CN216928026U

CN216928026U - 多功能智能电钢琴

Info

Publication number: CN216928026U
Application number: CN202220072686.5U
Authority: CN
Inventors: 彭启明; 董玉金; 张优辉
Original assignee: Jiexi Angelet Electronic Appliances Co ltd
Current assignee: Jiexi Angelet Electronic Appliances Co ltd
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2032-01-12

Abstract

本实用新型公开了一种多功能智能电钢琴，包括电钢琴主板、扬声器、电钢琴键盘和电钢琴踏板，电钢琴键盘上设置有多个键盘灯，电钢琴主板通过串行驱动电路与这些键盘灯一一对应电连接，以根据乐谱数据通过串行驱动电路依次驱动相应的键盘灯亮起，指引演奏者按动相应的琴键。电钢琴主板通过键盘接口信号连接电钢琴键盘，以扫描电钢琴键盘上各个琴键的触点状态，从而确定演奏者按动的琴并通过踏板接口中的踏板信号接口获取演奏者踏动踏板触发的踏板信号。电钢琴主板输出的音频信号经过音频传输电路传输至扬声器处，驱动扬声器发出相应的乐音。音频传输电路的输出端通过音频信号接口将输出的音频信号引出，以对电钢琴主板输出的音频信号进行检测。

Description

多功能智能电钢琴

技术领域

本实用新型涉及电声乐器技术领域，具体涉及一种多功能智能电钢琴。

背景技术

电钢琴包括电钢琴键盘、电钢琴踏板、电钢琴主板和扬声器，演奏者可以根据乐谱按动电钢琴键盘的相应琴键改变琴键的触点状态，以及踏动相应的踏板，触发电钢琴踏板发出相应的触发信号。而电钢琴主板可以通过扫描电钢琴键盘上各个琴键的触点状态，以及获取电钢琴踏板的触发信号，输出相应的音频信号控制扬声器发出相应的乐音。由于电钢琴键盘的琴键数量较多，初学者使用电钢琴演奏经常会出现找不准琴键，导致按错琴键的情况发生。因此，现在亟需一种能够指引演奏者按动琴键的技术。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提出一种多功能智能电钢琴，可以指引演奏者按动琴键，具体技术方案如下：

一种多功能智能电钢琴，在第一种可实现方式中，包括：

电钢琴主板、扬声器，电钢琴主板经音频传输电路与扬声器信号连接；

电钢琴键盘，经键盘接口与所述电钢琴主板信号连接，且设置有多个键盘灯，所有键盘灯分别与电钢琴键盘的琴键一一对应，所述电钢琴主板经串行驱动电路与所有键盘灯一一对应连接；

踏板接口，包括踏板信号接口和音频信号接口，所述电钢琴主板经踏板信号接口与电钢琴踏板信号连接，音频信号接口与所述音频传输电路的信号输出端连接。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，所述踏板接口为SATA电缆接口。

结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，所述音频信号接口经电阻分压电路连接所述音频传输电路的信号输出端。

结合第一种可实现方式，在第四种可实现方式中，所述音频传输电路包括IIS功放芯片和数字功放滤波电路，该IIS功放芯片的数字音频信号输入引脚与所述电钢琴主板信号连接，音频信号输出引脚经数字功放滤波电路连接有扬声器接口，该扬声器接口与所述扬声器信号连接。

结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，所述电钢琴主板经IO扩展电路分别与所述踏板信号接口和键盘接口信号连接。

结合第五种可实现方式，在第六种可实现方式中，所述IO扩展电路包括：

多个输出扩展芯片，所述电钢琴主板经输出扩展芯片连接键盘接口的信号输出引脚；

输入扩展芯片，所述电钢琴主板经输入扩展芯片连接键盘接口的信号输入引脚和踏板信号接口。

结合第六种可实现方式，在第七种可实现方式中，所述电钢琴主板通过信号总线分别与输出扩展芯片和输入扩展芯片信号连接。

结合第一种可实现方式，在第八种可实现方式中，所述串行驱动电路包括多个串转并驱动芯片，所有串转并驱动芯片依次级联，且所述电钢琴主板通过级联的串转并驱动芯片与所有键盘灯一一对应连接。

有益效果：采用本实用新型的多功能智能电钢琴，电钢琴主板可以根据乐谱信息通过设置的串行驱动电路驱动相应的键盘灯亮起，以指引演奏者按动相应的琴键。并且，通过设置的音频信号接口可以外接音频信号检测装置，以检测电钢琴主板输出的音频信号。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的多功能智能电钢琴的电钢琴主板电路图；

图2为本实用新型一实施例提供的多功能智能电钢琴的IO扩展电路的电路图；

图3为本实用新型一实施例提供的多功能智能电钢琴的键盘接口电路图；

图4为本实用新型一实施例提供的多功能智能电钢琴的串行驱动电路的电路图；

图5为本实用新型一实施例提供的多功能智能电钢琴的IIS功放芯片的电路图；

图6为本实用新型一实施例提供的多功能智能电钢琴的数字功放滤波电路的电路图；

图7为本实用新型一实施例提供的多功能智能电钢琴的踏板接口的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种多功能智能电钢琴，包括：

