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基于Labview压力电子琴的设计作者：杜鸣笛何淑珍来源：《科技资讯》2017年第17期摘要：该文采用Labview软件设计了压力电子琴。
利用惠斯通电路原理设计外部压力系统，对输出电压进行放大，采用DAQ数据采集通道来采集该系统所感应压力机械信号成比例的电压信号。
采集的数据在内部进行处理后，实现压力的变化引起输出音调的变化。
关键词：电子琴压力惠斯通中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（b）-0097-03Labview是一种较先进的工业标准图形化用于编程的工具，是1986年美国国家仪器公司提出的一个概念，是计算机辅助测试（CAT）行业的一项非常重要的技术。
同时它也有一些强大的基本功能，包括一些程序调试工具，如单步执行等。
运用虚拟仪器技术设计，思路清晰，编程、调试和功能十分简单。
关于电子琴的发展，不同的科研人员采用不同的方法。
如：付梦婷用VHDL语言设计了一个产生88个电子琴琴音的数字电路。
王江伟设计了一种激光虚拟电子琴的工作原理和制作过程，通过红外手指定位技术来确定按键，控制音响部分发出相应的声音。
钟秀媚设计采用硬件电路与软件程序相结合的方式，设计的思路是采用一个模拟键盘，由超声波来测定手的位置，测定后数据反馈给FPGA处理模块，内部处理结束后输出对应的频率，再由扬声器进行播放。
王杰等采用嵌入式开发板设计了一个电子琴，电子琴采用触摸式液晶屏按键，由按键来控制脉冲宽度调制波形进行演奏，不同的音符会使得LED灯有不同的闪烁方式，另外还能播放预置歌曲。
王洋设计以AT89S52单片机作为系统核心控制器，通过外部硬件电路的实现和软件的设计，最终实现电子琴的演奏、播放功能。
张国华采用软件的方式，设计的思路是采用前面板设计模拟琴键，程序则负责在有琴键按下的时候，播放对应频率的音乐。
1 压力电子琴程序流程压力电子琴程序流程图如图1所示。
首先电压信号产生和放大；再采用DAQ采集放大的电压信号；然后就是一个多重判断，根据电压大小所在的范围来给y赋不同的值。
基于LabVIEW可弹奏电子琴的设计【摘要】本文主要阐述利用LabVIEW软件实现可弹奏电子琴的设计，通过对声音的频率设置，以及LabVIEW中的常用编程控件，来实现电子琴发声，本设计能实现电子琴基本演奏功能，调试效果较好。
【关键词】LabVIEW；可弹奏电子琴；生成安装软件LabVIEW是由美国国家仪器公司（NI）创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具，它是一种基于图形化的、用图标代替文本行创建应用程序的计算机编程语言，通常称为G语言。
LabVIEW采用的是数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。
[1]目前市场上的电子琴都比较昂贵，利用LabVIEW编程能够简单又方便地实现其弹奏功能，当然本设计对于实现高真电子琴模拟还有一段距离。
1.可弹奏电子琴的原理音乐是由音符和节拍组成，而不同的音符是由相应的频率振动产生。
本次设计的电子琴是由36个琴键所构成，包含有高音、中音、低音的音阶以及半音阶共同组成，也就是所谓的黑键跟白键。
基于LabVIEW的可弹奏电子琴主要以软件实现弹奏功能：每按下一个琴键，扬声器播放对应频率声音。
bVIEW介绍在一个虚拟仪器VI的开发过程中，主要利用模板创建和运行程序。
操纵模板共有三类：工具模板、控件模板和函数模板。
创建一个完整的VI程序主要分为以下三步：（1）创建前面板。
前面板模仿了实际仪器的操作面板，它主要由控件构成，是程序与用户交流的窗口，用于设置输入数值和观察输出量。
（2）创建程序框图。
程序框图由函数节点、端口和数据连线组成。
从前面板切换到程序框图窗口，会看到与前面板对象对应的端口，根据需要在函数模板中找到所需的节点，并将节点图标放置到框图程序窗口。
用数据连线将这些端口和节点的图标连接起来，形成一个完整的框图程序。
（3）创建图标。
一个虚拟仪器的图标/连接端口就像一个图形（表示某一虚拟仪器）的参数列表。
这样，其它的虚拟仪器才能将数据传输给子仪器。
设计制作数码世界 P.150基于LabVIEW的多功能电子琴设计黄俊华 刘富成 西北农林科技大学摘要：本文研究设计了一种基于LabVIEW的多功能电子琴，该虚拟电子琴有四个主要的功能：鼠标点击虚拟琴键演奏、键盘控制演奏、显示电子琴谱和播放钢琴曲，文中阐述了这四个功能的设计思路与编程实现。
关键词：LabVIEW 电子琴 多功能引言LabVIEW软件是由美国国家仪器公司（NI）开发的一种功能强大的虚拟仪器和数据处理分析软件，它采用图形化的编程语言——G 语言。
LabVIEW采用数据流的编程方式，程序的执行顺序由数据流向决定，它自带的函数库可用于数据采集、串行设备的控制、数据分析和显示等。
目前市场上的电子琴种类繁多、功能强大，但价格比较高昂，另外，电子琴的体积较大，占用空间较多，而利用LabVIEW编程设计的虚拟电子琴操作简单、使用方便，不占用室内空间，可在一定程度上满足人们对音乐弹奏的需求，供人们娱乐。
一、电子琴概述电子琴，又称电子合成器，属于电子乐器类，其发音音量可以自由调节，音域较宽，和声多样，表现力极其丰富。
