專利名稱：電子音樂階梯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子音樂階梯，屬于單片機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
習(xí)慣了現(xiàn)代化都市生活的人們，大多喜歡乘電梯而不愿意爬樓梯。除了是不想花時間、費體力以外，主要還是因為覺得爬樓梯非常枯燥、乏味。此設(shè)計意在使人們上下臺階時感受音樂帶來的運動快感，讓人們更加愿意選擇走樓梯而不是做電梯，既能促進身體健康，又能節(jié)省電梯消耗的能量。目前中國是世界上第二位能源生產(chǎn)國和消費國。能源供應(yīng)的增長，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供了重要的支撐，同時能源消費的快速增長，也給中國帶來了很大的考驗，全球一半的 能量由建筑物消耗。電梯作為市政建設(shè)中重要的配套設(shè)施，其耗能尤為引人關(guān)注。

實用新型內(nèi)容為解決城市生活節(jié)奏快，人們選擇電梯而部不愿走樓梯的習(xí)慣，本實用新型提供了一種電子音樂階梯，通過壓力傳感器信號的變化檢測臺階上是否有行人走過，單片機根據(jù)檢測到的信號，控制音樂階梯音符的播放。為解決上述技術(shù)問題，所述電子音樂階梯包括單片機電路、電源電路、音頻輸入電路、音頻功放電路、壓力傳感器放大電路和外部存儲器電路。其中，電源電路的輸入端與電池相接，輸出端與單片機電路的電源引腳、音頻輸入電路電源、音頻功放電路電源、傳感器檢測與放大電路電源相接，音頻輸入電路與單片機電路相接，音頻功放電路與單片機電路相接，壓力傳感器放大電路與單片機相接，外部存儲器電路與單片機電路相接。優(yōu)選SPCE061A單片機作為主控芯片。本實用新型電源電路由穩(wěn)壓芯片SPY0029、電容C1-C4和保護二級管D1、D2組成。電源正端與電容Cl、C2、Dl的正極及SPY0029的輸入端連接，SPY0029的輸出與電容C3、C4及D2的正極連接并由R1-R6引出給電路供電，各元件的負極與電源的負端連接。本實用新型音頻輸入電路由駐極話筒、電阻R7-R13和電容C5-C13組成。駐極話筒的I腳與供電電阻R8及隔離電容C6的一端連接，R8的另一端與濾波電容C5、限流電阻R7連接，電容C6的另一端與電阻RlO的一端連接，RlO的另一端與R11、C8、C9的正極連接，C8與C9的另一端連接接到AVSS1，電阻Rll與電容C7的一端連接，C7的另一端與駐極話筒的2腳連接。本實用新型音頻功放電路由芯片SPY0030、電容C13-C17、電阻R14及電位器R15組成。DACl與電位器Rpl5的I腳及高頻濾波電容C15的一端連接，DAC2接電阻R14的一端，電阻R14另一端接電容C15，接到Rpl5的3腳，Rpl5的2腳與C16連接，C16的另一端連接到芯片SPY0030的正輸入端5腳，SPY0030的7、8腳接電源VDDH及濾波電容C13、C14的正極，C13、C14的負極接地，SPY0030的3腳為電源地腳與地相連，6腳反饋到負輸入端4腳并接去耦電容C17的一端，C17的另一端接地，SPY0030的1、2腳為輸出端。[0010]本實用新型外部存儲器電路由高性能串行FLASH存儲器SPR4096、電阻R16、R17、電容C18-C20和ニ極管D3組成，芯片SPR4096的內(nèi)部電源供電引腳與I/O供電引腳VDDQ接3. 3V供電電源，VSS、VSSQ均接地，SDA引腳與電阻R16的一端相連，另一端接至單片機的P3腳，VDDI與ニ極管D3的陰極連接，D3的陽極接電源，CF7接至標(biāo)號為MEM的控制線，CF2-0均接高電平，RES接上電復(fù)位電路分別與R17的一端及C20的一端相連，R17的另ー端接電源，C20的另一端接地，時鐘引腳SCK接至單片機的P4 ロ。本實用新型壓カ傳感器放大電路由硅壓カ傳感器、集成運放LM358電阻R18-R30及電容C22、C23組成。壓カ傳感器的I腳與2腳分別接電源和地，3腳接Rpl8的2腳，Rpl8的I腳接電源，3腳接地，電容C22的兩端分別接電源和地，R23與Rp24串接于電源與地之間，滑動引腳2接R25的一端，R25的另一端接LM358的2腳，壓カ傳感器的4接至R26的一端，另一端接至LM358的3腳，R27的兩端分別接LM358的1、2腳，8腳接電源，4腳接地，R28的兩端分別接LM358的1、5腳，R30的兩端分別接LM358的6、7腳，R29 —端接地，另ー端接LM358的6腳，并由7腳輸出。本實用新型電子音樂階梯在有行人使用時會產(chǎn)生讓人愉快的音樂，使行人更傾向于使用電子音樂階梯而不是電梯，從而起到節(jié)約能源的作用，另外電子音樂階梯可起到健身的作用。

