1.一種鋼琴的智能檢測裝置，主要包括檢測信號采集器件、中控器件及LED智能燈帶，其特征在于：中控板通過10p排線連接檢測電路板，用來傳輸電源及數(shù)據(jù)信號，中控板通過USB線連接檢測電路板，用來傳輸電源及LED驅(qū)動信號，檢測信號采集器件的電源、CPU的串口發(fā)送端n:1-4的TXDn和串口接收端RXD通過10p排線分別連接到中控器件的電源、CPU的串口接收端n:1-4的RXDn和串口發(fā)射端TXD，LED智能燈帶的電源、數(shù)據(jù)端RXD通過USB線連接到中控器件的電源、數(shù)據(jù)端TXD，檢測信號采集器件主要包括有檢測板、電源、四個CPU、四個紅外對管陣列和模擬選通器，檢測板通過螺栓固定在琴鍵的下部，用于采集琴鍵的狀態(tài)信息，并將琴鍵的狀態(tài)信息通過紅光電信號輸出，電源、CPU、模擬選通器及紅外對管陣列均設(shè)在檢測板上，紅外接收管的模擬電壓輸出端與模擬選通器的電壓輸入端相連接，中控板與四塊檢測板由10p排線連接，其中三路為電源負極GND，兩路為電源正極12V，四路TXD1-TXD4，一路RXD，其中12V電源進入至檢測板經(jīng)過開關(guān)型穩(wěn)壓芯片LM2596-5.0轉(zhuǎn)成5.0V電壓為整個檢測板系統(tǒng)供電，每個檢測板共計22個紅外對射管，其中所有的發(fā)射管并聯(lián)連接，通過串聯(lián)一個47歐姆的電阻限流接入5V電壓中以驅(qū)動所有發(fā)射管處于工作狀態(tài)，所有接收管分別上拉10k歐姆電阻信號輸出端分8、8、6三組接入模擬選通器CD4051中，三片CD4051的公共端分別接入STM8S207C8T6的CPU的ADC1、ADC2、ADC3，三片CD4051的三位地址碼并連接入CPU的IO口ADDR0、ADDR1、ADDR2，中控器件主要包括電源、CPU、藍牙、蜂鳴器、USB MIDI輸出芯片和指示系統(tǒng)驅(qū)動接口，LED智能燈帶機構(gòu)包括四組LED智能燈帶，每組智能燈帶包括燈帶板、22個LED和2個CPU，每個CPU驅(qū)動11個LED，LED和CPU設(shè)在燈帶板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴的智能檢測裝置，其特征在于：檢測信號采集器件的電源內(nèi)包含150kHz的固定頻率振蕩器和1.23V的基準穩(wěn)壓器，其中CP為退耦電容，使得輸入電壓紋波更小，電壓更穩(wěn)定，U3為LM2596-5.0，降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片，最大輸出電流3A，L1為續(xù)流電感，電感值為33uH，D1為續(xù)流二極管，采用快速恢復的SS14二極管，C4、C5、C6、C7、C8、C9為退耦電容，使得輸出的5V電壓更穩(wěn)定，噪聲更小，為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，檢測信號采集器件的CPU具有高達24MHz的主頻，64KB高容量的程序存儲空間、6KB的程序運行空間和1.5KB的電可擦除只讀存儲器，豐富的接口資源包括10路10位的高精度ADC、2路USART接口、1路I2C接口、35路可編程中斷輸入，LQFP封裝體積僅為7mm*7mm，其中，U1為STM8S207C8T6，10k歐的R1與0.01uF的C2構(gòu)成了CPU的復位電路，接U1的1腳，10uF的C1為CPU內(nèi)核的電壓的退耦電容，保證內(nèi)核工作穩(wěn)定，由于CPU只有10路ADC模擬采集，而一組檢測需要22路ADC模擬采集，為了節(jié)省芯片資源，采用了模擬選通的方法來實現(xiàn)，用3片8選1CD4051的模擬選通器輪詢采集，只用3路ADC就能采集3*8＝24路的模擬電壓，電路中AD1、AD2、AD3為3路模擬采集通道，ADD1、ADD2、ADD3為模擬選通器的地址端，通過高低電平組合出000、001、010、011、100、101、110、111共8種不同的地址以達到8選1的選通作用，模擬選通器是8通道模擬選通器CD4051，RU1-RU22為紅外對管的接收管上拉電阻，阻值為10kR，AIN1-AIN22為紅外對管的接收管模擬電壓輸出端，接到CD4051的模擬輸入端，AD1、AD2、AD3為模擬選通的公共輸出端，接到單片機的模擬采集通道，ADD1、ADD2、ADD3為模擬選通器的地址端，地址信號由CPU產(chǎn)生，每個紅外對管陣列包括22組紅外對管，其中F1-F22為紅外對管，每組紅外對管由一個紅外發(fā)射管和一個紅外接收管組成，并封裝為一體的電子元件，其中RS1為限流電阻，阻值為47R，5V電源經(jīng)過47R 