电子琴还可以模仿多种音色，甚至可以奏出常规乐器所无法发出的声音（如合唱声，风雨声等）。
另外，电子琴在独奏时，还可随意配上类似打击乐音响的节拍伴奏，适合于演奏节奏性较强的现代音乐。
目前，电子琴主要分为玩具型电子琴、家庭型电子琴和演奏型电子琴。
二、系统设计本文研究设计的基于LabVIEW的电子琴是由36个琴键所构成，包含高音、中音、低音的音阶以及半音阶，也就是人们常称的白键和黑键。
该设计满足了人们对电子琴音阶的基本需求，能演奏绝大多数的歌曲。
参考实际的电子琴的功能，拟设计的基于LabVIEW的电子琴由四个主要的功能模块组成，它们分别是：虚拟电子琴键（鼠标点击）、虚拟电子琴键（键盘控制）、电子琴谱、播放钢琴曲。
根据设计的功能规划，得到系统结构如图1所示。
图1 系统结构图根据设计的基于LabVIEW的电子琴的功能规划，设计好后的电子琴的前面板如图2所示。
基于LabVIEW的乐器数字调音系统作者：胡奕明黄志刚肖雷蕾徐瑞阳来源：《现代电子技术》2013年第06期摘要：该系统采用虚拟仪器思想，利用基于图形化的编程软件LabVIEW开发了乐器数字调音系统。
主要内容包括模拟钢琴，钢琴及吉它音频的基频检测，音频的采集和存储、音频的参数测量、音频的谱分析及图形化显示等内容。
该系统利用LabVIEW中NI模块通过搭积木式编程方法实现了对钢琴和吉它2种乐器的音准调音。
实现钢琴模拟调律过程，满足实际吉它调音的需要。
关键词： LabVIEW；虚拟仪器；模拟钢琴；乐器调音；基频检测中图分类号： TN919⁃34； TM935 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）06⁃0141⁃040 引言钢琴和吉它是人们喜闻乐见的乐器，其共同的特点是它们的琴弦都具有金属的延展性，使用过一段时间后其音准会发生变化，从而要周期性地对钢琴和吉它进行调律（调音）。
此类乐器特别是钢琴的调音，传统上都是由专业调音师来完成的。
随着电脑技术的发展，寻求一种科学的，普通人可以掌握的调音工具已经受到广泛的关注。
本文应用EPMC⁃505C嵌入式平台，设计的乐器数字调音系统可以使钢琴和吉他的调音变得简单而有趣。
通过该系统用户可以准确地判断出音准是否有偏差，快速完成调音。
另外，本设计作品参加了2012全国大学生电子设计竞赛嵌入式大赛（获三等奖），为了满足现场演示需要，系统中还设计了模拟钢琴，用以模拟钢琴调音的全过程。
1 系统组成与功能1.1 系统组成本乐器数字调音系统可实现钢琴模拟调律过程，并可完成实际吉它调音的任务。
1.2 系统功能1.2.1 模拟钢琴（1）按键发音（音高可调）；（2）琴键变色；（3）声卡、音箱输出。
1.2.2 音频信号处理（1）音阶校准功能：提取信号基音频率，与标准音阶信号对比，实现音阶校准。
并通过表头显示差别；（2）频谱分析图功能；（3）示波器功能。
2 基音频率检测原理乐器调音系统的核心问题是乐音信号的基音频率检测（基频检测），通过检测乐音的基频，比对标准频率，从而判断钢琴和吉它的音准。
236 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering单片机技术• SCM Technology【关键词】简易钢琴 单片机 蓝牙通讯 红外感应1 引言智能机器人是一个集多功能于一体的控制系统，而音乐机器人是通过研发者写入控制程序，能够实现自动演奏音乐的一类仿真机器。
本设计以单片机为控制核心，通过驱动步进电机和电磁铁实现2-3种敲击木琴的演奏模式，即基于传感器的手动即时演奏、基于蓝牙通讯的手机APP 的片段演奏、基于单片机的整曲演奏。
2 装置硬件设计简易钢琴装置的设计需要单片机、步进电机、步进电机驱动、红外传感器模块、蓝牙模块、开关电源、限位开关、电磁铁、继电器模块、小木槌和木琴等器件。
简易钢琴的硬件控制框图如图1所示。
2.1 简易钢琴装置器件的选择（1）根据简易钢琴装置控制系统小巧轻便的特点，考虑到系统控制功能的实现情况，选择STC89C52RC 单片机作为装置的主控芯片。
（2）电机主要用来带动木锤作平行于琴键的定位运动，需要能准确启、停，且要求运行平稳。
本设计根据这些要求选择步进电机42BYG 进行驱动，选用TB6600步进电机驱动器，实现正反转控制和速度控制。
（3）电磁铁在本装置中用来控制木锤的上下敲击动作，选择Makeblock 公司的一款电磁铁；另外还给电磁铁配备了继电器模块实现单片机对电磁铁的控制。
（4）手指检测传感器用来检测到手指落下的位置并能发送给单片机从而驱动木锤敲击实际的键盘，要具有一定的抗干扰能力和较高的灵敏度，选择7组红外单向反射式传感器，有效距离2cm-30cm 可满足设计所需，可通过基于单片机和蓝牙通讯的简易钢琴控制装置设计文/宋雨露 朱清慧调整电位器旋钮改变检测距离。
（5）根据要求要实现通过手机虚拟键盘弹奏钢琴并由蓝牙模块发送给单片机，从而控制钢琴自动演奏。
选择一款常用的HC-05蓝牙模块作为地面通讯站。
清华大学基于LABVIEW钢琴界面设计课程名称： LABVIEW程序设计题目： LABVIE钢琴界面设计系统院系：计算机学院组名：张大伟*员：***授课教师：***日期：2018年 6 月10 日本实验是基于LABVIEW软件及mySQL制作的按键钢琴设计内容摘要整个装置可以完成实时弹奏，实时记录弹奏乐谱；还可以按照先前记录下来的乐谱播放钢琴曲。
