鍵盤類樂器輔助教學(xué)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于音樂教學(xué)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是鍵盤類樂器輔助教學(xué)器。它由多組件組合而成的長條形電子樂譜顯示屏與控制組件構(gòu)成，每個組件均包括電子樂譜顯示屏和用于探測琴鍵動作狀態(tài)的琴鍵探測模塊，各組件左右兩側(cè)制有互相連接的接插件，組合后的顯示屏長度與樂器琴鍵區(qū)長度一致，放置在琴鍵的根部，靠近琴身的部位；控制組件內(nèi)置有主控系統(tǒng)、液晶顯示單元和功能選擇按鍵構(gòu)成的人機(jī)對話系統(tǒng)、外部存儲系統(tǒng)、供電系統(tǒng)；琴鍵探測模塊安裝在電子樂譜顯示屏背面的下方位置，靠近琴鍵的上方。使用本實(shí)用新型初學(xué)者不用轉(zhuǎn)移目光，只需關(guān)注琴鍵部位，就可以使初學(xué)者快速彈奏出正確節(jié)奏的樂曲，極大的提高了初學(xué)者的學(xué)習(xí)興趣。
【專利說明】鍵盤類樂器輔助教學(xué)器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于教學(xué)儀器制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是鋼琴、電子琴等鍵盤類樂器電子教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]音樂是精神世界的美好產(chǎn)物，它直抵心靈，迸發(fā)情感，使人們得到其他事物無法帶來的精神享受。隨著人民群眾生活水平的不斷提高，人們對音樂的需求也越來越高。
[0003]鋼琴、電子琴、鍵盤類樂器，也走入了尋常百姓家，但是想要使用這些樂器演奏美妙的曲目，卻不是一件容易的事；現(xiàn)有的教學(xué)，都是建立在樂理知識及五線譜上的，初學(xué)者不容易入門，很多人學(xué)了半天，一首曲子也不會彈，很快就會失去學(xué)習(xí)的興趣和信心。要知道興趣是學(xué)習(xí)最好的老師，最終這些樂器就成了家中的擺設(shè)。
[0004]初學(xué)者面臨的最主要的問題是:
[0005]1、樂譜及樂理知識的障礙；沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人，大部分都沒有五線譜的識譜能力；
[0006]2、初學(xué)者手和眼不能很好的配合，由于沒有經(jīng)過訓(xùn)練，手指不能快速、熟練、準(zhǔn)確的彈奏琴鍵，并且不知道該用那個手指來彈奏；由于不熟練，在彈奏時，看了樂譜，就不能照顧到手指敲擊琴鍵；關(guān)注了手指敲擊琴鍵，就不能看樂譜的情況；尤其像一些中老年初學(xué)者或是一些業(yè)余愛好者，以上狀況最為突出。
[0007]現(xiàn)今市場上也出現(xiàn)了一種鋼琴的輔助教學(xué)器，把筆記本電腦或平板電腦放置在鋼琴譜架上，來顯示樂譜，在每個琴鍵上還安裝有2個不同顏色的LED燈，用亮滅來提示該彈那個琴鍵，用不同顏色的LED燈區(qū)分左右手。通過安裝在每一個琴鍵上的距離傳感器采集鋼琴琴鍵的位移，并把這些位移信息上傳至計算機(jī)或平板電腦，來判斷彈奏的正誤。這種設(shè)備就是采用了兩項(xiàng)實(shí)用新型專利提出的技術(shù)而設(shè)計出來的，這兩項(xiàng)實(shí)用新型專利是:
[0008]1、鋼琴教學(xué)輔助裝置，申請?zhí)?201220127587.9 ；
[0009]2、基于距離傳感器的智能鋼琴教學(xué)裝置，申請?zhí)?201320353453.3。
[0010]用上述兩項(xiàng)專利設(shè)計的這種輔助教學(xué)器有以下幾個缺點(diǎn):
[0011]1.只能簡單提示，沒有解決初學(xué)者的識譜障礙。
[0012]在這種裝置中，琴鍵上的LED燈看似解決了不識譜就能知道音高在琴鍵上位置的問題，但是樂曲中包含了不同類型的數(shù)據(jù)信息，例如音高、音長、節(jié)奏、節(jié)拍、還有演奏技巧等，只靠琴鍵上的那兩個LED燈，不能給初學(xué)者正確的提示。這種方式不能很好的引導(dǎo)初學(xué)者學(xué)習(xí)的。琴鍵上的LED燈無法將樂譜中包含的信息有效的轉(zhuǎn)換成教學(xué)提示。因?yàn)閱蝹€LED燈的開關(guān)只能表示2個數(shù)據(jù)量，而樂譜中包含的數(shù)據(jù)信息非常多，僅靠2個數(shù)據(jù)量是不能有效提示的。所以他的這種方式并沒有很好的解決初學(xué)者的樂譜識別障礙。
