基本信息

第一作者姓名：刘欣瞳

性别：女

民族：汉族

第一作者学校：北京中学

第一作者人所在年级：初中一年级

第二作者姓名：

性别：

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

第三作者姓名：

性别：

民族：

第三作者人所在学校：

第三作者人所在年级：

辅导教师姓名：赵腾任

作品摘要

*结构组成：

第一部分（外观设计）：

外观设计由液晶显示屏、软轴联轴器、外壳结构三部分组成。

第二部分（硬件设计）：

硬件设计包括液晶显示屏、USB声卡、拾音器、马达驱动器、湿度传感器。

第三部分（软件设计）：

软件设计由主控程序、界面显示程序、音频分析程序、马达控制程序以及湿度报警程序组成。

*主要特征：

1. 新颖性

通过拾音器采集声音，自动调弦器利用傅里叶原理将声音信号与标准信号对比、判断乐器发音的准确性，然后输出信号控制步进电机辅助进行声音的调节，最后根据显示屏可以查看调弦的准确性。 

2. 创造性

通过湿度传感器对环境进行检测，当环境比较潮湿或者过于干燥的时候，调弦器都会显示提示。 

3. 实用性

不仅适用于古筝，同样适用于吉他等其他弦类乐器，同时它提高了用户的调音效率。

*主要用途：

使用本发明，对于学琴的学生来说，可以减少人为用力不均造成的断弦，缩短调音时间，提高调音准确性；对于教琴的老师来说，可以减少日常调音维护的工作量，提高工作效率。

*创新点：

1. 自动调弦

通过拾音器采集声音，如果琴弦过松，音过低，步进电机自动转动，将琴弦调紧。如果琴弦过紧，音过高，步进电机就会自动把琴弦调松。 

2. 干湿度测试及提醒

发明内配置了干湿度传感器，随时测试环境干湿度并通过屏幕显示提醒用户。

作品说明

*问题提出：

*提出的问题和解决的问题：

    拿古筝来说，在湿度环境影响下往往会出现音准不准的情况，需要通过调弦来矫正。另外，古筝在演奏过程中也经常需要根据不同曲目及时调转调式，所以在学习古筝的过程中，调弦是每位学生都必须掌握的一项技能，但同时它也分散了宝贵的学习精力。

研究问题的原因和意义：

      使用它对我们学生来说，减少人为用力不均造成的断弦，缩短调音时间，提高调音准确性；对于老师们来说，减少日常调音维护的工作量，提高工作效率。

*解决方案：

解决问题的办法：

第一部分（外观设计）由液晶显示屏、软轴联轴器、外壳结构三部分组成。 

第二部分（硬件设计）包括液晶显示屏、USB声卡、拾音器、马达驱动器、湿度传感器。 

第三部分（软件设计）由主控程序、界面显示程序、音频分析程序、马达控制程序以及湿度报警程序组成。 

第四部分（电路焊接与编程）完成硬件的电路焊接，编写并上传程序。 

第五部分（组装）将PC主板、液晶显示屏、42步进电机、湿度传感器等硬件整体组装。 

第六部分（微调） 测试设备获取数据，修改并完善；乐团古筝老师和学生实测并完善功能。 

发明研究的重点：

我的作品主要有两大功能分别是调弦部分和检测湿度部分，其中调弦部分又分为3个功能点，每个功能点我都设计了至少两种方案进行讨论，通过讨论与测试，选择最优的方案，具体如下：

1、选择步进电机的依据：

速度过快的马达力量较小，调弦的时候会出现力量不足的情况。速度过慢的马达会影响调音的效率，所以要选择一个合适的马达。

2、选择拾音器的依据：

由于古筝的最低频率只有几十Hz，所以最后选择了电容式麦克风作为拾音器，经过测试具有更宽的频率输入范围。

3、选择主控的依据：树莓派在开机自动运行情况下采样率是固定数值，不满足我的使用要求，最后改成PC系统+拾音器的工作方式进行声音采集。

发明研究的难点：

在调弦过程中，从步进电机穿出的力经过软连接轴，最终到达古筝调音轴的力会减少好几倍，因此我想换一个装置用来连接发明和古筝并且力不会减小的。

发明研究的难点：

在调弦过程中，从步进电机穿出的力经过软连接轴，最终到达古筝调音轴的力会减少好几倍，因此我想换一个装置用来连接发明和古筝并且力不会减小的。

本发明使用方法、附图说明性文字：

使用时，通过软连接轴将发明与琴弦旋钮连接，在显示屏上选择对应的琴弦后弹拨琴弦，屏幕上就会显示出音的高低并自动调音。如果音过高，指针就会向左摆动，如果音过低，指针就会向右摆动，调整到中间位置时即完成调音过程。

*使用或试用效果：

发明制作完成后，把发明给了学习古筝的同学进行试用一周。通过试用，同学们发现这种方式可以很好地帮助他们节省调弦的时间，大大增加了他们练习的时间，提高了练琴的效率。

*优点：

目前普遍的调音方式是使用校音器，辨识出音偏高或偏低，然后通过手动拧扳手的方式调紧或调松琴弦，通常需要反复多次调试才能达到准确位置，甚至由于过紧导致琴弦崩断。本发明可以自动识别音准并且同时进行调音，提高调弦的效率、准确性和安全性，具有很好的实用性。

*还需进一步研究的问题：

本发明不仅适用于古筝，也适用于其他弦乐器。从功能上来讲，是非常有用的，只是目前体型略大，如何对外观做进一步改善，提高便携性，降低制造成本，使它真正成为每个乐器爱好者都能拥有的实用的产品，是我们下一步努力的方向。

作品图片

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