多功能智能钢琴监测系统技术方案

本公开提供了一种多功能智能钢琴监测系统，包括：振动传感器，依次连接运放、比较电路，用于通过获取振动数据探测钢琴是否进行弹奏；录音模块，用于在演奏开始后，通过麦克风接收钢琴弹奏时发出的音频信号；单片机控制器，与所述振动传感器和录音模块信号连接，用于执行如下控制逻辑：接收振动传感器获取的振动数据，判断钢琴是否开始演奏，并得到钢琴每次弹奏的时长数据及总体使用时长数据；接收录音模块获取的音频信号，将音频信号转换成数字信号，得到弹奏歌曲的音频数据。本公开可通过智能、便捷的系统来全方位地监测钢琴的使用状态，从而可广泛适用于家庭日常使用、二手钢琴交易、钢琴教学等诸多领域。

【技术实现步骤摘要】
多功能智能钢琴监测系统
本公开属于钢琴监测领域，具体是涉及一种集成振动传感器、温度湿度模块、录音模块等结构的单片机系统，能够对钢琴的使用情况进行多方位记录与评估。
技术介绍
乐器一般可分民族乐器与西洋乐器两大类，钢琴属于西洋乐器中的键盘乐器。早在大约1700年，意大利人巴托罗密欧·克里斯多佛利就专利技术了钢琴。钢琴音域范围非常广，几乎包含整个乐音体系。随着经济社会的发展，钢琴逐步成为一种广受人们喜爱的乐器。现代钢琴无论三角钢琴还是立式钢琴，其基本结构都是一样的。主要由6大功能特征组成：琴键、琴槌、制音器、支架、音板及琴弦。当人用手指敲击琴键时，与琴键连接着的琴槌便会敲打在琴弦上，琴弦发出振动，音板会使声波高效率耦合将声音放大，钢琴便发出了声音。随着使用时间的增长，后续的保养维护工作对钢琴的寿命有重要影响，一方面，空气中的潮气会慢慢渗透进入钢琴内部，导致一些金属机件生锈，进而影响一些琴键音高的准确度；另一方面，钢琴的外部漆膜也可能会因环境温湿度的影响而失去光泽。对于一些二手钢琴交易市场来说，能够掌握钢琴的总体使用时长，每阶段的使用频率、弹奏的音频数据等也对二手钢琴性能的把握十分必要，记录上述信息还有利于钢琴教育领域，方便教师实时掌握教学进度。现阶段，一些针对钢琴等音乐设备的智能录音、调音系统已经较为普遍，然而尚未有较为全面的、针对钢琴具体使用状况及内部环境温湿度的记录监测系统，针对上述现状，需要一种智能、便捷的系统来全方位地监测钢琴的使用状态，从而可广泛适用于家庭日常使用、二手钢琴交易、钢琴教学等诸多领域。公开内容(一)要解决的技术问题本公开提供了一种多功能智能钢琴监测系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种多功能智能钢琴监测系统，包括：振动传感器，依次连接运放、比较电路，用于通过获取振动数据探测钢琴是否进行弹奏；录音模块，用于在演奏开始后，通过麦克风接收钢琴弹奏时发出的音频信号；单片机控制器，与所述振动传感器和录音模块信号连接，用于执行如下控制逻辑：接收振动传感器获取的振动数据，判断钢琴是否开始演奏，并得到钢琴每次弹奏的时长数据及总体使用时长数据；接收录音模块获取的音频信号，将音频信号转换成数字信号，得到弹奏歌曲的音频数据。在本公开一些实施例中，所述的比较电路连接到单片机控制器，用于将振动传感器采集的振动信号与预定的阈值相比较，判断是否进行弹奏；所述比较电路采用单片机控制器外接的比较电路模块或采用单片机控制器实现。在本公开一些实施例中，所述单片机控制器片上集成有时钟信号控制器，通过振动传感器捕获振动来触发单片机控制器内部的实时时钟计时而获得所述弹奏时长数据；所述录音模块在所述比较电路判断开始进行弹奏后获取音频数据。在本公开一些实施例中，所述振动传感器安装在钢琴振动传导区域，所述的振动传导区域包括钢琴内壁、外壁、侧壁；所述的振动传感器的类型包括电动式振动传感器、压电式振动传感器、电容式振动传感器、电感式振动传感器。在本公开一些实施例中，所述运放的放大倍数可以根据获取的振动信号大小进行调节。在本公开一些实施例中，所述的多功能智能钢琴监测系统，还包括：温湿度模块，连接到单片机控制器，用于获取钢琴内部环境温湿度数据；所述单片机控制器，还与所述温湿度模块信号连接，用于执行如下控制逻辑：接收温湿度模块获取的温湿度数据，实现对钢琴内部环境的温湿度状况的监测。在本公开一些实施例中，所述温湿度模块采用DHT11数字温湿度传感器，内部包括一个电阻式感湿元件和NTC测温元件。在本公开一些实施例中，所述的多功能智能钢琴监测系统，还包括：存储模块，连接到单片机控制器，用于存储弹奏时长数据、温湿度数据及由录音模块采集的音频信号转换成数字信号后进行数据编码的音频数据；和/或电源模块，连接到单片机控制器，包括电源管理模块和电池；电源管理模块具有过充保护、过放保护、充电指示、充满电指示、低电量提醒功能；和/或传输模块，连接到单片机控制器，用于实现单片机控制器的数据收发；所述传输模块将单片机控制器获得的弹奏时长数据、音频数据、温湿度数据上传至终端设备。在本公开一些实施例中，所述的存储模块的类型包括SD卡、TF卡、NorFlash、NandFlash；和/或所述的电池的类型包括干电池、可充锂电池、纽扣电池；所述传输模块为无线传输模块，其传输方式包括蓝牙、WIFI、Zigbee、eMTC、NB-IoT、LoRa；所述的终端设备的类型包括智能手机、电脑、平板。在本公开一些实施例中，所述钢琴包括立式钢琴、三角钢琴、古典钢琴。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开多功能智能钢琴监测系统至少具有以下有益效果其中之一：(1)通过利用振动传感器探测琴键的振动，以此来记录钢琴每次的使用时长、总体使用时长等数据，从而便于人们随时掌握钢琴动态，钢琴教师能够合理安排学习进度，制定学习计划；(2)由于系统配备了录音模块，可以记录并保存使用该钢琴演奏的乐曲音频信息，上传至终端设备后可与曲库中的音频进行比较，从而对演奏情况进行评估打分；(3)通过温度、湿度模块实时记录钢琴内部环境状况，提醒人们及时发现异常，从而方便钢琴的维护。附图说明图1为本公开实施例多功能智能钢琴监测系统的结构示意图。图2为本公开实施例多功能智能钢琴监测方法的流程图。【附图中本公开实施例主要部件符号说明】1、单片机控制器；2、录音模块3、振动传感器；4、运放5、比较电路；6、温湿度模块7、电源模块；8、存储模块9、传输模块；10、终端设备。具体实施方式本公开提供了一种多功能智能钢琴监测系统，可以详尽、实时地记录钢琴状态：包括每次使用时长、累计使用时长、弹奏歌曲的音频信息，以及钢琴内部温度、湿度状况等信息，并通过传输模块反馈给终端设备，实现对钢琴使用情况的智能化管理。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种多功能智能钢琴监测系统。图1为本公开第一实施例多功能智能钢琴监测系统的结构示意图。如图1所示，本公开多功能智能钢琴监测系统包括：单片机控制器1、用于接收钢琴弹奏曲目的录音模块2、振动传感器3、运放4、比较电路5、用于监测钢琴内部环境的温湿度传感器6、电源模块7、存储模块8和传输模块9。以下分别对本实施例多功能智能钢琴监测系统的各个组成部分进行详细描述。单片机控制器1，片上集成有只读存储器EEPROM、模数转换器ADC、时钟信号控制器RTC等，用于通过采集到的振动数据、录音数据及温湿度数据，实现包括对钢琴每次弹奏的使用时间、弹奏歌曲的音频信息以及钢琴内部环境的温湿度等状况的监测，并通过无线传输模块反馈给终端设备，实现对钢琴的远程智能化管理。振动传感器3用于探测钢琴是否开始弹奏获取振动数据，并进一步得到弹奏时长数据；所述弹奏时长数据通过振动传感器3捕获振动来触发单片机控制器1内部的实时时钟计时而获得。在不影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能智能钢琴监测系统，包括：振动传感器(3)，依次连接运放(4)、比较电路(5)，用于通过获取振动数据探测钢琴是否进行弹奏；录音模块(2)，用于在演奏开始后，通过麦克风接收钢琴弹奏时发出的音频信号；单片机控制器(1)，与所述振动传感器(3)和录音模块(2)信号连接，用于执行如下控制逻辑：接收振动传感器(3)获取的振动数据，判断钢琴是否开始演奏，并得到钢琴每次弹奏的时长数据及总体使用时长数据；接收录音模块(2)获取的音频信号，将音频信号转换成数字信号，得到弹奏歌曲的音频数据。

