CN2722377Y - 一种用于自动演奏钢琴的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钢琴自动演奏系统，尤其涉及一种用于自动演奏钢琴的控制装置。该装置包括微电脑、控制模块和驱动模块，控制模块与微电脑通过串行口相连接，驱动模块由放大电路和驱动琴键的电磁螺线管组成，放大电路和电磁螺线管相连接，控制模块由单片机、地址分配器和若干可编程的I/O扩展芯片组成，单片机中固化有实时控制软件，单片机输出端口与地址分配器相连接，地址分配器输出端口与若干个可编程的I/O扩展芯片相连接，可编程的I/O扩展芯片与放大电路相连接。本实用新型由于采用一个单片机和多个可编程的I/O扩展芯片来控制钢琴的演奏，因此电路简单，成本低廉，另外驱动电磁螺线管的工作电压为36V，使用时不会对使用者的人身安全构成危险。

Description

说明书 一种用于自动演奏钢琴的控制装置

                          技术领域

本实用新型涉及一种钢琴自动演奏系统，尤其涉及一种用于自动演奏钢琴的控制装置。

                          背景技术

自动演奏钢琴是传统钢琴和微电脑技术相结合的产物，由于它的演奏方式是模拟人的演奏，在演奏乐曲时通过电子技术驱动琴键使钢琴发声，能自动演奏出传统钢琴一样风格的钢琴曲。因此它不仅保留了传统钢琴所具有的本色，同时增添了一些其他功能，如供人们欣赏、自娱自乐、练习、教学等多方面的功能。

如中国专利(00250943.1)和中国专利(01251916.2，01128471.4)，以及国外的雅马哈钢琴自动演奏系统都具有自动演奏功能。但它们普遍采用经典的单片计算机控制技术，即一块单片机控制16个琴键的控制模式。对于钢琴具有88个琴键，因此就需要6块单片机来控制。这样的控制方式，不仅电路复杂，而且制作成本相当高，很难使自动演奏系统钢琴走进千家万户。另外上述的专利钢琴都采用高控制电压，分别为128V和67V，使用时不免存在一些不安全因素。

                          发明内容

为了解决上述的用多块单片机控制，电路复杂，控制电压高，成本高的技术缺陷，本实用新型提供了一种由一块单片机控制，电路简单，控制电压低，成本低的自动演奏钢琴的控制装置。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了下面技术方案：一种用于自动演奏钢琴的控制装置，包括微电脑、控制模块和驱动模块，控制模块与微电脑通过串行口相连接，驱动模块由放大电路和驱动琴键的电磁螺线管组成，放大电路和电磁螺线管相连接，控制模块由单片机、地址分配器和若干可编程的I/O扩展芯片组成，单片机中固化有实时控制软件，单片机输出端口与地址分配器相连接，地址分配器输出端口与若干个可编程的I/O扩展芯片相连接，可编程的I/O扩展芯片与放大电路相连接。

上述的单片机为带有闪存的8051系列单片机，可编程的I/O扩展芯片为82C55A系列I/O扩展芯片。地址分配器输出端口连接有4个可编程的I/O扩展芯片，每个可编程的I/O扩展芯片具有3个出口，每个出口具有8个脚，总共96个输出口。放大电路为场效应管放大电路，经放大电路放大后驱动电磁螺线管的工作电压为12V～36V。

上述的地址分配器由反向器和门电路组成，反向器的输入端和输出端分别与单片机和可编程的I/O扩展芯片相连接，门电路的输入端和输出端也分别与单片机和可编程的I/O扩展芯片相连接。

本实用新型的工作原理是：通过微电脑和单片机内的固件实现了“人机对话”，在单片机中固化有可以实现将语言解码处理，并能分配钢琴键位、演奏力度和协调钢琴多键同时运动的自编软件，将演奏的指令通过地址分配器传给相对应的可编程的I/O扩展芯片，可编程的I/O扩展芯片在接收了指令后再分配给各个I/O输出端口，I/O输出端口通过放大电路将信号传给电磁螺线管，电磁螺线管来驱动钢琴琴键演奏。

