基于特莱明的电子乐器.docx

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1、基于特莱明的电子乐器硬件部分学 院：专 业：姓 名：指导老师：信息学院自动化沙玉学 号：职 称：161501106817胡克教授中国珠海二二年五月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计基于特莱明的电子琴是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：沙玉 日期： 2020 年 4 月 12 日基于特莱明的电子乐器硬件部分 摘 要特莱明琴（Theremin）是一种基于电子管及简单模拟电路的早期电子乐器，是由前苏联无线电工程师特莱明（Leon Theremin

2、）于20世纪20年代发明的，原理是在接通电源后。通过人为的干扰把内部的电子管振动器和许多元件产生的电波改变，形成的电波不同，从而使音量和音色变得不同。特莱明琴是在历史记载中最早的电子乐器。在这一乐器的基础上逐渐发展出了现今流行的各种电子乐流派，并成为音乐界不可或缺的一个分支。它为后来的电子键盘乐器打开了一扇研发的窗户，也拉开了电子乐器的序幕。而特莱明琴由于其演奏技巧较难掌握，需要演奏者较高的音乐素养，不具备类似键盘乐器的兼容性和音色多样性等原因却即将被时代淘汰。我们本次工程设计旨在还原特莱明琴的基本结构，达成基本的演奏功能并通过将原本“盲品”的特莱明琴输出的音级可视化来对该乐器的操作性进行改良

3、，使得该乐器的学习和演奏难度大大降低。此外，大大丰富该乐器的音源库，使之可以满足当今音乐界不断增长地对编曲多样性的追求。关键词：特莱明琴；电子管；模拟电路；可视化；Based on theremins keyboard Abstract Terai MingQin (Theremin) is a kind of based on tube early and simple analog circuit of the electronic instrument, is made up of the former Soviet union radio engineers, Ming (Leon T

4、heremin), invented in the 1920 s. The principle is in after turning on the power supply, internal tube wave oscillator and many of the components, artificially to interference waves to form the different volume. The theremin is the earliest electronic instrument in recorded history. Based on this in

5、strument, various popular electronic music genres gradually developed and became an indispensable branch of the music industry. It opened a window for the development of later electronic keyboard instruments, and also opened the prelude of electronic instruments. However, due to the difficulty in ma

6、stering its performance skills, theremin requires high musical accomplishment of players. However, it is about to be eliminated due to the lack of the compatibility of keyboard instruments and the diversity of timbre. This project design aims to restore the basic structure of the tremens, achieve th

7、e basic performance function and improve the operability of the instrument by visualizing the sound level of the original blind tasting tremens output, which greatly reduces the difficulty of learning and playing the instrument. In addition, the musical instruments sound source library is greatly en

8、riched, so that it can meet the growing demand of the music industry for the diversity of arrangement.Keywords: Theremin; vacuum tube; analog circuit; visualization目 录1 前言11.1 本设计的目的、意义及应达到的技术要求11.2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题21.3 本设计应解决的主要问题22设计62.1设计原理62.2方案选择92.2.1 分析问题92.2.2设计过程11 2.2.3遇到的问题及解决措施123结论144

9、参考文献175谢辞186附录191 前言随着电子科技由半导体、印刷电路到集成电路、大规模集成电路直至近代的超大规模集成电路等不断地发展进步，电子琴的发明制造技术也在不断的提高。数字技术在电子琴制造方面的应用，使它的音色愈发完善、逼真，特别是超大规模集成电路在电子琴中的运用，使电单排键电子琴、演出类单排键电子琴的琴键与钢琴相同。琴键也有配重，通常有四五个八度的音域，音色、伴奏功能、操控功能比前两类琴更专业，特别是供演出使用的电子琴，还具有编辑音色、节奏、编曲、存储音乐片段、播放音色存储器等高级功能。便携式电子琴可以发出各种弦乐器、管乐器、打击乐器及民族乐器的音色，以及这些音色的复合、叠加音色。不