[0013]2.沒有提供提示緩沖時間。 [0014]現(xiàn)有這種裝備是按鋼琴88個琴鍵設(shè)計的，那就有88組LED燈，樂曲是許多音高按一定方式組織在一起的。當(dāng)初學(xué)者按照現(xiàn)有設(shè)備的LED指示燈彈琴時，就會產(chǎn)生不能及時找到下一個音高在哪的問題。而沒有緩沖時間，就需要初學(xué)者在88個琴鍵中不停的找下一個音的準(zhǔn)確位置，這就給初學(xué)者帶來了很大的難度。正因?yàn)闆]有提供給初學(xué)者提示的緩沖時間，所以初學(xué)者就會將全部注意力放在尋找鍵位上，而沒有精力去看樂譜。因此說這種設(shè)備并不能很好的解決初學(xué)者面臨的手眼配合問題。
[0015]3.沒有指法提示功能。
[0016]指法對于鋼琴演奏來說是非常重要的，在彈奏的過程中，初學(xué)者往往不知道該用哪個手指彈奏，而現(xiàn)有的這種設(shè)備沒有指法提示功能。
[0017]4.不能很好的促使初學(xué)者彈對音高。
[0018]現(xiàn)有的這種設(shè)備通過距離傳感器來判斷初學(xué)者彈奏的正誤，這只是給初學(xué)者一個正誤提示，而當(dāng)出現(xiàn)錯誤時，它并不能糾正初學(xué)者的錯誤，并指引初學(xué)者繼而做出正確的彈奏。
[0019]5.這種設(shè)備對于鍵盤類樂器通用性差。
[0020]這種設(shè)備是按88鍵的鋼琴設(shè)計的，只能用于鋼琴上。而類似的61鍵電子琴、54鍵電子琴等其他鍵盤類樂器卻不能使用。
[0021]6.必須依賴上位機(jī)(電腦或平板電腦)使用，整體性差。
[0022]現(xiàn)有的這種設(shè)備，不能獨(dú)立使用，必須依賴上位機(jī)才能工作，這樣在使用中會產(chǎn)生很大的不便。如果沒有電腦，為了使用它，還的再采購一臺電腦，如果現(xiàn)有的電腦需要做別的工作，那這種設(shè)備就不能使用。所以現(xiàn)有的這種設(shè)備對上位機(jī)依賴性強(qiáng)，整體性差。
[0023]7.便攜性差。
[0024]現(xiàn)有的這種設(shè)備，是按88鍵鋼琴設(shè)計的，鋼琴琴鍵區(qū)標(biāo)準(zhǔn)長度是137cm，這種設(shè)備也會有137cm左右，在移動的過程中，會非常的不便。并且想要用，還的再帶上一臺電腦。這樣就大大降低了便攜性能。
[0025]8.能耗高。
[0026]I)要使用現(xiàn)有的設(shè)備，就必須開電腦或平板電腦，這樣會增加大量的電能消耗，造成不必要的浪費(fèi)。
[0027]2)現(xiàn)有設(shè)備通過安裝在每一個琴鍵上的距離傳感器采集琴鍵的位移，88個琴鍵就必須安裝88個距離傳感器，這種方式本身就是一種浪費(fèi)，而且這種距離傳感器是由一個發(fā)射元件和一個接受元件共同組成的，當(dāng)進(jìn)行琴鍵探測時，就得開啟88個距離傳感器的發(fā)射元件，這樣會大幅度增加耗電量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]本實(shí)用新型目的是提供一種鍵盤類樂器輔助教學(xué)器，以達(dá)到:
[0029]I)將樂譜、指法轉(zhuǎn)換成更直觀易懂的電子燈光樂譜，解決初學(xué)者的識譜障礙。
[0030]2)解決現(xiàn)有技術(shù)不能有效滿足初學(xué)者面臨的手眼配合問題。
[0031]3)提供多種練習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。
[0032]4)解決現(xiàn)有技術(shù)不能獨(dú)立工作、整體性差的問題。
[0033]5)解決現(xiàn)有技術(shù)通用性差的問題。
[0034]6)解決現(xiàn)有技術(shù)便攜性差的問題。
[0035]7)解決現(xiàn)有技術(shù)能耗高的問題。[0036]8)提供一種教學(xué)功能完備、確實(shí)有效、操作簡便、便攜、環(huán)保、低功耗的輔助教學(xué)器。