本实用新型由于采用一个单片机和多个可编程的I/O扩展芯片来控制钢琴的演奏，因此电路简单，成本低廉，另外本实用新型的驱动电磁螺线管的工作电压为36V，为安全电压，使用时不会对使用者的人身安全构成危险。

                         附图说明

图1为本实用新型控制装置的原理框图；

图2为本实用新型控制装置的电路图，

其中U1为8051系列单片机，

U2A～U2D为74HC04型号反向器，

U3为74HC373型号门电路，

U4～U7为82C55系列可编程的I/O扩展芯片；

图3为本实用新型场效应管放大电路的部分电路图。

                        具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做一个详细的说明。

如图1所示，本实用新型包括微电脑1、控制模块2和驱动模块3，微电脑1上设有232串行口，控制模块2和微电脑1通过232串行口相连接，驱动模块3由场效应管放大电路和驱动琴键的电磁螺线管组成，场效应管放大电路和电磁螺线管相连接。

如图2所示，控制模块2由带闪存的8051系列单片机U1、地址分配器和4块可编程的82C55系列I/O扩展芯片U4、U5、U6、U7组成。单片机U1中固化有可以实现将语言解码处理，并能分配钢琴键位、演奏力度和协调钢琴多键同时运动的自编软件，其输出端口与地址分配器相连接，地址分配器由74HC04型号反向器U2A、U2B、U2C、U2D和74HC373型号门电路U3组成。反向器U2A、U2B、U2C、U2D的输入端和输出端也分别与单片机U1和4块I/O扩展芯片U4、U5、U6、U7相连接。门电路U3的输入端和输出端也分别与单片机U1和4块I/O扩展芯片U4、U5、U6、U7相连接。每个I/O扩展芯片具有3个出口，每个出口具有8个脚，总共96个脚，使用时只需要用88个琴键，最多加3个塔板，使91个脚分别与效应管放大电路相连接。场效应管放大电路后面连接有91个电磁螺线管。经放大电路放大后驱动电磁螺线管的工作电压为36V。由91电磁螺线管来驱动电磁螺线管中铁心来控制钢琴的88个琴键和3个踏脚。

如图3所示，场效应管放大电路包括场效应管、电阻和二极管，图中表示了放大电路其中的一部分。

Claims (6)

1.一种用于自动演奏钢琴的控制装置，包括微电脑(1)、控制模块(2)和驱动模块(3)，控制模块(2)与微电脑(1)通过串行口相连接，驱动模块(3)由放大电路和驱动琴键的电磁螺线管组成，放大电路和电磁螺线管相连接，其特征在于控制模块(2)由单片机(U1)、地址分配器和若干可编程的I/O扩展芯片组成，单片机(U1)中固化有实时控制软件，单片机(U1)输出端口与地址分配器相连接，地址分配器输出端口与若干个可编程的I/O扩展芯片相连接，可编程的I/O扩展芯片与放大电路相连接。

2.如权利要求1所述的一种用于自动演奏钢琴的控制装置，其特征在于地址分配器由反向器(U2A)、(U2B)、(U2C)、(U2D)和门电路(U3)组成，反向器(U2A)、(U2B)、(U2C)、(U2D)的输入端和输出端分别与单片机(U1)和可编程的I/O扩展芯片(U4)、(U5)、(U6)、(U7)相连接，门电路(U3)的输入端和输出端也分别与单片机(U1)和可编程的I/O扩展芯片(U4)、(U5)、(U6)、(U7)相连接。

3.如权利要求1或2所述的一种用于自动演奏钢琴的控制装置，其特征在于单片机(U1)为带有闪存的8051系列单片机。

4.如权利要求1或2所述的一种用于自动演奏钢琴的控制装置，其特征在于可编程的I/O扩展芯片(U4)、(U5)、(U6)、(U7)为82C55A系列芯片。

5.如权利要求4所述的一种用于自动演奏钢琴的控制装置，其特征在于地址分配器输出端口连接有4个可编程的I/O扩展芯片(U4)、(U5)、(U6)、(U7)，每个可编程的I/O扩展芯片具有3个出口，每个出口具有8个脚，总共96个输出口。

6.如权利要求5所述的一种用于自动演奏钢琴的控制装置，其特征在于放大电路为场效应管放大电路，经放大电路放大后驱动电磁螺线管的工作电压为12V～36V。