10、同音色是通过振荡器将电的振荡加以合成、分解成不同的谐波，不同的谐波会发出不同的声音。电子琴的自动伴奏可以奏出不同风格音乐的基本节奏型，如探戈、摇滚节奏等，也可以在乐句的连接处插入变化的节奏、和弦，使乐句的过渡连接更自然、更有动力。自动伴奏功能中还有前奏、尾声等等，还可以在伴奏部分选择删减或增加声部，甚至可以先有打击乐。近年来，电子琴的体积变的更小、容量更大、价格更便宜。日本及一些欧美国家在20世纪70年代就已经将电子琴向小型化、便携式方向发展。自从上个世纪中旬电子合成器问世以来，它不仅引领着世界音乐向流行化多元化进步，自身也不断成长，例如MIDI数字接口技术如今广泛应用于电子音乐的制作与演出当

11、中。随着信息电子技术的发展，电子合成器也需要向着微型化和专业化的方向发展。由于嵌入式设备集成度高，具有简化设计步骤、缩小硬件空间、可以通过计算机语言控制这些特点。从而大大的提升了系统的性能，降低了成本。因此，嵌入式设备非常适合应用于将电子乐器向便携化、简易化方向发展。当然，电子琴在嵌入式产品中属于复杂的大型产品，对于开发者的软硬件、乐理知识要求较高，实现良好的人机交互也较PC端更具挑战性。新式的特莱明琴在数字化技术的支持下已经被拓展了。1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求 本次的设计目的希望基于单片机制作一个小型的便携式的电子乐器，具备电子琴的基本功能，具有不少于25个音级、有节拍器功能

12、、有音色选择功能、节拍器音色速度由液晶屏显示、音量大小可调节等特质。关键性的问题在于如何实现电子琴的音色的真实性和多样性，选择合适的音源，如何实现基本的人机交互，即实现开机关机复位等基本功能，且能通过液晶屏幕显示当前的音级音色来简化演奏难度。本次设计通过复现特莱明琴的电路，并使用芯片STM32F407进行控制。设计的意义在于把特莱明琴的固有设计通过我们自己的想象变的更加的简化和便携。技术上面参考老式的特莱明琴以及前辈们设计并且组装出的成品，在他们的基础上加上我们自己的东西。技术方面把固定螺距振荡器和可以改变螺距的振荡器结合，通过压控放大器的改变。来实现我们的基础功能。在基础功能上继续展现更多不

13、同的音色。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题 特莱明琴作为世界性乐器，它的传播和发展早在进入21世纪时就已经遍布了很多国家。在美国、法国、德国、意大利等这些电子乐器发展的比较早的国家，很早就已经有很多特莱明琴爱好者建立了爱好者协会。这个协会在全世界都有人参与，被誉为“国际爱好者协会”。这些爱好者为了促进国际爱好者们对于特莱明琴的交流和推广，特地定期的举办“国际特莱明琴音乐节”。这个音乐节的举办为特莱明琴的推广和交流提供了机会，也让爱好者们更好的探讨相关的知识。许多特莱明琴演奏者为许多院校和社会人士提供了演奏培训课程，让越来越多的人知道了特莱明琴的起源与发展。他们的努力为我们现在的研究打

14、下了很好的基础。但是对于新手来说，对特莱明琴的体验上，我们不能够很快的学会，因为没办法看到自己所弹奏的是什么音级，需要把音级可视化。音准操作起来很不容易，操作起来也有很大的难度。以前的特莱明琴都是用大型笨重的电容器去实现其中的功能，最近通过一些专家和爱好者的研究才把它简化。所以我们要不断的把它做到最好。能够把音色音调等都变得更加的多样性。简单而又不失复杂。能够满足更多爱好者的日常弹奏。但是很多有难度的问题需要不断的研究才能够有解决的方法。所以我们把自己想象的部分加在特莱明琴的基础上，看能否实现更加复杂的输出。把之前别人留下的问题解决。1.3本设计应解决的主要问题本次我们的设计关键性的问题在于如