限流電阻驅(qū)動22個紅外發(fā)射管，紅外二極管正向電壓約為1.7V，則電阻兩端電壓約為5V-1.7V＝3.3V，經(jīng)過限流電阻的電流約為I＝Ur/RS1＝3.3V/47R＝70mA，則每個紅外發(fā)射管的工作電流為70mA/22＝3.2mA，AIN1-AIN22為紅外接收管的模擬電壓輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴的智能檢測裝置，其特征在于：中控器件的電源內(nèi)含150kHz的固定頻率振蕩器和1.23V的基準穩(wěn)壓器，CP為退耦電容，使得輸入電壓紋波更小，電壓更穩(wěn)定，UQ5為LM2596-5.0，降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片，最大輸出電流3A，LQ1為續(xù)流電感，電感值為33uH，DP為續(xù)流二極管，采用快速恢復的SS14二極管，CQ4、CQ5、CQ6為退耦電容，使得輸出的5V電壓更穩(wěn)定，噪聲更小，為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，5V轉(zhuǎn)3.3V采用開關(guān)型穩(wěn)壓芯片RT9167A，其中UQ8為穩(wěn)壓芯片RT9167A，其作用是將5V輸入電壓轉(zhuǎn)化為3.3V穩(wěn)定電壓，為CPU提供電源，其中CB3、CB4、CB5為0.1uF的電容，濾除3.3V電源的高頻噪聲，CQ7為220uF的電解電容，使得3.3V輸出更穩(wěn)定，CB2為0.1uF的電容，為芯片的bypass電容，中控器件的CPU具有256KB ROM，64KB RAM，高達72MHz的主頻，豐富的外設(shè)接口，UQ1為CPU芯片STM32F103VCT6，其中，22pF的CQ1、22pF的CQ2、1MR的RQ3和8MHz的晶振XQ1組成了振蕩電路，為CPU提供精準的8.000Mhz的基準頻率，0.01pF的CQ3、10kR的RQ2構(gòu)成CPU的復位電路，10kR的RQ1接地是為了讓CPU在內(nèi)部ROM啟動，U2RX、U3RX、U4RX、U5RX為CPU串口2、串口3、串口4、串口5的接收端，用來采集檢測板的數(shù)據(jù)，U1TX和U1RX分別為串口1的發(fā)送端和接收端，接藍牙的接收端和發(fā)送端，K1為外部按鍵，用來進行人機交互，當按下此按鍵時串口2的發(fā)送端U2TX向檢測板發(fā)出校準信號，此按鍵經(jīng)過10kR的上拉電阻RK接UQ1的67腳，當按鍵無動作時此引腳為高電平，按下時為低電平，LED1、LED2為指示燈，限流電阻RD1、RD2均為1kR，BEEP為蜂鳴器，蜂鳴器采用有源蜂鳴器，其正極連接至5V電源上，負極接三極管8050的集電極，三極管8050的射極接地，51腳輸出高低電平經(jīng)過8050三極管QB控制蜂鳴器BEEP，當51腳輸出高電平時，三極管完全導通，蜂鳴器發(fā)出響聲，51腳輸出低電平時，三極管完全截止，蜂鳴器停止工作，藍牙芯片采用TI的CC2540芯片，CC2540是一個超低消耗功率的真正系統(tǒng)單晶片，它整合了包含微控制器、主機端及應用程序在一個元件上，CC2540結(jié)合一個優(yōu)異的無線射頻傳送接收器及一個工業(yè)標準的加強型8051微控制器，它包括連接類比及數(shù)位感應器的周邊，內(nèi)建可程式的快閃記憶體，精確的無線射頻訊號強度指示，全速USB 2.0界面，內(nèi)建AES-128加密引擎，通過CC2540完成串口透傳的功能，其中U1為藍牙芯片CC2540，16、17腳分別為藍牙芯片串口的發(fā)送端、接收端，這兩個引腳分別連接到CPU串口的U1RX的接收端、U1TX的發(fā)射端，與CPU進行數(shù)據(jù)交互，C2、C3、C4、C5、C6、L1、L2、L3、L4構(gòu)成了藍牙射頻部分的濾波和阻抗匹配電路，阻抗為50歐姆，ANT為50歐姆天線，本設(shè)計中采用FPCB天線，X1為16M無源晶振，與起振電容C7、C8構(gòu)成了振蕩源，為藍牙芯片提供精準的16MHz頻率，USB