用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路及其方法技术

用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路及其方法通过每个琴键都具有一个压电驻极体传感器，所述传感器都能在相应琴键按下时产生触键信号，信号判别通道电路在触键信号发生时产生外部中断信号，启动单片机电路，使单片机电路通过通道选择开关电路进行琴键扫描，打开产生触键信号的琴键通道，并且通过信号处理电路将触键信号处理后送至单片机电路进行计算。通过设置信号判别通道电路和信号选择处理通道电路，能够快速精确的选择相应通道，采集触键信号。本发明专利技术能够快速检测触键信号发生的相应分组和琴键，避免了其他琴键的触键信号干扰，提高输出琴音的精确性，降低环境对于琴音的影响。

Contact signal multi channel processing circuit for piezoelectric electret flexible film electronic organ and method thereof

For multi channel signal processing circuit and the touch key method of piezoelectret flexible thin film electronic organ through each key has a piezoelectric electret sensor, the sensor can generate signals in the corresponding key touch keys pressed, channel signal discrimination circuit generates external interrupt signal in the signal contact key occurs, start the SCM circuit, microcontroller circuit through channel select switch circuit keyboard scanning, open channel signal key touch keys, and the signal processing circuit will touch key is sent to the MCU signal processing circuit is calculated. By setting up the signal discrimination circuit and the signal selection processing channel circuit, the corresponding channel can be selected quickly and accurately, and the touch key signal is acquired. The invention is capable of grouping and the corresponding keys for rapid detection of touch signal, avoid touching the keys of the other signal interference, improve the accuracy of the output sound, reducing the environmental impact for music.

