一种产生钢琴音效的音乐警报器

1.本实用新型涉及报警领域，具体是一种产生钢琴音效的音乐警报器。


背景技术：

2.音乐警报器广泛用于各种工业、交通、医疗、船舶行业，利用不同的音乐声音发出各种警告信息起到警示作用。现有的音乐警报器产品有3种：
3.1、利用单片机根据乐谱的音序连续产生单音(单频)的音乐信号，这种方式的产品优点是生产厂家可自行更新曲目、电路简单、价格低，但所产生的音乐信号节奏感不强、音质发涩、单调、无层次感，因此用于低端产品。
4.2、利用midi型音乐集成电路ht36组成，这种芯片内有多种乐器，可提供音质很好的音乐信号，但改变曲目时必须委托芯片生产厂家改制，因此更新周期长，且由于通用性较差，生产数量也不充分价格很高难购买，因此用于价格较高的高端产品。
5.3、利用录放型集成电路组成，比如sc5180b芯片，利用8khz的采样频率对信号采样后储存到内部rom后播放，这种方式产品的优点是，所产生的音质和ht36芯片产生的音质差不多，但改变曲目时必须委托芯片生产厂家批量定制(以1万个为单位)的方式改制，因此更新周期长，且曲目数越多，音质要求越高(使用16khz的采样频率)所需要的内存也越大，因此价格贵用于价格较高的高端产品。
6.综上，需要一款音乐信号节奏感强、电路简单、成本低、可以自行更换曲目的音乐报警器。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种产生钢琴音效的音乐警报器，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
9.一种产生钢琴音效的音乐警报器，包括：
10.控制器模块，用于将乐谱音频信号间隔分别输出给第一信号调制器模块、第二信号调制器模块；输出多个音频信号给信号合成器模块；
11.第一包络发生器模块，用于生成按指数规律下降的包络信号，输出给第一信号调制器模块；
12.第一信号调制器模块，用于获得对应包络信号强度的间隔音频信号；
13.第二包络发生器模块，用于生成按指数规律下降的包络信号，且不和第一包络发生器模块生成的包络信号完全重合；输出给第二信号调制器模块；
14.第二信号调制器模块，用于获得对应包络信号强度的另一个间隔音频信号；
15.信号合成器模块，用于对第一信号调制器模块输出音频信号、第二信号调制器模块输出音频信号、控制器模块输出音频信号进行混合，输出给放音模块；
16.放音模块，用于输出混合后的音频信号；
17.控制器模块连接第一包络发生器模块、第二包络发生器模块、第一信号调制器模块、第二信号调制器模块、信号合成器模块，第一包络发生器模块连接第一信号调制器模块，第二包络发生器模块连接第二信号调制器模块，第一信号调制器模块连接信号合成器模块，第二信号调制器模块连接信号合成器模块，信号合成器模块连接放音模块。
18.作为本实用新型再进一步的方案：控制器模块包括单片机j1，单片机j1的型号为stc11f02，单片机j1的19号引脚连接第一包络发生器模块，单片机j1的18号引脚连接第一信号调制器模块，单片机j1的17号引脚连接第二包络发生器模块，单片机j1的16号引脚连接第二信号调制器模块，单片机j1的15号引脚、14号引脚、13号引脚连接信号合成器模块。
19.作为本实用新型再进一步的方案：第一包络发生器模块包括二极管d1、电阻r1、电容c1、放大器u1a，二极管d1的正极连接单片机j1的19号引脚，二极管d1的负极连接电阻r1的一端、电容c1的一端、放大器u1a的同相端，电阻r1的另一端接地，电容c1的另一端接地，放大器u1a的反相端连接放大器u1a的输出端、第一信号调制器模块。
20.作为本实用新型再进一步的方案：第一信号调制器模块包括二极管d2、电阻r2、放大器u2a，二极管d2的负极连接单片机j1的18号引脚，二极管d2的正极连接电阻r2的一端、放大器u2a的同相端，电阻r2的另一端连接第一包络发生器模块，放大器u2a的输出端连接放大器u2a的反相端、信号合成器模块。