MIDI輸出芯片采用的是CH345，其中UQ5為CH345，USBVCC、USBGND分別為來自USB口的電源線和地線，X1為12MHZ的無源晶振，與起振電容CC1、CC2構(gòu)成振蕩電路，為芯片工作提供12MHz穩(wěn)定頻率，D+、D-為USB接口的差分數(shù)據(jù)線，接外接USB口，指示系統(tǒng)驅(qū)動接口采用的是單向TTL串口方式，將檢測板采集的數(shù)據(jù)處理后以串口的形式輸出至指示接口，UQ6、UQ7為74HC04D，其為六反向器，其作用為當信號經(jīng)過兩次反向器邏輯信號不變，而抗干擾能力大大增強，可有效避免信號在從傳輸過程中由于干擾而引起的誤碼情況，其中TXD1、TXD2、TXD3、TXD4 為檢測板的4組數(shù)據(jù)上傳通道，經(jīng)過兩次反向經(jīng)由保護電阻RU1、RU2、RU3、RU4傳輸至單片機的串口接收U2RX、U3RX、U4RX、U5RX，指示信號由中控器件的CPU的串口發(fā)送端U2TX經(jīng)過兩次反向輸出至檢測板的接收端RXD，指示系統(tǒng)驅(qū)動接口采用的是單向TTL串口方式，將檢測板采集的數(shù)據(jù)處理后以串口的形式輸出至指示接口，UQ6、UQ7為74HC04D，其為六反向器，其作用為當信號經(jīng)過兩次反向器邏輯信號不變，而抗干擾能力大大增強，可有效避免信號在從傳輸過程中由于干擾而引起的誤碼情況，其中TXD1、TXD2、TXD3、TXD4為檢測板的4組數(shù)據(jù)上傳通道，經(jīng)過兩次反向經(jīng)由保護電阻RU1、RU2、RU3、RU4傳輸至單片機的串口接收U2RX、U3RX、U4RX、U5RX，藍牙芯片串口的發(fā)送端、接收端分別連接到中控器件的CPU串口的U1RX的接收端、U1TX的發(fā)射端，與中控器件的CPU進行數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)輸入電壓為12V，經(jīng)過中控板的開關(guān)型穩(wěn)壓芯片LM2596-5.0降壓穩(wěn)壓至5.0V，為led燈帶和UQ6、UQ7供電，5.0V再經(jīng)開關(guān)型穩(wěn)壓芯片RT9167-3.3穩(wěn)壓至3.3V為STM32F103VCT6的CPU、CC2540的藍牙提供電源，其中檢測板的四路數(shù)據(jù)信號經(jīng)過兩次反向接入CPU的U2RX、U3RX、U4RX、U5RX，藍牙IC通過串口與CPU通信，CPU通過串口光耦隔離連接USB MIDI CH345的芯片，以實現(xiàn)外部USB數(shù)據(jù)交互接口，CPU的IO口控制三極管基極電流的有無進而控制蜂鳴器的通斷，LED燈帶通過USB連接線與中控板進行連接，中控板為LED燈帶提供電源與信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種鋼琴的智能檢測裝置，其特征在于：光隔離的方式進行保護，其中UQ2為光電隔離芯片，型號為6N137，其為一個高速光耦，主控CPU把采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標準的MIDI協(xié)議，通過CPU的47腳發(fā)送至光耦的3腳U3TX，信號經(jīng)過光耦內(nèi)部處理輸出至MIDIRX，CH345芯片的MIDIRX接收到數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)化為USB數(shù)據(jù)，通過D+、D-接外接USB口，這樣數(shù)據(jù)流就可以上傳到智能設(shè)備上與相應的軟件進行數(shù)據(jù)交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴的智能檢測裝置，其特征在于：LED智能燈帶的CPU具有高達16MHz的主頻，8kB ROM，1KB RAM，這里主要利用其IO口驅(qū)動LED，U1為STM8S003F3P6，RA CA1構(gòu)成CPU的復位電路，DATA為CPU串口的接收端，用以接收指示燈狀態(tài)的數(shù)據(jù)，LED1-LED11分別接11個LED，用來驅(qū)動LED燈的點亮或熄滅。