15、何实现电子琴的音色的真实性和多样性，选择合适的音源，如何实现基本的人机交互，即实现开机关机复位等基本功能，且能通过液晶屏幕显示当前的音级音色来简化演奏难度。并且要在theremin的基础上去研究我们自己的东西。但是还是要把复杂的音色展示出来，关键在于如何把音色控制好，音调的输出不能够有错误。还要有简单的控制步骤，即简单的操作步骤但是确保能够准确无误的输出我们想要复杂度。准确性和易操作性还有多样化以及可视化是最需要的解决的主要问题。2设计 刚开始并不知道从哪里入手，怎么样才能设计出连续不断的声音。怎么把用手与天线的距离转化成信号。经过讨论我们选择了芯片STM32F407。参考了国外一些设计人员的

16、例子，做成了方便的Arduino盾板样式，兼容UNO，MEGA。需要准备的材料：Arduino Uno、Theremin扩展板、音箱+音频线、香蕉插头、电位器、轻触开关等（详见图1）。首先从最基本的功能开始着手，音调是怎么产生的、音调怎么去控制。音量的控制和音色的控制，都是需要考虑的问题，参考前人的做法。音调是在一种叫做拍频振荡器的电路结构中产生的。它由两个高频振荡器和一个提取差频或拍频的检测电路组成。两个高频振荡器的khz是不同的，差频也有一个固定的范围。利用俯仰天线电路，利用手电容的变化把可变频率降低多一点。利用体积天线电路去连接到提供高频信号的体积振荡器的输出端。天线电路谐振频率即将接近

17、体积振荡器频率的时候，高频电流流过电感器，会在每个电感器上产生高频的电压。再当天线电路的谐振频率与体积振荡器的频率已经完全相同的时候，这些电压将处于最大值。天线电路的谐振频率通过我们人为的对于体积天线去改变手电容而降低时，这些电压将会减小。我们利用的体积天线电路还包括检测器，其将穿过其中一个电感器的高频电压转换为直接电压。这个电压被称为音量控制电压，控制着压控放大器（VCA）的增益。因此，当播放器将左手靠近音量天线时，音量控制电压降低、VCA增益降低、音频输出信号会从大到完全静音。我们的前面板控制一共有4个电位器。其中两个用在音色控制上面，另外两个用在天线调节。VCA是故意设计来扭曲差频的波形

18、，从而去增加理想的谐波含量。亮度和波形电位器改变VCA输入上的偏差，从而改变音频波形失真的方式。亮度电位器决定了波形失真的程度，以及总谐波含量的多少。波形电位器决定哪些谐波会很强，哪些谐波会很弱。它类似于模拟合成器上的矩形宽度。控制整个theremin电路的电压为12伏，由一个简单的小电源供电。工具包、机械零件参考图1 图1 机械零件材料表示意图在连接屏蔽板和Arduino的插脚上焊接。 图2 焊接图接下来焊接按钮和两个led，加热焊料和其他部分组件。然后焊接其余的焊盘。添加四个电位器。四个电位器的作用是:两个用于天线调谐，两个用于音色控制。把天线接到接口上。任何导电材料都可以作为天线。天线的

19、总长度要控制在40-50厘米左右。把音频连接起来。用底部的迷你插孔连接器，屏蔽连接放大器或者有源扬声器。 图3 调试图 在安装上，在将香蕉插头安装在两个螺丝孔上的位置后，用酒瓶弯曲金属软管插入香蕉插头。插入音响，打开电源按下FUNCTION键校准2秒，就会听到“哆来咪”的声音，等待自动校准。10 20秒左右灯的颜色就会改变，我们就可以开始向天线挥动双手了。左边环形的是控制音量的大小，越近声音越小，右边控制声音的频率，也就是音调，越近越高。刚开始时会常常忽略左边，先把音调的控制感熟悉后在慢慢的加入进出起伏。考虑到因为使用环境的不同，同样的距离发出的音色也会有不同。volume、pitch、reg