21.作为本实用新型再进一步的方案：信号合成器模块包括电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c4、放大器u1c、电阻r7、电阻r4、电阻r5，电阻r8的一端连接第一信号调制器模块，电阻r9的一端连接第二信号调制器模块，电阻r10的一端连接单片机j1的15号引脚，电阻r11的一端连接单片机j1的14号引脚，电阻r12的一端连接单片机j1的13号引脚，电阻r8的另一端连接电阻r9的另一端、电阻r10的另一端、电阻r11的另一端、电阻r12的另一端、电容c4的一端，电容c4的另一端连接放大器u1c的反相端、电阻r7的一端，电阻r7的另一端连接放大器u1c的输出端、放音模块，放大器u1c的同相端连接电阻r4的一端、电阻r5的一端，电阻r4的另一端连接10v电压，电阻r5的另一端接地。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用通用型单片机stc11f02和通用型放大器lm324组成，演奏出钢琴音效+3种长笛类音效的和弦音乐，其音乐效果远超过现有的单片机的单音型低端产品，略低于使用音乐集成电路ht36和使用录放型集成电路sc5180b的高端产品，因此完全替代单音型低端产品和部分高端产品，且具有曲目更新方便、电路简单、性能稳定、成本低的特点，因此产品更新周期短，快速适应产品的市场需求，提高产品的竞争能力。
附图说明
23.图1为一种产生钢琴音效的音乐警报器的电路图。
24.图2为音频信号的示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参阅图1，一种产生钢琴音效的音乐警报器，包括：
27.控制器模块，用于将乐谱音频信号间隔分别输出给第一信号调制器模块、第二信号调制器模块；输出多个音频信号给信号合成器模块；
28.第一包络发生器模块，用于生成按指数规律下降的包络信号，输出给第一信号调制器模块；
29.第一信号调制器模块，用于获得对应包络信号强度的间隔音频信号；
30.第二包络发生器模块，用于生成按指数规律下降的包络信号，且不和第一包络发生器模块生成的包络信号完全重合；输出给第二信号调制器模块；
31.第二信号调制器模块，用于获得对应包络信号强度的另一个间隔音频信号；
32.信号合成器模块，用于对第一信号调制器模块输出音频信号、第二信号调制器模块输出音频信号、控制器模块输出音频信号进行混合，输出给放音模块；
33.放音模块，用于输出混合后的音频信号；
34.控制器模块连接第一包络发生器模块、第二包络发生器模块、第一信号调制器模块、第二信号调制器模块、信号合成器模块，第一包络发生器模块连接第一信号调制器模块，第二包络发生器模块连接第二信号调制器模块，第一信号调制器模块连接信号合成器模块，第二信号调制器模块连接信号合成器模块，信号合成器模块连接放音模块。
35.在本实施例中：请参阅图1和图2，控制器模块包括单片机j1，单片机j1的型号为stc11f02，单片机j1的19号引脚连接第一包络发生器模块，单片机j1的18号引脚连接第一信号调制器模块，单片机j1的17号引脚连接第二包络发生器模块，单片机j1的16号引脚连接第二信号调制器模块，单片机j1的15号引脚、14号引脚、13号引脚连接信号合成器模块。各音频信号如图2所示。
36.第一定时器(图1中未画出，对应图2的t0)每次演奏奇数音符前先通过单片机j1的19脚输出幅度为5v、脉宽为1ms的窄脉冲提供给第一包络发生器模块，第一定时器演奏音符时产生的d＝50％的脉冲信号通过单片机j1的18脚提供给第一信号调制器模块，演奏时间为本音符时间+相邻音时间；同样，第二定时器(图1中未画出，对应图2的t1)每次演奏音符前先通过单片机j1的17脚、16脚提供给第二包络发生器模块、第二信号调制器模块。通过单片机j1的15脚输出在第一定时器和第二定时器演奏本音符的信号u
f0
，然后把u
f0
按1/2分频后得到低8度音的信号u
l8
通过单片机j1的14脚输出，把u
f0
按2倍频后获得高8度音的信号u
h8
，通过单片机j1的13脚输出，具体音频信号参见图2。
37.在本实施例中：请参阅图1和图2，第一包络发生器模块包括二极管d1、电阻r1、电容c1、放大器u1a，二极管d1的正极连接单片机j1的19号引脚，二极管d1的负极连接电阻r1的一端、电容c1的一端、放大器u1a的同相端，电阻r1的另一端接地，电容c1的另一端接地，放大器u1a的反相端连接放大器u1a的输出端、第一信号调制器模块。
38.幅度为5v、脉宽为1ms的窄脉冲通过二极管d1迅速给电容c1充电到4.8v(二极管d1的压降为0.2v)，并通过电阻r1缓慢放电形成4.8v-0v范围内改变的按指数规律下降的包络信号，通过放大器u1a组成的阻抗变换器提供给第一信号调制器模块，改变电阻r1的值可改变放电速度。
39.在本实施例中：请参阅图1和图2，第一信号调制器模块包括二极管d2、电阻r2、放