具体而言，电钢琴具有电钢琴主板、扬声器、电钢琴键盘和电钢琴踏板，电钢琴键盘上设置有多个键盘灯，这些键盘灯分别与各个琴键一一对应。电钢琴主板可以通过串行驱动电路与这些键盘灯一一对应电连接，电钢琴主板可以根据乐谱数据通过串行驱动电路依次驱动相应的键盘灯亮起，以指引演奏者按动相应的琴键。

电钢琴主板可以通过键盘接口信号连接电钢琴键盘，以扫描电钢琴键盘上各个琴键的触点状态，从而确定演奏者按动的琴键。而且，电钢琴主板还可以通过踏板接口中的踏板信号接口与电钢琴踏板信号连接，以获取演奏者踏动踏板触发的踏板信号。

电钢琴主板可以结合各个琴键的触点状态和获取的踏板信号输出相应的音频信号，输出的音频信号经过音频传输电路传输至扬声器处，从而驱动扬声器发出相应的乐音。音频传输电路的输出端还与踏板接口的音频信号接口连接，通过音频信号接口可以将输出的音频信号引出到其他外设中，如音频信号检测器，如此就可以对电钢琴主板输出的音频信号进行检测。

在本实施例中，可选的，所述踏板接口为SATA电缆接口。

如图1、图2、图7所示，现有的SATA电缆接口一般具有7个引脚，可以其中4个引脚作为踏板信号接口，这4个引脚作为电钢琴踏板接口实现电钢琴主板与电钢琴踏板之间的信号传输，与电钢琴主板的踏板信号输入端A_0、A_1、A_2、M22信号连接。电钢琴踏板输出的触发信号就可以踏板信号接口传输给电钢琴主板。

SATA电缆接口剩余的3个引脚中，可以选择其中1个引脚作为音频信号接口用于将电钢琴主板输出的音频信号引出到音频检测器，该引脚可以与音频传输电路的信号输出端RA-OUT、LA-OUT信号连接。如此，电钢琴主板输出的音频信号就可以经音频信号接口输送给信号连接的音频测试器。

在本实施例中，可选的，所述音频信号接口经电阻分压电路连接所述音频传输电路的信号输出端。在音频信号接口与音频传输电路的信号输出端之间设置有分压电路，分压电路可以降低所述音频信号输出端输出的音频信号电压，以便音频测试器采集电钢琴主板的音频信号进行测试或监控。在本实施例中，所述分压电路可以采用电阻分压电路。电阻分压电路作为音频信号接口与音频信号输出端之间的分压电路，可以降低电钢琴的制造成本。

SATA电缆接口除踏板信号接口和音频信号接口外还剩余2个引脚，这2个引脚可以作为连接其他设备的接口，以备实现其他功能使用。

在本实施例中，可选的，所述音频传输电路包括IIS功放芯片和数字功放滤波电路，该IIS功放芯片的数字音频信号输入引脚与所述电钢琴主板信号连接，音频信号输出引脚经数字功放滤波电路连接有扬声器接口，该扬声器接口与所述扬声器信号连接。

具体而言，如图1、图5、图6所示，音频传输电路具有IIS功放芯片和数字功放滤波电路，该IIS功放芯片的数字音频信号输入引脚与所述电钢琴主板信号连接，音频信号输出引脚经数字功放滤波电路连接所述扬声器接口。

数字功放电路包括IIS功放芯片和数字功放滤波电路，IIS功放芯片包括4个数字音频信号输入引脚15～18，和4个音频信号输出引脚LA、LB、RA、RB。4个数字音频信号输入引脚16-19可以分别与所述电钢琴主板的数字音频输出引脚MCLK、BCLK、LRCK、DAT0连接，4个音频信号输出引脚LA、LB、RA、RB经数字功放滤波电路连接扬声器接口。

IIS功放芯片可以利用数字化手段对音频数据进行处理，从而避免利用模拟音频技术对音频数据进行处理，避免引入噪声，提高电钢琴的信噪比。数字功放滤波电路可以对IIS功放芯片输出的信号进行滤波，进一步提高电钢琴的信噪比。在本实施例中，可选的，所述IIS功放芯片可以选用型号为AD85050的功放芯片。

在本实施例中，可选的，所述电钢琴主板经IO扩展电路分别与所述踏板信号接口和键盘接口信号连接。

如图1、图2所示，电钢琴主板可以通过IO扩展电路连接键盘接口，该键盘接口可以通过排线与电钢琴键盘信号连接。通过IO扩展电路可以扩展电钢琴主板的IO接口，从而降低对电钢琴主板的IO接口数量的要求，而电钢琴主板通过串行驱动电路也可以进一步降低对电钢琴主板的IO接口数量的要求。