系统界面采用了拟物化的设计风格，古风字体，后现代化的虚拟按键。
设计总体思想是利用mySQL的8个数字I/O通道作为琴键输入，通过LABVIEW编程合成出波形数据，经过D/A变换后通过Audio Out端口放大输出的。
关键词：LabVIEW mySQL 按键钢琴拟物化第一章虚拟钢琴设计的目的与意义LABVIEW在测控领域的应用非常广泛。
有别于其他编程语言其特点、应用大致可分为如下几个方面：测试测量：LABVIEW最初就是为测试测量而设计的，因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。
经过多年的发展，LABVIE 在测试测量领域获得了广泛的承认。
至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LABVIEW驱动程序，使用LABVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。
同时，用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LABVIEW工具包。
这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。
有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完整的测试测量应用程序。
快速开发：根据笔者参与的一些项目统计，完成一个功能类似的大型应用软件，熟练的LABVIEW程序员所需的开发时间，大概只是熟练的C程序员所需时间的1/5左右[1]。
所以，如果项目开发时间紧张，应该优先考虑使用LABVIEW，以缩短开发时间。
仿真：LABVIEW包含了多种多样的数学运算函数，特别适合进行模拟、仿真、原型设计等工作。
在设计机电设备之前，可以先在计算机上用。
虚拟仪器技术及应用--基于LabVIEW的便携式按键钢琴班级：姓名：学号：成绩：一、设计要求：基本功能要求：便携式按键钢琴思路: 利用myDAQ的8个数字I/O通道作为琴键输入，通过LabVIEW编程合成出所需频率的声音，经过D/A变换后通过Audio Out端口放大输出。
程序中通过设置不同的谐波组合可以最终混合出不同乐器的音色。
说明：除了数字I/O的信号采集和模拟信号输出之外，这个题目的主要工作在软件方面的数字信号处理与合成（比如，如果同时按下两个按键，出来的效果应该是两个音的叠加；同时还要考虑针对不同乐器不同音色所对应增加的谐波比例）。
软件上还可以增加其他功能，例如可以选择将PC音频输出的音乐通过myDAQ的Audio In端采集后增加混音或重低音效果等然后再通过Audio Out端播放出来。
在硬件方面，可以扩展的一些工作包括琴键输入开关的毛刺滤除电路设计、音频输出后再做一级放大电路等。
由于myDAQ只有8个数字I/O端口，因此只能做一个八音阶。
衍生功能要求：便携式曲目练习器思路：播放一首歌曲的同时，在PC界面上显示乐谱（或者当前的音阶和拍长），练习者需要按下对应的按键，这些按键连接到myDAQ的数字I/O端口，从而计算机可以判断是否正确，乐曲结束后根据按键的正确性和节奏的正确性给于相应评分。
说明：本题目硬件与上一题目基本相同，在练习时可以播放原有旋律，同时记录练习者的按键顺序和时长，合成成乐声在练习结束后播放，并与原旋律比较。
相比上一题目，需要在软件中记录数字键输入的顺序和时长。
此外，可以设置不同的难度级别。
本程序功能规划：根据已有的功能要求，我们需要制定一下我们电子琴程序的方向，究竟要做到什么地步，要做哪些功能，经过小组内的讨论，以及与指导老师的交流，再就是根据我们目前对MyDaq以及LabView的掌握情况，我们制定了如下的具体要求：1.图形界面模块：一个非常形似电子琴的图形界面，做到界面整洁美观，有区分度，交互通俗易懂2.发声模块：电子琴的基本发声功能，做到不同音调，音色，音量3.控制方式模块：做到能用鼠标，键盘和基于MYDAQ的机械按键控制4.扩展模块：①曲目练习器模块：考虑到现有设备的局限性以及知识的局限性，我们现在把曲目练习模块简化为：通过文件IO读取歌曲TXT曲谱，根据曲谱控制钢琴的按键的变色从而作为演奏提示，最后不考虑节奏只考虑曲谱声调的正确率做打分。
LABVIEW虚拟实验系统的设计期末大作业报告题目：简易虚拟钢琴的制作学院：信息与通信工程学院班级：##########姓名: $$$$$$学号：########序号：##2012年12月25日一、基本介绍：此次期末大作业我做的是简易虚拟钢琴，所实现的功能主要是高中低21个音的弹奏，弹奏方式上实现了鼠标点按弹奏和用电脑键盘弹奏。
以下是程序的主界面：二、程序基本框图：三、程序的关键设计点：1、程序界面：背景和文字：使用Photoshop制作。
如下图：●琴键：使用LABVIEW确定按键，自定义颜色形状形成。
2、发音原理：由于我已经准备好各个音符的声音文件，所以可以直接使用播放声音文件VI直接播放声音。
播放声音文件VI声音输出清零VI具体使用方式如下：说明：向播放声音文件VI输入声音文件绝对路径，然后再在后面接上声音输出清零VI，其作用是使设备停止播放音频，清空缓存，任务返回至默认状态，并清除与任务相关的资源。