20、ister、timbre是这四个旋钮。它们的作用分别是:音量调节、音调调节、音域调节以及预置的几种音色。参考图如图4。 图4 模拟旋钮调节运行图2.1设计原理特莱明琴是所有电子乐器中最独特的一种。它有独特的声音和独特的设计。它也是为数不多的不用接触就能演奏的乐器之一。它没有键盘也没有琴弦。它的天线可以感知手的动作。电路板的基本构造图参考图5。这些天线可以控制音高和音量。音高是由你手的电容或任何靠近天线的东西改变的。Theremin有两个非常高的频率振荡器(大约350 kHz)。其中一个是固定的，另一个是由你的手的电容变化。这是决定音高的两个频率之间的差异。这样，即使是0.05%的变化在可变振荡

21、器可以是实质性的音频。因此，音频笔记是由外差输出的两个超声振荡器。固定振荡器在350千赫的范围内工作，可变音高振荡器在这个频率之上，其差值等于所演奏的音符的频率。右手的位置是通过其在俯仰天线中引入的电容变化来感知的，这种变化控制着可变俯仰振荡器的频率。左手电路从响度天线得到一个控制电压，这个电压用来控制电压控制放大器的增益，从而控制输出的振幅。由此产生的正弦波输出经过处理，以提供更复杂的波形，除了纯正弦波色调外，还提供了色调颜色的选择。因此基于这个基础，我们选择了适合的音源，去做出一台可视化的电子琴。 图5 电路板构造图2.2方案选择 本次方案我们共有两个电路做法，一个是模拟电路的做法，一个是

22、数字电路的做法（如图6、图7），经过对比，最后选的是数字电路的。 图6 差频振荡器和操作模块电路图 图7 CPU和运放模块电路图 图8 4046芯片 图8是4046芯片，也就是我们平常所使用的锁相环。通过锁相环的运用，我们解决了得到输出段两个振荡器差频的核心功能。当输出信号的频率成比例地反映输入信号的频率时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，这样输出电压与输入电压的相位就被锁定了。在电路中起到了消除直流偏移，得到合适的输出波形的作用。 图9 HEF4077B核心部分 图9 是HEF4077B的核心部分，起到的是一个四路异或非门的作用。 图10 TL072管脚图集成运放我们采用的是TL072

23、（也可以使用诸如NE5532等管脚一致且专门用于音频的运放） 图11 4060芯片由于Proteus自带的库中没有我们的HEF4060B芯片，我们暂时用功能近似的4060芯片做一个代替，在这里我们用作可变振荡器。Arduino UNO是基于ATmega328P的Arduino开发板。它有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用于PWM输出）、6个模拟输入引脚，一个16 MHz的晶体振荡器，一个USB接口，一个DC接口，一个ICSP接口，一个复位按钮。 图12 Arduino UNO技术参数详情图本次方案的选择是在参考了很多资料以后确定的，参考了一位外国作者“高迪”的open theremin的版

24、本，做成了Arduino盾板样式。加上我们自己的想法，把音色音级用液晶屏的形式显示出来。theremin有两根天线，一根用来控制音高，另一根用来控制音量。带有两个端口连接这些天线的电子屏包括两个外差振荡器，用于在演奏乐器时测量手到天线的距离。得到的信号被输入arduino。arduino经过线性化和过滤后，再通过板上的高质量数字模拟音频转换器播放。从最基本的功能开始考虑。音调产生、音调控制、音色控制、音量控制。这四个基础功能延伸的更多细节去做设计。最后利用特莱明琴的基础发声振荡频率。在最早时期的特莱明琴设计中，调谐功能是用大型可变电容器实现的。我们希望能把它用小型的工具把它简化。但又不简单。四

25、个电位器用于前面板的控制。两个电位器合作。分成两部分。选择音量天线电路、音高天线电路等。为了增加我们理想的谐波含量，设计一个用来扭曲差频波形的VCA。音调是在一种叫做拍频振荡器的电路结构中产生的。它由两个高频振荡器和一个提取差频或拍频的检测电路组成。其中一个高频振荡器（称为固定螺距振荡器）工作在约285 kHz，而另一个高频振荡器（称为可变螺距振荡器）工作在约282- 285 kHz的范围内。差频范围从零到大约3khz，也就是中央C以上三个半倍频程。音高天线电路以这样的方式连接到可变俯仰振荡器，我们增大手电容就可以把可变俯仰频率降低多达3khz左右。这就是音高天线电路与拍频振荡器电路的结合，导