在本实施例中，可选的，所述IO扩展电路包括：

如图1、图2、图3所示，所述键盘接口包括多个引脚，可以将其中部分引脚作为扫描输出信号的信号输出引脚，这些信号输出引脚可以通过IO扩展电路的输出扩展芯片连接电钢琴主板的IO接口，其他引脚作为扫描输入信号的信号输入引脚，这些信号输入引脚也通过IO扩展电路的输入扩展芯片连接电钢琴主板的IO接口。

以88键的电钢琴为例，这种电钢琴键盘具有88个琴键，每个琴键有两个触点，总数176个触点，通常组织成22*8的矩阵方式。在本实施例中，键盘接口采用具有30个引脚的排线接口，其中的引脚M0～M22共22个引脚作为信号输出引脚，分别通过3片输出扩展芯片的相应引脚连接电钢琴主板的IO接口。剩余的8个引脚A_0～A_7作为信号输入引脚通过1片输入扩展芯片的相应引脚主板的IO接口。

电钢琴主板的IO接口通过信号总线分别与输入扩展芯片和信号输出引脚信号连接，如此，电钢琴主板的IO接口除用于键盘扫描外，还可以用于其他设备的输入输出控制，进一步降低对电钢琴主板的IO接口数量的要求。

在本实施例中，所述输出扩展芯片可以采用74HC374芯片，输入扩展芯片可以采用74LV244芯片。74HC374芯片和74LV244芯片的扫描信号引脚通过信号总线连接电钢琴主板的IO接口B0～B7，电钢琴主板的控制信号接口CS0～CS3分别连接3片74HC374芯片和74LV244芯片的控制引脚。

在对电钢琴键盘扫描时，首先，电钢琴主板的IO接口B0～B7设成输出方式，通过控制信号接口CS0～CS2低脉冲锁存3片74HC374，生成22列的扫描信号从键盘接口的引脚M0～M21输出。然后，电钢琴主板的IO接口B0～B7设成输入方式，电钢琴主板通过控制信号接口CS3输出低电平使74LV244芯片导通，从而通过键盘接口的引脚A_0～A_7读取一列键盘触点状态，读取完毕后，电钢琴主板通过控制信号接口CS3输出高电平使74LV244芯片断开。然后重复扫描其它列的触点状态。这样，就只需要占用电钢琴主板12个IO接口即可实现电钢琴键盘扫描，降低了对电钢琴主板的IO接口数量的要求。

在本实施例中，可选的，所述串行驱动电路包括多个串转并驱动芯片，所有串转并驱动芯片依次级联，且所述电钢琴主板通过级联的串转并驱动芯片与所有键盘灯一一对应连接。

如图1、图4所示，具体而言，控制电路设置有88个键盘灯，所有键盘灯分别与电钢琴键盘的88个琴键一一对应。电钢琴主板可以通过多片级联的串转并驱动芯片控制这88个键盘灯工作。在本实施例中，串转并驱动芯片采用74HC595芯片，74HC595芯片具有8个输出引脚，每个输出引脚可以控制1个键盘灯。因此，使用11片74HC595芯片就可以实现88个键盘灯的控制。

11个74HC595芯片的控制引脚可以依次级联，其中，后一级74HC595芯片的串行数据输入引脚SER可以连接上一级74HC595芯片的串行数据输出引脚SQH。第一级的74HC595芯片的串行数据输入引脚可以连接电钢琴主板的键盘灯控制引脚LCD_SDA。如此，只需要占用电钢琴主板3个IO接口即可实现全部键盘灯的控制，进一步降低了对电钢琴主板的IO接口数量的要求。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims

1.一种多功能智能电钢琴，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多功能智能电钢琴，其特征在于，所述踏板接口为SATA电缆接口。

3.根据权利要求1所述的多功能智能电钢琴，其特征在于，所述音频信号接口经电阻分压电路连接所述音频传输电路的信号输出端。

4.根据权利要求1所述的多功能智能电钢琴，其特征在于，所述音频传输电路包括IIS功放芯片和数字功放滤波电路，该IIS功放芯片的数字音频信号输入引脚与所述电钢琴主板信号连接，音频信号输出引脚经数字功放滤波电路连接有扬声器接口，该扬声器接口与所述扬声器信号连接。

5.根据权利要求1所述的多功能智能电钢琴，其特征在于，所述电钢琴主板经IO扩展电路分别与所述踏板信号接口和键盘接口信号连接。

6.根据权利要求5所述的多功能智能电钢琴，其特征在于，所述IO扩展电路包括：

7.根据权利要求6所述的多功能智能电钢琴，其特征在于，所述电钢琴主板通过信号总线分别与输出扩展芯片和输入扩展芯片信号连接。

8.根据权利要求1所述的多功能智能电钢琴，其特征在于，所述串行驱动电路包括多个串转并驱动芯片，所有串转并驱动芯片依次级联，且所述电钢琴主板通过级联的串转并驱动芯片与所有键盘灯一一对应连接。