简单来说就是为了使每个音符的发声时间长度一致。
实验中我是把以上整个发音结构作为一个基本单元使用的，以下用到这个结构的地方，我简称它为发音程序。
3、鼠标点按弹奏功能：●琴键设置：琴键采用的是确定按钮，白键的属性设置：黑键的属性设置：它们的机械动作均为保持转换直到释放。
● 琴键布局完成后，将它们与程序框图相关联：如右图，建立一个事件结构：其作用：包括一个或多个子程序框图或事件分支，结构执行时，仅有一个子程序框图或分支在执行。
事件结构可等待直至事件发生，并执行相应条件分支，处理该事件。
假如琴键名为C ，那么在事件结构里添加C 的鼠标按下事件，一旦C 按下，就发出对应音乐，实现弹奏。
●将以上方法应用到每个按键，就实现了所有音符的弹奏。
C 音的发音程序4、键盘弹奏功能：还是以上的事件结构，再添加一个“键按下”的事件：当键盘上任意键按下时就启动事件框内的程序，程序负责查找哪个按键被按下，然后确定按下的琴键，并播放按键音。
虚拟仪器技术及应用--基于LabVIEW的便携式按键钢琴班级：姓名：学号：成绩：一、设计要求：基本功能要求：便携式按键钢琴思路: 利用myDAQ的8个数字I/O通道作为琴键输入，通过LabVIEW编程合成出所需频率的声音，经过D/A变换后通过Audio Out端口放大输出。
程序中通过设置不同的谐波组合可以最终混合出不同乐器的音色。
说明：除了数字I/O的信号采集和模拟信号输出之外，这个题目的主要工作在软件方面的数字信号处理与合成（比如，如果同时按下两个按键，出来的效果应该是两个音的叠加；同时还要考虑针对不同乐器不同音色所对应增加的谐波比例）。
软件上还可以增加其他功能，例如可以选择将PC音频输出的音乐通过myDAQ的Audio In端采集后增加混音或重低音效果等然后再通过Audio Out端播放出来。
在硬件方面，可以扩展的一些工作包括琴键输入开关的毛刺滤除电路设计、音频输出后再做一级放大电路等。
由于myDAQ只有8个数字I/O端口，因此只能做一个八音阶。
衍生功能要求：便携式曲目练习器思路：播放一首歌曲的同时，在PC界面上显示乐谱（或者当前的音阶和拍长），练习者需要按下对应的按键，这些按键连接到myDAQ的数字I/O端口，从而计算机可以判断是否正确，乐曲结束后根据按键的正确性和节奏的正确性给于相应评分。
说明：本题目硬件与上一题目基本相同，在练习时可以播放原有旋律，同时记录练习者的按键顺序和时长，合成成乐声在练习结束后播放，并与原旋律比较。
相比上一题目，需要在软件中记录数字键输入的顺序和时长。
此外，可以设置不同的难度级别。
本程序功能规划：根据已有的功能要求，我们需要制定一下我们电子琴程序的方向，究竟要做到什么地步，要做哪些功能，经过小组内的讨论，以及与指导老师的交流，再就是根据我们目前对MyDaq以及LabView的掌握情况，我们制定了如下的具体要求：1.图形界面模块：一个非常形似电子琴的图形界面，做到界面整洁美观，有区分度，交互通俗易懂2.发声模块：电子琴的基本发声功能，做到不同音调，音色，音量3.控制方式模块：做到能用鼠标，键盘和基于MYDAQ的机械按键控制4.扩展模块：①曲目练习器模块：考虑到现有设备的局限性以及知识的局限性，我们现在把曲目练习模块简化为：通过文件IO读取歌曲TXT曲谱，根据曲谱控制钢琴的按键的变色从而作为演奏提示，最后不考虑节奏只考虑曲谱声调的正确率做打分。
基于LabVIEW的电子琴的设计摘要随着电子计算机的不断发展，以及软件开发技术的日新月异，电子计算机在数据的实时分析和处理，现实存贮等方面的优势与传统仪器相比越来越明显，随着计算机性价比的不断提升，传统仪器价格又高居不下，加上传统仪器的功能单一，发展虚拟仪器已经成为一个不可阻挡的历史潮流。
在20世纪80年代，美国国家仪器公司(NI)最早提出了虚拟仪器的概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。
而虚拟仪器的设计，需要图形化的开发环境LabVIEW。
本文讲解了基于LabVIEW的电子琴的设计，通过对声音的频率设置，以及LabVIEW中的常用编程控件，来实现电子琴发声，本程序能实现电子琴基本演奏功能，还有音乐播放功能。
关键词：虚拟仪器，LabVIEW，电子琴Electric Piano Design Based on LabVIEWAbstractWith the rapid development of computer technology and software development technology, the advantagement of the computer in analyzing, processing, displaying, storing the data becomes more and more obvious. At the same time, developing virtual instrument has become an irresistible trend of history along with high cost performance of computer, high price of traditional instruments and the single function of the traditional