26、致我们的播放器能够通过移动右手大约两英尺的距离来覆盖大约五个八度的可用俯仰范围（低于中央C的两个八度到高于中央C的三个八度）。把theremin琴组装好以后，要使用标准的Usb线把它连接在电脑上，在Arduino编程时，led灯会亮。我们要把按钮的音量和音高调到中间位置。旋钮和音色都调到左边。按下theremin 上的功能按钮约2秒钟左右，直到我们听到了一段短的旋律，黄色的led灯会开始闪烁，自动校准功能会开启，我们要继续等待红灯熄灭。校准值存在Arduino中，所以这个过程我们只用做一次。当我们觉得它音色不好的时候或者需要移动theremin时，我们可以重复这个过程来重新校准。关于旋钮的功能

27、，我们可以通过音高旋钮微调音高天线的播放范围。音量改变音量天线的灵敏度。我们还可以通过接受按钮改变theremin的灵敏度。向右边旋转按钮可以增加灵敏度。但是灵敏度的增加会伴随着噪音的增加。我们要适当的去增加灵敏度。2.2.1分析问题由于市面上的特莱明琴都没有液晶屏显示的功能，我们用STM32F407,创建一个输入输出的接口。工具安装上也有很大的问题，安装错误音色输出部分出了一些问题，仔细揣摩了我们设计的电路图发现问题所在。还有输出的音色和预期的不一样的问题。对于如何控制的这个过程还不是很熟悉，需要多试。尝试以后才能发现问题所在。我们可以通过接受按钮改变theremin的灵敏度，但是更高的灵敏

28、度会伴随着天线接收到更多的噪音，有利有弊。theremin是一个特别敏感的设备。这就是为什么每次使用之前都需要校准。所以我们增加了电子校准功能。把校准变得非常简单。2.2.2设计过程 此次设计的特莱明琴远程电路主要包括电源模块、音高模块、音量模块、电压控制放大器(VCA)和输出模块。在概要设计基础上，对硬件外观排列进行详细设计音程模块是一个对拍摄频率的振荡子(bfo)和探测器(detector),包括拍摄频振荡器即固定频率振荡器和一个可变频率振荡器。通过改变天线的距离改变静电容量的大小。从而改变振荡器的振荡频率。随着手靠近天线，振荡器的振荡频率减小、音高模块中BFO的频率差增大、音量模块中输出

29、控制电压减小；随着输出信号的频率升高，音量减小。在此基础上结合软件部分的设计，设置关于音色选择、节奏鼓点等按键，实现软硬件结合设计。我们都觉得需要把基础的功能研究好，才能够把细节抓的很好。从而改进我们的设计以及思路。虽然基础功能看起来很简单，只是输出和控制的关系，但是往往最简单的问题最容易出现问题。那么，如何去做到这些最基础的控制输出呢？我们把电路链接振荡器，振荡器是可变的，两个高频振荡器的工作范围也是不一样的。这样用手电容的变化就可以控制频率的降低，让它的变化是有一个范围的。高频电流对应高频电压；低频电路对应低频电压。频率相同、电压最大。手电容增加，电压会变小。我们设计的电路是用一个最简单的

30、电源来供应电源。把电压设计为正负12伏、总电流的消耗设计的约为30毫安。对于音调，音调本身是在拍频振荡器的电路结构中产生的。一般是由一个提取差频和两个高频振荡器组成的。我们把它们分别成为固定螺距的振荡器和可以改变的螺距振荡器，这两个高频振荡器的工作赫兹是不同的，一个在282-285千赫兹，另外一个则在285千赫兹。它们之间的差频范围也就是0-3千赫兹。用专业的话来说就是中央C以上三个半倍频程。怎么样才能通过我们双手的电容改变从而降低频率呢？我们用到了音高天线电路去链接可变俯仰振荡器，再用音量天线和几个电感串联起来变成音量天线电路。通过音量天线电路去链接为我们提供了高频信号的体积振荡器的输出端。

