转换模块用于将乐谱数据转换成控制电机所需的控制指令，乐谱数据中的“音高”对应控制指令正弦波的频率，乐谱数据中的“音长”对应控制指令正弦波的持续时间，程序内部预先保存对应关系表格，程序执行时，可以通过查表的方式将“音高”和“音长”快速转换为对应的控制变量。
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