instruments. In this environment, the American NI company firstly began to the study of the virtual oscilloscope; and then launched a plat for the LabVIEW.This thesis designs a set of virtual oscilloscope based on the basic structure of the virtual instrument and related knowledge of signal processing in author's procession. It analyzes the definition, structures and trend of development of the virtual instrument. It introduces the basic knowledge related with virtual oscilloscope, which is Fourier transform. Virtual instrument is composed of hardware and software in two parts. This thesis introduces the hardware simply, but studies the software at full length. Based on the study of the two parts of the virtual instrument, the author designs the spectrum analysis module, memory module, display module and measurement module.Key Words: Virtual Instrument, LabVIEW, Electronic piano目录第1章绪论 01.1 电子琴的特色 01.2 电子琴的构成 01.3 电子琴的发展 (1)1.4 产品优势 (1)1.5 电子琴的意义 (1)第2章系统软件的开发平台LabVIEW简介 (1)2.1 LabVIEW的基本概述 (3)2.2 LabVIEW的模板分析 (5)2.2.1工具模板 (6)2.2.2 控件选板 (7)2.2.3 函数选板 (8)第3章电子琴的软件设计 (10)3.1 设计任务 (10)3.2 单按键发声 (10)3.3 电子琴设计 (12)3.4 播放声音文件 (15)第4章打包生安装文件 (18)总结 (28)参考文献 (30)致谢 (31)第1章绪论1.1 电子琴的特色电子琴又称作电子键盘，属于电子乐器，发音音量可以自由调节。
对象调整和移动Shift-click 选择多个对象，在现有选择的基础上添加对象(方向键) 以一个像素为单位移动所选对象Shift- 以几个像素为单位移动所选对象Shift-click （拖动对象）在水平或垂直方向上移动对象Ctrl-click （拖动对象）复制所选对象Ctrl-Shift-click （拖动对象）复制所选对象并在水平或垂直方向上移动Shift-调整大小调整对象大小，并保持纵横比不变Ctrl-调整大小调整对象大小，并保持中心不变Ctrl-用鼠标拖曳出矩形在前面板或程序框图上扩大工作区空间Ctrl-A 选择前面板或程序框图上的所有对象Ctrl-Shift-A 执行上一次的“对齐对象”操作Ctrl-D 执行上一次的“分布对象”操作双击活动区空白处当打开“自动工具选择”时，将在前面板或程序框图上放置一个自由Ctrl-鼠标滑轮在Case, Event或Stacked Sequence structure中翻看各级子程序用键盘按键操作前面板/程序框图Ctrl-E 显示前面板或程序框图Ctrl-# 启动或关闭“对齐网格”功能。
Ctrl-/ 在法文键盘上，按<Ctrl-">键；Ctrl-T (Mac OS) 按住<Command->键。
Ctrl-F 最大化窗口或恢复窗口大小Ctrl-G 平铺前面板和程序框图窗口Ctrl-Shift-G 查找对象或文本Ctrl-Shift-F 查找对象或文本的下一个实例Ctrl-Tab 查找对象或文本的上一个实例Ctrl-Shift-Tab 显示Search Results窗口Ctrl-Shift-N 切换LabVIEW窗口Ctrl-I 反向切换LabVIEW窗口Ctrl-L 显示Navigation窗口Ctrl-Y 显示VI Properties对话框用键盘按键操作VI层次结构窗口Ctrl-D 刷新窗口Ctrl-A 显示窗口中所有VICtrl-单击VI 显示所选VI中的所有子VI和节点Enter 查找下一个符合搜索条件的节点Shift-Enter 查找上一个符合搜索条件的节点基本编辑操作Ctrl-Z 撤销上次操作Ctrl-Shift-Z 重复上次操作Ctrl-X 剪切对象Ctrl-C 复制对象Ctrl-V 粘贴对象文件操作Ctrl-N 新建VICtrl-O 打开现有VICtrl-W 关闭VICtrl-S 保存VICtrl-P 打印窗口Ctrl-Q 退出LabVIEW工具和选板Ctrl 转换到下一个常用工具Shift 转换到定位工具在活动区空白处按转换到滚动工具Ctrl-Shift空格键在最常用的两个工具间转换Shift-Tab 打开“自动工具选择”功能Tab 单击Automatic Tool Selection按钮关闭“自动工具选择”功能后，轮流选择最常用的四个工具。