31、这样操作的话，我们可以通过我们的手电容去降低可变俯仰频率。让它降低到差不多3千赫兹。然后观察音量天线电路和体积振荡器频率差不多时，高频电流是否会流过电感器、流过电感器的高频电流会不会产生高频率电压。产生高频率电压以后。体积振荡器和音量天线电路的谐振频率一样的时候，电压是否会出现一个最大的数值。以及当拍频振荡器电路和俯仰天线电路相结合的时候，我们通过移动手大概两英尺会不会覆盖大约五个八度的可用范围。当音量天线电路的谐振频率在我们通过向体积天线添加手电容而降低时，这些电压会不会减小。音量天线电路还包括检测器，其将穿过其中一个电感器的高频电压直接转换为（DC）电压。这个电压被称为音量控制电压，控制着

32、压控放大器（VCA）的增益。因此，当播放器将左手靠近音量天线时，音量控制电压降低，VCA增益降低，音频输出信号从大到完全静音。音频输出信号为线路电平，可馈送至功率放大器或混音控制台的线路输入端。前面板控制包括四个电位计：两个用于天线调谐，两个用于音色控制。螺距调节电位器连接到螺距调节电路，该螺距调节电路在小范围内调节固定螺距振荡器的频率。类似地，音量调节电位器连接到音量调节电路，该音量调节电路在小范围内调节音量振荡器的频率。这些电路为播放器提供了一种在性能期间微调天线响应的方法。在早期的theremin设计中，这些调谐功能是用大型可变电容器实现的。这种可变电容器不再以合理的价格普遍供应。我们设

33、计的VCA是故意设计来扭曲差频波形，从而增加理想的谐波含量。亮度和波形电位器改变VCA输入上的偏差，从而改变音频波形失真的方式。亮度电位器决定了波形失真的程度，以及总谐波含量的多少。波形电位器决定哪些谐波会很强，哪些谐波会很弱。它类似于模拟合成器上的矩形宽度控制。在以上的思考过程中，我们把几个想法全部落实了，从而确定了设计方案的选择。2.2.3 遇到的问题及解决措施在刚开始接触这个主题的时候，对于特莱明琴不是特别的了解，没有深厚的音乐基础和听音能力，相比以前学习吉他时候，我们可以知道自己正在弹奏的是什么音级，但是这个琴不知道自己在弹什么，当你改变灵敏度的时候还要去重新适应，所以要把音级可视化。

34、在后面查阅许多资料，才慢慢的明白了特莱明琴的原理以及应该怎么去着手做一个基于特莱明的电子琴。开题报告写完以后，在后续的设计中，和软件部分的队友存在一些分歧，最后多沟通，并检测了许多可能出现的情况，以及机器会不会卡死的情况，最后确定了设计样板。在组装硬件的过程中，由于Proteus自带的库中没有我们的HEF4060B芯片，我们暂时用功能近似的4060芯片做一个代替，在这里我们用作可变振荡器。当时在印板的时候出现问题没有设计可视化的部分，然后现在制作了单独的拾音器，用了之前用过的可以传输字符串的开发板和TFT-LCD屏来制作显示模块。但是后来又出现了一个很大的问题，我们遇到的问题是琴本身缺少实现鼓

35、点音色的条件，然后处理显示音级音色问题的时候我们借鉴了拾音器的设计。但接受效率很低，且当没有音箱的时候无法做显示，效果并不好。和队友沟通中经常会出现理解方面有差错的情况，解决措施是每个人把自己的想法以及需要改的地方用文档的形式先写出来，再用视频或者语音通话的方式进行沟通。我们刚开始的方向是不同的，我觉得可能我们更应该去考虑的是应该怎么样去把音色复杂化。但是队友的观点是站在最开始的部分再去考虑复杂的部分。因为往往搞定好细节才能够成就一个好的设计。最终达成一致的思想就是我们把最基础的功能先琢磨透，然后再去着手设计我们的想法。因为特莱明琴的原理就是振荡器和电路组成的，我们可以通过这些，在电路中加上V