【技术实现步骤摘要】
用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路及其方法
本专利技术涉及电声乐器
，尤其涉及一种用于电子琴的触键信号多通道处理方法及其电路。
技术介绍
电子琴又称作电子键盘，发音音量可以自由调节，具有音域较宽、和声丰富、可模仿多种音色、可配备类似打击乐音响的节拍伴奏和加装效果器等优点，在现代音乐演奏中应用十分广泛。传统的电子琴无法将琴键触键深度和触键速度与电子琴音相关联，在演奏过程中，电子琴的旋律与和声过于单一，缺乏音量变化。而采用压电驻极体材料作为传感器的压电驻极体柔性薄膜电子琴则克服了传统电子琴的缺陷，极大地丰富了电子琴的音乐表现力。但是，因为压电驻极体材料具有较大的内阻，所以压电驻极体柔性薄膜电子琴容易受外部环境震动影响，难以提取有效琴音信号。另外，目前的电子琴多通道处理设计也无法准确提取琴音信号，精确控制琴音的音量和音色。如中国专利申请号为03273498.0，公开了一种可通过按键压力控制音量的电子琴，该电子琴的音乐键中采用的导电胶条中包括多个交错排列的垂直绝缘层和垂直导电层，并在其顶部设有用于将各垂直导电层相互短接的短接导电层；所述导电胶条的底部部分地支撑于电路板上，在导电胶条底部所面对的电路板上设有输入信号线和多条输出信号线；该导电胶条受压后其底部产生变形，使其底部与电路板之间的支撑面积随压力的增加而逐渐增大，从而可依次接通第一、第二、直至最后一条输出信号线；根据其中被接通的第一条输出信号线可合成音符信号，根据被接通的输出信号线条数则可合成相应的音量信号。该结构通过导电胶条底部与输出信号线的接触导通进而感应按键的轻重，制作复杂，容易判断不准，造成琴音不准确或杂音的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是一种用于压电驻极体柔性薄膜电子琴，并能快速准确提取琴音信号，降低环境影响，控制琴音变化的多通道处理电路及其方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路，所述触键信号多通道处理电路包括多个分别连接至单片机电路的分组电路，每组所述分组电路包括信号判别通道电路、信号选择处理通道电路和设于电子琴琴键上的与琴键个数对应的压电驻极体传感器，所述信号选择处理通道电路包括依次串联的通道选择开关电路和信号处理电路；每组所述分组电路上的所述压电驻极体传感器的输出端均分别连接至所述信号判别通道电路和所述通道选择开关电路的输入端，所述信号判别通道电路的输出端与所述单片机电路连接，所述通道选择开关电路的输出端经所述信号处理电路连接至所述单片机电路，所述通道选择开关电路还与所述单片机电路的控制信号输出端连接；所述通道选择电路包括多路通道控制开关，所述压电驻极体传感器的输出端与所述多路通道控制开关的输入端分别一一对应连接，所述压电驻极体传感器在对应琴键按下时产生触键信号。优选地，所述信号判别通道电路包括积分电容、第一电阻、第二电阻、可调电阻、比较器和逻辑运算器，所述压电驻极体传感器与所述积分电容连接后接地；所述比较器的正相输入端连接在所述压电驻极体传感器上，所述比较器的反相输入端经串联的所述第二电阻和所述可调电阻后接地，所述比较器的输出端与所述逻辑运算器的输入端连接，所述比较器电源端和输出端之间串联有所述第一电阻。优选地，所述信号处理电路包括依次串联的电荷放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、50Hz陷波电路、多级放大电路电路、电平抬升电路电路和限幅电路。如所述用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路结构的处理方法，包括下述步骤：1)将电子琴琴键平均分为若干分组，每组对应一个所述分组电路；2)通过所述单片机检测是否有触键信号发生；3)通过所述单片机检测发生的触键信号的所属分组；4)通过相应分组的所述多路通道控制开关开启相应琴键通道，检测产生触键信号的琴键；5)通过所述信号处理电路将触键信号处理后送入所述单片机；6)通过所述单片机进行触键信号的频率和幅度的计算。为了降低单片机的负荷，步骤2)中，每组琴键中的触键信号发生时产生相应的外部中断信号，通过所述单片机检测所述外部中断信号判断是否有触键信号发生。为了使触键信号之间互不影响，加快单片机处理速度，步骤3)中，所述单片机通过外部中断信号确定发生触键信号的分组，并且在步骤4)中通过该分组的所述多路通道控制开关进行琴键扫描以检测产生触键信号的琴键。为了降低环境震动影响，步骤6)中，单片机计算时设置有用于排除低电压波动所产生的干扰的免干扰电压阈值，当检测到触键信号电压超过所述免干扰电压阈值时，则记下第一时间；当信号电压上升，并再次下降到所述免干扰电压阈值时，则记下第二时间，通过两次时间的时间差计算出触键信号的频率，并且根据触键信号峰峰值电压，得出触键信号的幅度。为了精确控制琴音音色和音量，步骤6)中，所述触键信号的频率控制琴音音调的输出，琴音音调随着所述频率的加快而增高；所述触键信号的幅度控制琴音音量的输出，琴音音量随着所述幅度增高而增大；所述琴音音调的变化和所述音量的变化共同影响琴音变化。与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过信号判别电路和通道选择开关的设置，快速检测触键信号发生的相应分组和琴键，避免了其他琴键的触键信号干扰，提高输出琴音的精确性。本专利技术还通过设置免干扰阈值电压，降低环境对于琴音的影响，进一步提高琴音表现力。附图说明图1是本专利技术实施例的用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路中的其中一组分组电路的功能方框示意图。图2是本专利技术实施例的用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路中的信号判别通道电路的电路示意图。图3是本专利技术实施例的用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路中的信号处理电路的功能方框示意图。图4是本专利技术实施例的用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理方法中触键时传感器输出信号的示意图。图5是本专利技术实施例的用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理方法的流程示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1-3所示，本专利技术提供了用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路，该触键信号多通道处理电路包括多个分别连接至单片机电路5的分组电路，每组分组电路包括信号判别通道电路1、信号选择处理通道电路2和设于电子琴琴键上的与琴键个数对应的压电驻极体传感器，信号选择处理通道电路2包括依次串联的通道选择开关电路3和信号处理电路4。每组分组电路上的压电驻极体传感器的输出端均分别连接至信号判别通道电路1和通道选择开关电路3的输入端，并且信号判别通道电路1的输出端与所述单片机电路5连接，通道选择开关电路3的输出端经所述信号处理电路4连接至所述单片机电路5，通道选择开关电路3还与单片机电路5的控制信号输出端连接。通道选择电路2包括多路通道控制开关，压电驻极体传感器的输出端与该多路通道控制开关的输入端分别一一对应连接。用于压电驻极体柔性薄膜电子琴多采用88键或61键，本实施例以88路琴键电子琴为例。通过将88路琴键平均分为11组，形成11组并联的分组电路，每组分组电路包括8个琴键，琴键上的传感器都能在相应琴键按下时产生触键信号。当琴键按下时，传感器能够产生触键信号，信号判别通道电路1在触键信号发生时产生外部中断信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路，其特征在于：所述触键信号多通道处理电路包括多个分别连接至单片机电路(5)的分组电路，每组所述分组电路包括信号判别通道电路(1)、信号选择处理通道电路(2)和设于电子琴琴键上的与琴键个数对应的压电驻极体传感器，所述信号选择处理通道电路(2)包括依次串联的通道选择开关电路(3)和信号处理电路(4)；每组所述分组电路上的所述压电驻极体传感器的输出端均分别连接至所述信号判别通道电路(1)和所述通道选择开关电路(3)的输入端，所述信号判别通道电路(1)的输出端与所述单片机电路(5)连接，所述通道选择开关电路(3)的输出端经所述信号处理电路(4)连接至所述单片机电路(5)，所述通道选择开关电路(3)还与所述单片机电路(5)的控制信号输出端连接；所述通道选择电路(2)包括多路通道控制开关，所述压电驻极体传感器的输出端与所述多路通道控制开关的输入端分别一一对应连接，所述压电驻极体传感器在对应琴键按下时产生触键信号。