[0037]技術(shù)方案:鍵盤類樂器輔助教學(xué)器，其由多組件組合而成的長條形電子樂譜顯示屏與控制組件構(gòu)成，所述顯示屏每個組件均包括電子樂譜顯示屏和用于探測琴鍵動作狀態(tài)的琴鍵探測模塊，各組件左右兩側(cè)制有互相連接的接插件，且多組件組合后的顯示屏長度與樂器琴鍵區(qū)長度一致，放置在琴鍵的根部，靠近琴身的部位；控制組件內(nèi)置有主控系統(tǒng)、液晶顯示單元和功能選擇按鍵構(gòu)成的人機(jī)對話系統(tǒng)、外部存儲系統(tǒng)、供電系統(tǒng)，以及對應(yīng)琴鍵區(qū)的那部分電子樂譜顯示屏和琴鍵探測模塊；琴鍵探測模塊安裝在電子樂譜顯示屏背面的下方位置，靠近琴鍵的上方。
[0038]所述電子樂譜顯示屏是在每個琴鍵的上方有一列雙色LED發(fā)光二極管，每一列中包含多個雙色LED發(fā)光二極管，并在這一列雙色LED發(fā)光二極管的上部，按5個手指的方位排列有5個單色LED發(fā)光二極管。
[0039]所述琴鍵探測系統(tǒng)由紅外發(fā)光二極管、導(dǎo)光條、紅外接收二極管、模擬信號控制電路組成；導(dǎo)光條是將導(dǎo)光材料在不需要透光的表面覆蓋反光涂層，在導(dǎo)光條上需要透光的地方保留透光區(qū)，在導(dǎo)光條透光區(qū)底面增加齒狀紋，紅外發(fā)光二極管位于導(dǎo)光條上并為導(dǎo)光條提供光源，通過導(dǎo)光條的引導(dǎo)，為琴鍵探測提供穩(wěn)定的光環(huán)境，每個琴鍵上部安裝有紅外接收二極管來采集琴鍵區(qū)域的紅外光的變化，并將這種光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換成電壓變化的模擬量信號，通過模擬信號控制電路將這些信號送入主控系統(tǒng)的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行軟件分析，用來判斷琴鍵是否被彈奏。
[0040]所述主控系統(tǒng)主要是由MCU微控制器單元構(gòu)成，主要功能是根據(jù)系統(tǒng)程序控制本裝置內(nèi)的所有器件；人機(jī)對話系統(tǒng)由液晶顯示單元及功能選擇按鍵共同構(gòu)成，主要功能是，根據(jù)功能選擇按鍵反饋的信息，了解使用者的意圖，并將系統(tǒng)信息通過液晶顯示單元告知使用者；主控系統(tǒng)連接液晶顯示單元的DATA\C0N、MOSI, SCLK, CS接口，用于控制和向液晶顯示單元發(fā)送數(shù)據(jù)。利用微控制器單元一組8個IO 口連接按鍵組成功能選擇按鍵；存儲系統(tǒng)系統(tǒng)選用外部存儲，例如常見的SD卡存儲器，主控系統(tǒng)通過SPI通訊接口與SD卡相連，讀取存儲器中的數(shù)據(jù)；電子樂譜顯示屏系統(tǒng)是由列控制芯片、行控制芯片、三極管、單色LED燈、雙色LED燈構(gòu)成。主控系統(tǒng)通過IO端口連接列控制芯片及行控制芯片，通過控制列控制芯片及行控制芯片，實(shí)現(xiàn)控制LED燈的亮滅；琴鍵分析系統(tǒng)是由電阻、紅外接收二極管、紅外發(fā)光二極管、模擬開關(guān)芯片、三極管組成。主控系統(tǒng)通過IO端口和模擬開關(guān)芯片連接，通過控制模擬開關(guān)芯片，可選擇任意一路紅外接收二極管，并將模擬信號送入主控系統(tǒng)；供電系統(tǒng)是由電池及穩(wěn)壓芯片組成，主要功能是給整個系統(tǒng)提供電源。
[0041]所述電子樂譜顯示屏可以采用液晶顯示屏或電子墨水屏代替LED顯示屏。
[0042]本實(shí)用新型的有益效果:
[0043]I)電子樂譜顯示屏完全解除了初學(xué)者對于樂譜的識譜障礙。
[0044]2)直接在琴鍵上放置電子樂譜顯示屏的這種結(jié)構(gòu)，完全解決了初學(xué)者手和眼的配合問題，初學(xué)者不用轉(zhuǎn)移目光，只需關(guān)注琴鍵部位，就可以使初學(xué)者快速彈奏出正確節(jié)奏的樂曲，極大的提高了初學(xué)者的學(xué)習(xí)興趣。
[0045]3)采用電子樂譜顯示及琴鍵探測功能這種組合，通過主控系統(tǒng)，就可以提供包括自由模式、練習(xí)模式、段落重復(fù)練習(xí)模式、左手練習(xí)模式、右手練習(xí)模式、左右手同時練習(xí)模式在內(nèi)的多種學(xué)習(xí)模式，更加方便初學(xué)者的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的。
[0046]4)本裝置采用模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單、組合方便，通過模塊的組合，可以實(shí)現(xiàn)在鋼琴、電子琴等鍵盤類樂器之間的切換使用，極大的提高了通用性和便攜性，并且主要模塊可以重復(fù)使用，使用者在更換樂器時，只需更換本裝置中一兩個模塊就可繼續(xù)使用，減少了使用者支出，降低了因重復(fù)生產(chǎn)給社會帶來的浪費(fèi)。