36、CA,也就是压控放大器，这样去改变差频波形。但是如何去做出来呢，还是需要考虑的。最后通过老师的指导和队友们的沟通，我们把遇到的问题大部分都解决了。并且把目前暂时不能实现的功能去除。把它简化来做。3结论我的毕业论文工作开始于2019年11月份，找毕业设计的导师以及队友用了一些时间。从最初的茫然，到后面慢慢地进入状态，渐渐思路清晰。本次毕业设计，我们实现了可视化的功能，但仍然处于一个雏形。在印板的时候出现问题没有设计可视化的部分，后来制作了单独的拾音器，用了之前用过的可以传输字符串的开发板和TFT-LCD屏来制作显示模块。但是实际效果是延迟很大，接收很不稳定经常漏拍少音，故将这个部分暂时搁置，日后

37、还需寻找更好的。由于琴本身缺少实现鼓点音色的条件，然后处理显示音级音色问题的时候我们借鉴了拾音器的设计。但接受效率很低，且当没有音箱的时候无法做显示，效果并不好。编写整篇论文的过程很难用语言表达。刚开始对于电子琴不太了解的我，到后来慢慢和队友进行交谈，去了解最初的特莱明琴的原理，自己和队友去设计音色的控制部分，音色如何输出，以及音调、音量的控制与输出。这些对于我来说都是一个很难的事情。一件一件的琢磨透，不懂的去请教队友，甚至于去淘宝找有类似设计的店家。咨询店家一些特莱明琴的设计思路以及需要解决的问题。经过他们的指教，才逐渐有了头目。再经过最近这几个月的艰苦奋战，紧张而充实的毕业设计终于拉下了帷

38、幕。回想起这期间的经历和感想，我感触颇深，在这次的毕业设计过程中，我有着无数难忘的回忆和收获。2019年11月，在与导师的讨论会上决定了我的主题,是基于特莱明的电子乐器。当选题或开题报告确定的时候，我马上就开始了收集资料的工作，面对浩瀚的书海，我感到茫然不知所措。我把这个困难告诉了导师。在导师的精心指导下，我终于确定了自己现在的工作方向和方法。在查找资料的过程中，我很细致和耐心的寻找，因为导师说要尽量保证查到的资料完整、准确，数量多。因为这样才有助于论文的写作。经过一个多月的收集资料，我已经觉得有些思路明确自己要从何开始做起了。为了确保准确无误，我把收集到的分类资料及时地提供给导师进行沟通、听

39、取师训。导师总是能很明确的指出我缺乏哪部分的资料以及哪部分的资料收集的不够全面。经过不断的增加所需要的资料。资料已经基本全部查找完毕的时候是二月初了,时间已经不太多了。所以我必须开始着手去写自己的论文了。写论文的时候，自己遇到了很多困难。在和队友还有相关的同学沟通以后，我们又一起去找了论文导师，和他及时的去联系。最终，问题逐渐都被解决了。我的论文也有了一个基础的模型。在大家的帮助下。经过队友的帮助老师的悉心指导，我的论文已经基本完成了。接下来我就立即开始进行相关图形的绘制工作和电路的设计工作。设计出电路图，做出成品才能更加充实自己的论文。由于基础知识比较薄弱。电路图、图表每次都不是很满意。脑袋

40、里有很多很多的想法，但是却自己做不出来。和队友讨论，两个人也各自有各自的观点。后来我去找了以前同一个专业的师兄，指点迷津。最终结合师兄和导师还有队友的建议。我们的电路图终于有了头目。这是一件很令人开心的事情。我通过查阅资料,逐渐确立系统方案。我的硬件部分是复现特莱明琴的电路，是个比较头疼的问题,在反复推敲,对比的过程中,最终选择了芯片STM32F407来进行控制。这次毕业论文的完成是我大学四年中一段很难忘的经历，它让我再次学习了自己以前所学的知识，巩固了它，同时也让我再次提高了一些。这个过程，我才意识到大学期间学到的知识是多么的重要。虽然可以在书海中查找自己需要的资料。但是还是要有一定的基础才