圖I為本實用新型的原理框圖圖2為本實用新型電源電路圖圖3為本實用新型音頻輸入電路圖圖4為本實用新型音頻功放電路圖圖5為本實用新型外部存儲器電路圖圖6為本實用新型壓カ傳感器放大電路圖
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型進ー步說明音樂階梯每個臺階都裝有壓カ傳感器，通過壓カ傳感器信號的變化，來檢測臺階上是否有行人走過，壓カ傳感器通過放大電路，將信號放大并與單片機相接，單片機根據(jù)檢測到的信號，控制音樂階梯音符的播放。根據(jù)設(shè)計要求，選用SPCE061A單片機作為主控芯片，由于這顆芯片是SOC使用較少的外圍器件就實現(xiàn)最小系統(tǒng)，配合語音函數(shù)庫可以實現(xiàn)語音功能，可靠性好且易于擴展，而且低功耗。圖I為本實用新型的原理框圖，壓カ傳感器用于檢測臺階上是否有行人走過，放大電路將壓カ傳感器的信號進行放大。SPCE061A單片機作為主控芯片,根據(jù)放大電路傳輸過來的信號的大小來控制音樂階梯琴聲的播放。檢測到的壓カ大，就播放重音，檢測到的壓、力小，就播放輕音，外部存儲器內(nèi)存放事先錄好的鋼琴聲音。當(dāng)有多人在臺階上行走時，每個臺階就會不斷的產(chǎn)生不同的音符，不同的音符的產(chǎn)生，就會演奏出美妙的音樂。圖2為本實用新型電源電路圖，電源電路模塊分析直流5V電源經(jīng)過SPY0029后產(chǎn)生3. 3V電壓給整個系統(tǒng)供電。SPY0029用CMOSエ藝，具有靜態(tài)電流低、線性調(diào)整出色等特點。圖中的VDDH3為單片機的輸入輸出引腳I/O供電，VDD是數(shù)字電源，￥00_八是模擬電源。VSS是數(shù)字地，AVSSl是模擬地，AVSS2是音頻輸出電路的地線。圖3為本實用新型音頻輸入電路圖，圖中的VMIC是提供麥克風(fēng)的電源，AVSSl是系統(tǒng)的模擬地，AGC是語音輸入自動增益控制引腳，MICP是麥克風(fēng)輸入的正向輸入腳，MICN是麥克風(fēng)輸入的負向輸入腳，MICOUT第一運放的輸出腳，OPI是第二運放的輸入腳。圖4為本實用新型音頻功放電路圖，圖中使用SPY0030功放，與LM386相比，具有工作電壓范圍寬，輸出功率大等優(yōu)點。圖5為本實用新型外部存儲器電路圖，SPR4096模塊為一外擴串行FLASH存儲芯片，3. 3V供電，分為256個扇區(qū)，每個扇區(qū)為2K-byte。還內(nèi)置了一個4KX8bit的SRAM。 SPR4096按串行接口模式工作，要把CF2-0均接高電平，CF7為低電平時選中FLASH，高電平是選中SRAM，R16為通訊限流電阻，D3為電源保護二級管，防止電源接反損壞內(nèi)部電路，SCK、SDA為數(shù)據(jù)傳輸線，分別為時鐘線和數(shù)據(jù)線，用于寫入和讀數(shù)據(jù)。圖6為本實用新型壓力傳感器放大電路圖，電路由硅壓力傳感器把壓力轉(zhuǎn)換成電信號并放大整形，由于信號的微弱，所以經(jīng)由LM358構(gòu)成的兩極電壓放大后有LM358的7腳輸出，改變Rpl7可以調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓，使電路在傳感器不受壓力時輸出為0，R25及R28為反饋電阻，電容C22、C23均為濾波電容，當(dāng)壓力傳感器受到壓力作用時，電橋失去平衡，3電的電壓與4電不相等，由于3點電壓被Rpl7固定，所以電壓差將由4點輸出，經(jīng)LM358線性放大后將壓力信號輸出。