本栏目责任编辑：梁书计算机工程应用技术一款便携式启蒙电子钢琴的设计与实现田伟，李玲香，潘学文（湖南科技学院电信与信息工程学院，湖南永州425199）摘要：针对新手刚接触电子钢琴无法看懂五线谱，上手较为困难而易失去学习兴趣。
该文在传统电子钢琴基础上，琴谱的部分则应用Qt 技术来搭建界面，并将钢琴五线谱的每个发音转换成开发板中每个按键的位置得到简化琴谱。
简化后的琴谱在开发板上显示出来的12个按键，正好对应简易琴谱上的每一个音。
这样，无论什么基础的人都可以对照显示屏的琴谱，顺利弹奏出完整美妙的钢琴曲。
此外，该文电子钢琴是在S5p6818开发板上实现的，携带方便而不占用大量空间资源。
关键词：电子钢琴；S5p6818；TFTP ；线程中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2021)15-0212-03开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：1背景据调查分析，人们多数人认为自身会一种甚至多种乐器，会让自己在社会中有更好的发展，更好地表现自己,现在越来越多的家长热衷于青少年对乐器的学习和培养。
图1爱好乐器年龄阶段调研分析图2会乐器是不是自己的加分项2019年初，卡西欧推出新一代轻薄便携带的电钢琴，PX,CDP,EP 系列[1]。
该系列电子琴虽然在体积有所改观，但出门携带仍有困难，而且价格不菲。
其后，在针对电子钢琴体积大，价格贵的问题，一些钢琴制造商们又推出了可折叠式的电钢琴，相比于传统的电子钢琴来说，其体积大大减小，价格也相对实惠，但折叠式电子钢琴折叠后，仍然存在不便于随身携带和占用空间的问题。
比如一些大学生对电子钢琴比较感兴趣的就不能在宿舍随时拿出，随时弹奏。
如今，基于C++的电子钢琴，相比于前几代的钢琴系列，轻巧便携，价格实惠。
2系统总体设计本文系统主控模块采用S5p 6818芯片作为核心，用USB 线将电脑与S5p 6818上的COMO 端口相连接，再将电脑上的RJ45接口用网线与s5p 6818上的ETHERNET 端口相连接，通过Tftp [2]将文件传输到S5p 6818上，开发板接收文件完毕后，通过SecureCRT 去控制终端的开发板，在开发板上对文件进行压缩，再运行，能够正常运行后，LED 屏上会将文件中的内容显示出来，达到显示钢琴键盘的效果。
基于图像处理的虚拟钢琴键盘摘要：基于图像处理的虚拟钢琴键盘是小型的虚拟键盘。
该键盘采用激光投影技术，可以对使用者的打击动作进行记录，由于键盘是光投照所形成的虚拟键盘，不使用时会完全消失。
使用者可以像操作普通电子琴一样弹奏。
它可以在任意平面上投影出小型钢琴键盘。
日常生活中，音乐爱好者可以随时随地利用虚拟钢琴键盘弹奏。
虚拟钢琴键盘不仅仅面向会弹奏钢琴的人群，它简易的键盘和简化过后的音域设计更是让更多普通人群可以参与并体验。
关键词：图像处理；激光投影；虚拟键盘；便捷；红外激光1 概述基于计算机视觉的人机交互技术是目前计算机科学研究的热门领域之一，本项目拟以激光投影技术的虚拟钢琴键盘做为选题，探究基于微型投影及图像识别技术的虚拟钢琴键盘系统的设计方案。
整个虚拟钢琴键盘系统是软件和硬件相结合的产物，而如何能够将软件和硬件良好的配合起来是其中的关键所在。
2 总体架构本系统包含两个部分：硬件信号获取和软件数据处理，硬件部分由红外一字激光，键盘投射激光，广角摄像头，红外滤光片组成，软件部分由VisualStudio++6开发环境结合OpenCV视觉库编写和编译而成的上位机软件，整个系统是由软硬件协调完成。
示例图如图所示在最下面的红外一字激光发射出红外线覆盖空间中的一个面，这个平面覆盖整个键盘的范围，在中间的键盘投射激光发出的是键盘形状的轮廓图形，主要用于位置的标定，在最上面的摄像头实时拍摄外界图形并且把数据传递给电脑，因为一字激光发出的光线是和水平面平行的所以没有物体遮挡时摄像头是不能检测到红外线信号的，但是如果有物体在红外一字激光区域中时遮挡物体表面就会覆盖有红外线摄像头就会检测到红外线信号，电脑获取到摄像头发送过来的信号后经过一定的算法处理之后得到红外线亮点在图片中的坐标，然后根据这个坐标使上位机发出相对应的音律。
3 硬件系统设计3.1、红外一字激光光源的选择拟采用红外线作为信号检测的光源，红外激光的功耗低、集成度效果好而且其发出光的频率几乎专一，为了考虑到人身安全状况故选择30mW的980nm红外激光，30mW的激光属于Ⅲ B类型激光，只要不直接在光束内观察就不会危险。
虚拟仪器技术及应用--基于LabVIEW的便携式按键钢琴班级：姓名：学号：成绩：一、设计要求：基本功能要求：便携式按键钢琴思路: 利用myDAQ的8个数字I/O通道作为琴键输入，通过LabVIEW编程合成出所需频率的声音，经过D/A变换后通过Audio Out端口放大输出。
程序中通过设置不同的谐波组合可以最终混合出不同乐器的音色。
说明：除了数字I/O的信号采集和模拟信号输出之外，这个题目的主要工作在软件方面的数字信号处理与合成（比如，如果同时按下两个按键，出来的效果应该是两个音的叠加；同时还要考虑针对不同乐器不同音色所对应增加的谐波比例）。