【技术特征摘要】
1.一种多功能智能钢琴监测系统，包括：振动传感器(3)，依次连接运放(4)、比较电路(5)，用于通过获取振动数据探测钢琴是否进行弹奏；录音模块(2)，用于在演奏开始后，通过麦克风接收钢琴弹奏时发出的音频信号；单片机控制器(1)，与所述振动传感器(3)和录音模块(2)信号连接，用于执行如下控制逻辑：接收振动传感器(3)获取的振动数据，判断钢琴是否开始演奏，并得到钢琴每次弹奏的时长数据及总体使用时长数据；接收录音模块(2)获取的音频信号，将音频信号转换成数字信号，得到弹奏歌曲的音频数据。2.根据权利要求1所述的多功能智能钢琴监测系统，所述的比较电路(5)连接到单片机控制器(1)，用于将振动传感器(3)采集的振动信号与预定的阈值相比较，判断是否进行弹奏。3.根据权利要求2所述的多功能智能钢琴监测系统，所述单片机控制器(1)片上集成有时钟信号控制器，通过振动传感器(3)捕获振动来触发单片机控制器(1)内部的实时时钟计时而获得所述弹奏时长数据；所述录音模块(2)在所述比较电路(5)判断开始进行弹奏后获取音频数据；所述比较电路(5)采用单片机控制器(1)外接的比较电路模块或采用单片机控制器(1)实现。4.根据权利要求3所述的多功能智能钢琴监测系统，所述振动传感器(3)安装在钢琴振动传导区域，所述的振动传导区域包括钢琴内壁、外壁、侧壁；所述的振动传感器的类型包括电动式振动传感器、压电式振动传感器、电容式振动传感器、电感式振动传感器。5.根据权利要求1所述的多功能智能钢琴监测系统，所述运放(4)的放大倍数可以根据获取的振动信号大小进行调节。6.根据权利要求1所述的多功能智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢宝莉，刘育梁，倪卫娟，
申请(专利权)人：江苏觉创科技有限公司，北京乐界乐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32