大器u2a，二极管d2的负极连接单片机j1的18号引脚，二极管d2的正极连接电阻r2的一端、放大器u2a的同相端，电阻r2的另一端连接第一包络发生器模块，放大器u2a的输出端连接放大器u2a的反相端、信号合成器模块。
40.第一包络发生器模块中放大器u1a输出的包络信号通过电阻r2提供给放大器u2a的同相端，同时单片机j1的18脚输出的d＝50％的脉冲信号经过二极管d2提供给放大器u2a的同相端，当18脚输出低电平0v时二极管d2导通，放大器u2a的同相端电压为0.2v的低电平，当18脚输出高电平5v时二极管d2截止，放大器u2a的同相端电压为4.8v-0v范围内改变的幅度被调制的信号，经过放大器u2a组成的阻抗变换器后提供u
t0
信号。u
t0
信号如图2所示。其中经过第二包络发生器模块、第二信号调制器模块产生的u
t1
信号和产生u
t0
信号相似，u
t1
信号如图2所示。
41.在本实施例中：请参阅图1和图2，信号合成器模块包括电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c4、放大器u1c、电阻r7、电阻r4、电阻r5，电阻r8的一端连接第一信号调制器模块，电阻r9的一端连接第二信号调制器模块，电阻r10的一端连接单片机j1的15号引脚，电阻r11的一端连接单片机j1的14号引脚，电阻r12的一端连接单片机j1的13号引脚，电阻r8的另一端连接电阻r9的另一端、电阻r10的另一端、电阻r11的另一端、电阻r12的另一端、电容c4的一端，电容c4的另一端连接放大器u1c的反相端、电阻r7的一端，电阻r7的另一端连接放大器u1c的输出端、放音模块，放大器u1c的同相端连接电阻r4的一端、电阻r5的一端，电阻r4的另一端连接10v电压，电阻r5的另一端接地。
42.调制信号u
t0
、u
t1
、基音信号u
f0
、低8度音信号u
l8
、高8度音信号u
h8
、经过放大器u1c组成的加法器按比例混合后得到模式的电压，从而获得钢琴音效+3种长笛类音效的和弦音乐信号,电阻r4、r5对10v分压后得到5v的偏置电压经过电容c3滤波后提供给放大器u1c的同相端，从而保证放大器u1c输出信号时具有最大的动态范围。混合后的信号uo经过d类功率放大器j2放大后提供给扬声器ls1放音。
43.为了获得钢琴音效，利用2个定时器t0、t1隔一个音符轮流演奏，演奏时间为本音符时间+相邻音符时间(如：乐谱有1、2、3
……
n个音符时，t0演奏1、3、5
……
等奇数音符，这是t0的本音符，相邻音符为2、4、6
……
等，t1演奏2、4、6
……
等偶数音符，这是t1的本音符，相邻音符为3、5、7
……
等)，并按特定包络方式衰减后形成幅度为u
t0
和u
t1
的2种声音信号，然后把u
t0
和u
t1
叠加，因此得到存在2种频率、幅度改变、脉宽改变的复合信号，这种信号具有丰富的谐波，所产生的音乐具有很好的节奏感和层次感，声音悦耳动听类似于钢琴效果；
44.为了获得长笛类音效，在定时器t0和t1演奏的信号中，提取演奏本音符部分后相加形成基音信号u
f0
，然后把u
f0
按1/2分频后获得低8度音的信号u
l8
，按2倍频后获得高8度音的信号u
h8
，最后把3个信号按k1、k2、k3的比例混合后与u
t0
和u
t1
叠加得到uo＝u
t0
+u
t1
+k1u
f0
+k2u
h8
+k3u
l8
模式的电压，从而获得钢琴音效+3种长笛类音效的和弦音乐信号；
45.改变曲目时，厂家利用电脑改变编程内容即可，因此产品更新周期短，快速适应产品的市场需求，提高产品的竞争能力。
46.本实用新型的工作原理是：控制器模块将乐谱音频信号间隔分别输出给第一信号调制器模块、第二信号调制器模块；输出多个音频信号给信号合成器模块；第一包络发生器
模块生成按指数规律下降的包络信号，输出给第一信号调制器模块；第一信号调制器模块获得对应包络信号强度的间隔音频信号；第二包络发生器模块生成按指数规律下降的包络信号，且不和第一包络发生器模块生成的包络信号完全重合；输出给第二信号调制器模块；第二信号调制器模块获得对应包络信号强度的另一个间隔音频信号；信号合成器模块对第一信号调制器模块输出音频信号、第二信号调制器模块输出音频信号、控制器模块输出音频信号进行混合，输出给放音模块；放音模块输出混合后的音频信号。
47.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