【技术特征摘要】
1.用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路，其特征在于：所述触键信号多通道处理电路包括多个分别连接至单片机电路(5)的分组电路，每组所述分组电路包括信号判别通道电路(1)、信号选择处理通道电路(2)和设于电子琴琴键上的与琴键个数对应的压电驻极体传感器，所述信号选择处理通道电路(2)包括依次串联的通道选择开关电路(3)和信号处理电路(4)；每组所述分组电路上的所述压电驻极体传感器的输出端均分别连接至所述信号判别通道电路(1)和所述通道选择开关电路(3)的输入端，所述信号判别通道电路(1)的输出端与所述单片机电路(5)连接，所述通道选择开关电路(3)的输出端经所述信号处理电路(4)连接至所述单片机电路(5)，所述通道选择开关电路(3)还与所述单片机电路(5)的控制信号输出端连接；所述通道选择电路(2)包括多路通道控制开关，所述压电驻极体传感器的输出端与所述多路通道控制开关的输入端分别一一对应连接，所述压电驻极体传感器在对应琴键按下时产生触键信号。2.如权利要求1所述的用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路，其特征在于：所述信号判别通道电路(1)包括积分电容(C1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、可调电阻(RP)、比较器(U1A)和逻辑运算器(U2)，所述压电驻极体传感器与所述积分电容(C1)连接后接地；所述比较器(U1A)的正相输入端连接在所述压电驻极体传感器上，所述比较器(U1A)的反相输入端经串联的所述第二电阻(R2)和所述可调电阻(RP)后接地，所述比较器(U1A)的输出端与所述逻辑运算器(U2)的输入端连接，所述比较器(U1A)电源端和输出端之间串联有所述第一电阻(R1)。3.如权利要求1或4所述的用于压电驻极体柔性薄膜电子琴的触键信号多通道处理电路，其特征在于：所述信号处理电路(4)包括依次串联的电荷放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、50Hz陷波电路、多级放大电路电路、电平抬升电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永军，周骁，
申请(专利权)人：孝感量子机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42