41、能更好更明确的找到自己想要的资料。我想我不会忘记在书海中查资料的这段时间，也不会忘记写论文写到深夜时的自己，虽然辛苦但是当自己找到资料亲手去设计电路图时，是一种自豪感，觉得很满足。通过自己的能力完成了自己想做的事情。这段路程，让成绩不太好的我学习到了很多的专业知识。这段路程中的宝藏是无尽的。我感觉到满满的喜悦，毫无疲惫感可言。在资料的收集中，我学到了更多关于特莱明琴的知识，了解了特莱明琴的最新发展技术以及目前还存在的问题。想办法去解决这些问题也是一个成长的过程。通过这次繁忙且充实的毕业设计，通过和队友们老师们的每一次沟通、交流、队友之间的互帮互助，都在无形之间帮助了彼此。我从他们身上学到了新的

42、知识，也有了新的见解。大家在一起商量各自不懂得地方。对我们理解新的知识起到了不错的用处。在未来的学习生活中，我也要不断的提升自己，不断的学习新知识，脚踏实地、严谨、认真，不能懈怠任何一件事情。我想在这个过程中的收获将会在我的人生道路上成为指路灯。对未来的学习和工作有很大的引导力。在这里，对于我的大学学科专业老师和我的论文指导老师以及帮助过我的同学和队友们表示真诚的感谢。我的毕业论文能够如此顺利的拉下帷幕，和你们的指导、支持、帮助是分不开的。回顾过往，吸取经验，继续提高自己做的不好的地方。参考文献1 霍玲玲，王世君，徐晓卉等.嵌入式Linux系统的设计与实现化J.计算机技术与发展，2014，（5

43、）：87-89，942 顾亦然,秦军,王锁萍,等.几种音乐识别算法的比较J.南京邮电大学学报,1998,18(2):36-40. 3 杨行峻,迟惠生.语音信号数字处理M.北京:电子工业出版社,1995:44-53.4 Herrera P ， Peeters G ， Dubnov S Automatic classification of musical instrument soundsJJournal of new music research，2003，32( 1) : 3-215 Keith Dana Martin Sound - source recognition: A theory

44、 and computational modeJ Phd Thesis，Massachusetts institute of technology，19996 席春梅. 新型键盘电子乐器的研究与设计实现D. 青海师范大学 , 2010. 7 高雪松. 基于MIDI的乐器控制系统和音符的自动识别方法研究D. 南京理工大学, 2012. 8 章丹.基于单片机的简易电子琴的设计与实现J.电脑知识与技术,2014(6).9 黄志鹏.20世纪的电子乐器特莱明琴 。10 金石.键盘乐器的起源与发展。谢 辞时光荏苒，岁月如梭。转眼间大学生活已经快要结束了。四年的努力与付出，伴随着此次毕业论文的完成，我的大学

45、生活也画上了一个句号。四年的光阴，在我的人生的道路上是一段非常重要的旅程。大学生活里，在老师们的指导下，同学们的关心下，朋友们的支持中，受益匪浅。本次论文的写作过程中，非常感谢胡老师的耐心指导，论文里的每个细节、每个数据都离不开老师的心血。从选定题目到开题报告，再到论文题纲，老师一遍又一遍的指出其中问题，在老师的言传身教和悉心指导下，我才顺利的完成了本次毕业论文工作。老师严谨细致、一丝不苟的作风是我学习和工作中的榜样。同时感谢我的同班同学及队友陈任章在我的论文准备和设计以及写作期间至始至终给予了很大的帮助和指导。他认真的态度和执着的研究精神给予了我很大的启迪。感谢老师和同学们，是你们为我创造了好的学术氛围以及研究条件。最后，非常感谢评审论文的老师们，感谢你们抽出宝贵的时间，来阅读并评审本文，谢谢你们提出的宝贵意见和建议。毕业论文的完成，意味着全新的生活也要展开了。我将永远铭记我曾是北京理工大学珠海学院的一名学生，把北理珠的优良传统发扬光大。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。在未来的学习和生活中，我会更加努力，用更加丰厚的成果来答谢支持关心我的老师、家人和同学们。附 录 图13总框图 图14 总电路图元器件清单 图15 电路板正反面 图16 元器件清单及参数 图17 硬件原理框图 图18、19程序清单 图20、21实物图正反面