權(quán)利要求1.電子音樂階梯，由單片機電路、電源電路、音頻輸入電路、音頻功放電路、壓力傳感器放大電路和外部存儲器電路組成，其特征在于，電源電路的輸入端與電池相接，輸出端與單片機電路的電源引腳、音頻輸入電路電源、音頻功放電路電源和傳感器檢測與放大電路電源相接，音頻輸入電路與單片機電路相接，音頻功放電路與單片機電路相接，壓力傳感器放大電路與單片機相接，外部存儲器電路與單片機電路相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述電子音樂階梯，其特征在于，選用單片機SPCE061A作為主控芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述電子音樂階梯，其特征在于，所述電源電路由穩(wěn)壓芯片SPY0029、電容C1-C4和保護二級管Dl、D2組成；電源正端與電容Cl、C2、Dl的正極及SPY0029的輸入端連接，SPY0029的輸出與電容C3、C4及D2的正極連接并由R1-R6引出給電路供電，各元件的負極與電源的負端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述電子音樂階梯，其特征在于，所述音頻輸入電路由駐極話筒、電阻R7-R13和電容C5-C13組成；駐極話筒的I腳與供電電阻R8及隔離電容C6的一端連接，R8的另一端與濾波電容C5、限流電阻R7連接，電容C6的另一端與電阻RlO的一端連接，RlO的另一端與R11、C8、C9的正極連接，C8與C9的另一端連接接到AVSSl，電阻Rll與電容C7的一端連接，C7的另一端與駐極話筒的2腳連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述電子音樂階梯，其特征在于，所述音頻功放電路由芯片SPY0030、電容C13-C17、電阻R14及電位器R15組成；DAC1與電位器Rpl5的I腳及高頻濾波電容C15的一端連接，DAC2接電阻R14的一端，電阻R14另一端接電容C15，接到Rpl5的3腳，Rpl5的2腳與C16連接，C16的另一端連接到芯片SPY0030的正輸入端5腳，SPY0030的7、8腳接電源VDDH及濾波電容C13、C14的正極，C13、C14的負極接地，SPY0030的3腳為電源地腳與地相連，6腳反饋到負輸入端4腳并接去耦電容C17的一端，C17的另一端接地，SPY0030的1、2腳為輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述電子音樂階梯，其特征在于，所述外部存儲器電路由高性能串行FLASH存儲器SPR4096、電阻R16、R17、電容C18-C20和二極管D3組成，芯片SPR4096的內(nèi)部電源供電引腳與I/O供電引腳VDDQ接3. 3V供電電源，VSS、VSSQ均接地，SDA引腳與電阻R16的一端相連，另一端接至單片機的P3腳，VDDI與二極管D3的陰極連接，D3的陽極接電源，CF7接至標(biāo)號為MEM的控制線，CF2-0均接高電平，RES接上電復(fù)位電路分別與R17的一端及C20的一端相連，R17的另一端接電源，C20的另一端接地，時鐘引腳SCK接至單片機的P4 口。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述電子音樂階梯，其特征在于，所述壓力傳感器放大電路由硅壓力傳感器、集成運放LM358電阻R18-R30及電容C22、C23組成；壓力傳感器的I腳與2腳分別接電源和地，3腳接Rpl8的2腳，Rp 18的I腳接電源，3腳接地，電容C22的兩端分別接電源和地，R23與Rp24串接于電源與地之間，滑動引腳2接R25的一端，R25的另一端接LM358的2腳，壓力傳感器的4接至R26的一端，另一端接至LM358的3腳，R27的兩端分別接LM358的1、2腳，8腳接電源，4腳接地，R28的兩端分別接LM358的1、5腳，R30的兩端分別接LM358的6、7腳，R29 一端接地，另一端接LM358的6腳，并由7腳輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種電子音樂階梯音樂階梯的每個臺階設(shè)置成不同的音符，每個臺階都裝有壓力傳感器，當(dāng)有行人走過臺階時，單片機檢測到壓力傳感器產(chǎn)生的信號，如果檢測到的信號比較強，音樂階梯產(chǎn)生的音符聲音就比較大，如果檢測到的信號比較弱，音樂階梯產(chǎn)生的音符聲音就比較小。當(dāng)有多人在臺階上行走時，每個臺階就會不斷的產(chǎn)生不同的音符，不同音符的產(chǎn)生，就會演奏出美妙的音樂。
文檔編號G10H1/00GK202519900SQ20122010628
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者劉叔軍, 朱培逸, 毛麗民, 高玨 申請人:常熟理工學(xué)院