48.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种产生钢琴音效的音乐警报器，其特征在于：该产生钢琴音效的音乐警报器包括：控制器模块，用于将乐谱音频信号间隔分别输出给第一信号调制器模块、第二信号调制器模块；输出多个音频信号给信号合成器模块；第一包络发生器模块，用于生成按指数规律下降的包络信号，输出给第一信号调制器模块；第一信号调制器模块，用于获得对应包络信号强度的间隔音频信号；第二包络发生器模块，用于生成按指数规律下降的包络信号，且不和第一包络发生器模块生成的包络信号完全重合；输出给第二信号调制器模块；第二信号调制器模块，用于获得对应包络信号强度的另一个间隔音频信号；信号合成器模块，用于对第一信号调制器模块输出音频信号、第二信号调制器模块输出音频信号、控制器模块输出音频信号进行混合，输出给放音模块；放音模块，用于输出混合后的音频信号；控制器模块连接第一包络发生器模块、第二包络发生器模块、第一信号调制器模块、第二信号调制器模块、信号合成器模块，第一包络发生器模块连接第一信号调制器模块，第二包络发生器模块连接第二信号调制器模块，第一信号调制器模块连接信号合成器模块，第二信号调制器模块连接信号合成器模块，信号合成器模块连接放音模块。2.根据权利要求1所述的产生钢琴音效的音乐警报器，其特征在于，控制器模块包括单片机j1，单片机j1的型号为stc11f02，单片机j1的19号引脚连接第一包络发生器模块，单片机j1的18号引脚连接第一信号调制器模块，单片机j1的17号引脚连接第二包络发生器模块，单片机j1的16号引脚连接第二信号调制器模块，单片机j1的15号引脚、14号引脚、13号引脚连接信号合成器模块。3.根据权利要求2所述的产生钢琴音效的音乐警报器，其特征在于，第一包络发生器模块包括二极管d1、电阻r1、电容c1、放大器u1a，二极管d1的正极连接单片机j1的19号引脚，二极管d1的负极连接电阻r1的一端、电容c1的一端、放大器u1a的同相端，电阻r1的另一端接地，电容c1的另一端接地，放大器u1a的反相端连接放大器u1a的输出端、第一信号调制器模块。4.根据权利要求2所述的产生钢琴音效的音乐警报器，其特征在于，第一信号调制器模块包括二极管d2、电阻r2、放大器u2a，二极管d2的负极连接单片机j1的18号引脚，二极管d2的正极连接电阻r2的一端、放大器u2a的同相端，电阻r2的另一端连接第一包络发生器模块，放大器u2a的输出端连接放大器u2a的反相端、信号合成器模块。5.根据权利要求2所述的产生钢琴音效的音乐警报器，其特征在于，信号合成器模块包括电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c4、放大器u1c、电阻r7、电阻r4、电阻r5，电阻r8的一端连接第一信号调制器模块，电阻r9的一端连接第二信号调制器模块，电阻r10的一端连接单片机j1的15号引脚，电阻r11的一端连接单片机j1的14号引脚，电阻r12的一端连接单片机j1的13号引脚，电阻r8的另一端连接电阻r9的另一端、电阻r10的另一端、电阻r11的另一端、电阻r12的另一端、电容c4的一端，电容c4的另一端连接放大器u1c的反相端、电阻r7的一端，电阻r7的另一端连接放大器u1c的输出端、放音模块，放大器u1c的同相端连接电阻r4的一端、电阻r5的一端，电阻r4的另一端连接10v电压，电阻r5的另一端接地。

技术总结
本实用新型公开了一种产生钢琴音效的音乐警报器，涉及报警领域，该产生钢琴音效的音乐警报器包括：控制器模块，用于将乐谱音频信号间隔分别输出给第一信号调制器模块、第二信号调制器模块；输出多个音频信号给信号合成器模块；与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型演奏出钢琴音效+3种长笛类音效的和弦音乐，其音乐效果远超过现有的单片机的单音型低端产品，略低于使用音乐集成电路HT36和使用录放型集成电路SC5180B的高端产品，因此完全替代单音型低端产品和部分高端产品，且具有曲目更新方便、电路简单、性能稳定、成本低的特点，因此产品更新周期短，快速适应产品的市场需求，提高产品的竞争能力。提高产品的竞争能力。提高产品的竞争能力。


技术研发人员：金永镐 段奕初 衣晏均 包昊明 田富铭
受保护的技术使用者：延边大学
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/8/17