软件上还可以增加其他功能，例如可以选择将PC音频输出的音乐通过myDAQ的Audio In端采集后增加混音或重低音效果等然后再通过Audio Out端播放出来。
在硬件方面，可以扩展的一些工作包括琴键输入开关的毛刺滤除电路设计、音频输出后再做一级放大电路等。
由于myDAQ只有8个数字I/O端口，因此只能做一个八音阶。
衍生功能要求：便携式曲目练习器思路：播放一首歌曲的同时，在PC界面上显示乐谱（或者当前的音阶和拍长），练习者需要按下对应的按键，这些按键连接到myDAQ的数字I/O端口，从而计算机可以判断是否正确，乐曲结束后根据按键的正确性和节奏的正确性给于相应评分。
说明：本题目硬件与上一题目基本相同，在练习时可以播放原有旋律，同时记录练习者的按键顺序和时长，合成成乐声在练习结束后播放，并与原旋律比较。
相比上一题目，需要在软件中记录数字键输入的顺序和时长。
此外，可以设置不同的难度级别。
本程序功能规划：根据已有的功能要求，我们需要制定一下我们电子琴程序的方向，究竟要做到什么地步，要做哪些功能，经过小组内的讨论，以及与指导老师的交流，再就是根据我们目前对MyDaq以及LabView的掌握情况，我们制定了如下的具体要求：1.图形界面模块：一个非常形似电子琴的图形界面，做到界面整洁美观，有区分度，交互通俗易懂2.发声模块：电子琴的基本发声功能，做到不同音调，音色，音量3.控制方式模块：做到能用鼠标，键盘和基于MYDAQ的机械按键控制4.扩展模块：①曲目练习器模块：考虑到现有设备的局限性以及知识的局限性，我们现在把曲目练习模块简化为：通过文件IO读取歌曲TXT曲谱，根据曲谱控制钢琴的按键的变色从而作为演奏提示，最后不考虑节奏只考虑曲谱声调的正确率做打分。
②自动播放模块：该模块做到根据TXT曲谱来自动演奏钢琴乐。
③除此之外，由于涉及曲目练习，我们还要做歌曲的曲谱以及声音文件。
二、模块实现：在做本次程序之前，我们进行了充分的调研工作，包括：●LabVIEW图形界面系列-色彩搭配；●八度音阶频率关系对应表；●乐器音色的原理；●钢琴音色的制作；●曲目曲谱的设计及制作；●LabVIEW文件IO及属性节点的使用；●MYDAQ设备的基本使用及设备可实现功能；下面将按搭建顺序一一介绍每一个模块的具体实现，最后介绍每个模块之间是如何联系起来的。
⏹发声模块◆播放正弦波要做电子琴，理所当然我们第一步想的就是如何发声，想到以前在《数字信号处理》课程中做过语音信号的处理相关编程，知道播放固定频率的正弦波可以发出声音，再查看LabVIEW所支持的函数，定下了初步的思路，即：首先产生一定频率的正弦波，设置好采样频率以及时长，送播放波形函数，如下图1.1：图1.1 播放正弦波图1.2 播放三角波于是，我们马上做了一个布尔按钮做测试，利用条件结构（布尔变量为真送一个数字，如266，到正弦波产生函数的输入参数-频率中）实现了发声，但有两个问题：①音质很差（主要因为音色）②有很强的尾音（声音突然停止产生的刺耳噪声）但无论如何我们成功实现了发声。
◆播放三角波为了解决第一个问题，之后查阅了相关内容，知道：不同音色是由某一基频的正弦波叠加上一定比例的谐波成分实现；于是我们做了如下处理：如图1.2，先同样方法产生一定频率的三角波，再通过低通滤波器，我们知道周期的三角波一定可以分解为基波和谐波相加，经过低通滤波器滤除高频后，出来的声音与正弦波是不同的音色结果正如我们所想，出来的音色不同，音色更像电子音，但尾声仍存在。
◆播放公式波形为了解决尾声的问题，我们想如果能让音的尾部音量变小就好了，于是找到了公式波形，将正弦波的幅度随时间改变，开始和末尾的幅度偏小，中间幅度最大，用了如下的公式：sin(w*t)*sin(m*t)；幅度A（t）= sin(m*t)，使π/m = 采样数/ 采样频率我们设计的采样数为5000，采样率为11025，那么差不多m = 2π；于是设计的第三种音色如图1.3：图1.3 播放公式波形图1.4 播放WAV文件效果比之前两个都好，音色像管弦乐器，尾音更小。
播放文件公式波形仍然不能满足我们对完美音色的要求，于是我们决定用另外一种发声机制-播放文件，在网上找了很久没有发现好的八度音阶音色后，我们开始了自己制作相关的音色，还好本组同学中之前有对音乐软件的了解，用++ =制作出了所需的WAV文件。
我们并用如图1.4的结构实现了WAV播放，由于是外部音，所以效果很好，只是第一次载入有些慢。
至此，我们实现了四种音色，接下来就要讨论如何控制发声⏹控制模块由于调试的需要（调试时基本都用鼠标），以及DAQ设备的抢手，我们最初只做了两种控制模式，鼠标控制，以及机械按钮控制。
◆鼠标控制原理上很简单，无论是鼠标控制的8个布尔按钮，还是MYDAQ采集到的面包板上8个按键，输出的都是一个1D的长度为8的布尔数组，通过对布尔数组的每一位做检索，为1则发声，为0则不发声。
程序框图如图2.1图2.1 鼠标控制发声的结构图中显示的是把鼠标控制的八个布尔按钮（实际鼠标可以控制13个按钮，但因为机械按键只有8个，这里只说八个）集中到一个簇中，在转换为布尔数字，检索布尔数组每一位，如果为1则发出对应频率的声，此处我们查询了音调和频率对应表，如图2.2，得出下面对印关系Duo re mi fa suo na xi dou+261.63 293.66 329.63 349.23 392 440 493.88 523.25 （HZ）图2.2 八度音阶与频率对应关系那么当我们按下DUO按钮时，布尔数组第一个值为真，控制发出261.63Hz的声音，同理按下NA按钮时，布尔数组第六个值为真，控制发出440Hz的声音，如此，实现了鼠标控制；测试鼠标控制发音正常。
