[发明专利]基于FFT音频处理的自动电子调音器及其自动调音方法

权利要求书

1.一种基于FFT音频处理的自动电子调音器，其特征在于：包括：

音频信号预处理电路，采集待调音弦乐器的声音信号并转换为电信号，对其进行预处理，将预处理得到的信号输出到频率比对模块；

频率比对模块，采用STC15F2K60S2单片机，将音频信号预处理电路得到的信号经过A/D转换后，进行数据的处理，该处理包括通过傅立叶变换完成时域到频域的转换，滤除高次谐波和噪声，测量出待调音弦乐器的基波频率；将该基波频率与标准空弦频率比较，判断出步进电机下一次的转动方向，直到所测基波频率达到标准空弦频率误差范围内；

电机控制模块，通过驱动芯片驱动，使步进电机带动待调音弦乐器的琴弦转动，从而实现调音；

所述音频信号预处理电路的信号输入端接收待调音弦乐器的音频信号，所述音频信号预处理电路的信号输出端与频率比对模块的信号输入端相连，所述频率比对模块的信号输出端与电机控制模块的信号输入端相连，电机控制模块内的步进电机通过联轴器与待调音弦乐器的弦轴相连。

2.根据权利要求1所述的基于FFT音频处理的自动电子调音器，其特征在于：所述音频信号预处理电路包括：

咪头采集电路，用于采集待调音弦乐器的实时音频信号，并将音频信号转化为电信号；

放大电路，用于放大咪头采集电路的输出电信号来匹配STC15F2K60S2单片机的输入电平；

咪头采集电路的输入端采集待调音弦乐器的实时音频信号，咪头采集电路的输出端与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与STC15F2K60S2单片机的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的基于FFT音频处理的自动电子调音器，其特征在于：所述电机控制模块采用L298N电机驱动芯片，其5、7、10、12引脚接音频信号预处理电路的信号输出端，其6、11引脚接+5V电源，其8、1、5 引脚接地，其2、3、13、14引脚接步进电机。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于FFT音频处理的自动电子调音器的自动调音方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）启动调音器，连接联轴器与待调音弦乐器的弦轴，用户拉响待调音弦乐器的琴弦，音频信号预处理电路采集琴弦的音频信号并进行放大处理后输入频率比对模块；

（2）频率对比模块将音频信号预处理电路得到的信号经过A/D转换后，进行数据的处理，该处理包括通过傅立叶变换完成时域到频域的转换，滤除高次谐波和噪声，测量出待调音弦乐器的基波频率；将该基波频率与标准空弦频率比对，根据对比结果，输出控制信号控制步进电机正/反转带动待调音弦乐器的弦轴，调节琴弦松紧，实时跟踪，直至采集的音频信号基波频率置于标准空弦频率误差允许的区间内。

5.根据权利要求4所述的自动调音方法，其特征在于：所述频率对比模块的频率比对方法具体如下：经过A/D转换后，进行数据的处理，该处理包括通过傅立叶变换完成时域到频域的转换，滤除高次谐波和噪声，测量出待调音弦乐器的基波频率；将该基波频率与标准空弦频率进行比较，若所测基波频率小于标准空弦频率且差值超过0.5Hz，则调用电机正转程序使步进电机正向转动，从而拉紧琴弦，频率逐渐增大；若所测基波频率大于标准空弦频率且差值超过0.5Hz，则调用电机反转程序使步进电机反向转动，从而放松琴弦，频率逐渐减小；当所测基波频率处在标准空弦频率上下0.5Hz区间内时，则调用电机停转程序使步进电机停止转动，调节工作完成。