➢并行结构的好处：为什么我们要按这种并行检测每一位然后分别播放的结构？实际上是为了解决多个按钮同时按下的时候，能两个音同时发出的需求。
◆机械按键控制机械按键控制与鼠标控制的后面发声部分完全一样，只是前面的簇改为了DAQ 助手，DAQ助手选用的是端口采样PORT0，外围硬件接线很简单，用共阳极结构，将MYDAQ的PORT的8个端口分别接面包板上八个按钮的一端，8个按钮另一端接+5V电压高电平，此处没有图。
因此，DAQ助手输出的是十进制数，将其转换为2进制数后，后续操作同上。
程序如图2.3图2.3 机械按键控制发声➢机械按键控制的问题机械按键的发声测试播放波形时，效果正常；但是播放文件时，由于DAQ助手采样很快，所以按下按钮时，WAV文件会播放很多次，导致声音混叠，我们的解决方法时采用延迟一小段时间的方法，播放文件条件分支里用的是层叠结构，在后面的帧里设置延迟0.1秒，如图2.4图2.4 播放波形条件分支中的延迟至此不算扩展功能，我们的基本功能已经实现。
图形界面模块前面提及了基本发音及控制，为了实现扩展功能，必须把程序的大体结构和前面板的界面作介绍，前面板如图3.1图3.1 前面板前面板结构：左边是曲谱的提示部分；中上是选择控制部分；右上是提示面板（演奏时才有变化）；右下是鼠标控制的布尔按钮（设置快捷键之后可以键盘控制）前面板以蓝色为背景，黑白为主色，其他颜色为辅色做提示，整个布局提示在左，操作在右，控制在上，钢琴按键的制作只需将布尔按钮拉长之后用工具选板做变色处理，简单但美观。
后面板介绍演奏方式控制模块：对应前面板的演奏方式按钮，控制是否自动播放，以及鼠标/键盘控制，还是机械按钮控制。
如图3.2图3.2 演奏方式控制歌曲选择控制模块：对应前面板的歌曲选单，决定演奏/自动播放那首歌如图3.3图3.3 歌曲选择控制曲目演奏主模块，包括打分主程序，颜色提示主程序，演奏时的变量控制如图3.4图3.4 曲目演奏主模块自动播放模块，自动播放的实现程序，如图3.5图3.5 自动播放模块以及之前提到的播放声音模块，如图3.6图3.6 播放声音模块曲谱文件的读取模块，如图3.7图3.7 文件读取模块这里只对每一个模块做一个说明，对应到具体的扩展应用时，再将具体的结构加以说明，下面将介绍扩展功能的实现曲谱练习（扩展）曲谱练习模块的基本原理就是选择完曲目后，程序会从TXT文件里面读取相应的曲谱，读取到的内容输出为字符串，每弹奏一次时，把弹奏的按键对应的数与曲谱中即将弹奏的音对应的数作比较，如果为真，加1分，如果为假，不加分，同时用一个变量记录剩余曲谱的长度，剩余曲谱长度为0时，把总的得分除以曲谱的长度，得到最终的得分。
由于程序太过庞大，无法展示所有的条件分支下面以一个流程说明程序的工作①程序运行后选择以下控制方式选择鼠标控制，钢琴音，歌曲练习，歌曲选“我的歌声里”那么歌曲谱变量内容变为“我的歌声里”，如下图4.1：图4.1 歌曲谱的改变此时先从TXT中读取字符串，歌曲列表为0时（对应下拉框选择第一个选项“我的歌声里”），把已经读取的字符串送入歌曲谱，那么界面左边的歌曲谱发生了改变，同时做了图4.2的初始化，包括即将演奏音阶的读取，前面板进度条总长度的自适应，歌曲谱送入剩余歌曲谱，即将演奏的第一个音为“3”，长度为“99”。
图4.2 选择歌曲后的初始化②按下乐谱的一个音“1”（举例为“1”也可为其他）那么程序先判断是否按下按下时，比较的结果为假，把“1”送入当前演奏音阶和演奏记录接下来把剩余曲谱中的第一个音“3”送入当前乐谱音阶剩余乐谱减一建议后的剩余乐谱第一个送入即将演奏音阶接着作比较“1”和“3”比较，不相等，于是正确数目不加1，否则加1图4.1 加分的判断③提示按键的变色由于之前比较“1”和“3”，沿线演奏错误，于是把红色属性（代表错误）送到“1”对应的前面板中右上角键盘“1”对应按键的属性节点-颜色中实现变色，延迟0.5秒后，把白色属性重新送入该按键、之后，把黄色属性（代表下一个音）送到即将演奏音阶对应的按钮中，等到下一次按键判断完后，恢复白色如此循环，直到把谱子中所有音阶演奏完后，做判断，弹窗提示你的得分这就是一个大致的流程。
➢谱子系统，变色系统刚才提到了许多关于“1”“3”变色等内容，他们属于我们定义的规则，那么接下来把谱子系统变色系统作介绍1~9：分别代表duo,re,mi,fa,suo,na,xi,duo+,re+；S:suo- ;N:na- ;X:xi-;M:mi+;回车：延迟0.4秒空格：延迟0.15秒“-”：延迟0.05秒变红色：演奏错误变黄色：此音阶时下一个要演奏的音阶变绿色：演奏正确变白色：默认颜色其实单单一个流程远没有把，程序框图中的每个部分都介绍到，由于要考虑到程序的完整性，细节处理很多，此处提一个比较重要的细节处理空格处理：在计算得分的时候，我们用演奏正确的数目除以总长度，此处的总长度并非为曲谱长度，而是去除了空格回车之后的曲谱长度因此要做如下图的处理，即将演奏为“默认”时空格个数加1，“默认”表示非音阶字符串。