[0047]5)本裝置整體性好，不需要依附其他設(shè)備就可以獨(dú)立工作。
[0048]6)在本裝置中，沒有直接使用普通的LED屏作為電子樂譜顯示屏，而是創(chuàng)造性的簡化，保留電子樂譜顯示必要的LED發(fā)光二極管，其余的LED發(fā)光二極管全部省去，在不影響顯示功能的情況下，減少不必要的資源浪費(fèi)。
[0049]7)琴鍵探測需要用輔助光源為琴鍵識別提供一個穩(wěn)定的光環(huán)境，如果在每一個琴鍵上安裝光源發(fā)射器件，就會給系統(tǒng)功耗帶來嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，必大大縮短系統(tǒng)有效的運(yùn)行時間。本裝置利用導(dǎo)光條，將有限的光源，合理的分散在每個琴鍵上，可以為琴鍵識別提供一個穩(wěn)定的光環(huán)境，這樣就不需要在每個琴鍵上安裝發(fā)射器件，只需要幾個發(fā)射器件就可以滿足系統(tǒng)的需要，大大的降低了系統(tǒng)的功耗，又保證了琴鍵探測的需要，并延長了系統(tǒng)運(yùn)行的時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖2為本實(shí)用新型電子樂譜顯示屏局部圖。
[0052]圖3為本實(shí)用新型琴鍵探測模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]圖4為圖3的俯視圖。
[0054]圖5為本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖。
[0055]圖6為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的一種電路原理圖。
[0056]圖號說明:
[0057]1-1鋼琴白鍵、1-2鋼琴黑鍵、1-3D組件、1-4B組件、1_5外部存儲SD卡、1_6外部存儲借口、1-7供您選擇按鍵、1-8A組件、1-9液晶顯示單元、1-10電源借口、1-1IC組件、1-12電子樂普顯示屏、1-13支架、1-14琴鍵探測模塊、1-15支架、1-16E組件、1-17F組件、1-18榫卯按插件、1-19電池。
[0058]2-1指法顯不LED>2-2 一列中第一個LED、2_3 —列中的最后一個LED。
[0059]3-3導(dǎo)光齒狀紋、3-4紅外發(fā)光二極管、3_5導(dǎo)光條透光區(qū)、3_6導(dǎo)光條、3_7導(dǎo)光反條光涂層、3-8紅外接收二極管。
【具體實(shí)施方式】
[0060]如圖1所示，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的輔助教學(xué)器是一個由多組件組合而成的長條形電子樂譜顯示屏1-12，組合后的顯示屏長度與樂器琴鍵區(qū)長度一致，可放置在琴鍵的根部，靠近琴身的部位，用支架1-13支撐安放，使得電子樂譜顯示屏的正前方是演奏者的方向。電子樂譜顯示屏上可以顯示電子樂譜的光點(diǎn)符號信息，用于提示操作者。這種結(jié)構(gòu)及使用方式可以將電子樂譜顯示屏與琴鍵，放置在同一個視覺區(qū)域中，初學(xué)者不需要轉(zhuǎn)移視線，就可以獲得樂譜信息，很好的解決了初學(xué)者手眼配合問題。[0061]電子樂譜顯示屏1-12并不是一個整體的器件，而是由多個長條形電子樂譜顯示屏組件通過接插件1-18組合而成的。組件包括A組件1-8、B組件1-4、C組件1_11、D組件1-3、E組件1-16、F組件1-17。其中A組件1_8是本裝置的核心控制組件，組件內(nèi)置了主控系統(tǒng)、人機(jī)對話系統(tǒng)(液晶顯示單元1-9、功能選擇按鍵1-7)、外部存儲系統(tǒng)1-5、供電系統(tǒng)1-10，還有A組件所對應(yīng)琴鍵區(qū)的那部分電子樂譜顯示屏和琴鍵探測模塊1-14 ;而其他組件只包含了它們所對應(yīng)琴鍵區(qū)的那部分電子樂譜顯示屏和琴鍵探測模塊。其中當(dāng)A組件、B組件、F組件通過接插件組合在一起時，就可以給54鍵，標(biāo)準(zhǔn)琴鍵的鍵盤類樂器使用。例如:54鍵電子琴。當(dāng)A組件、B組件、E組件組合在一起時，就可以給61鍵，標(biāo)準(zhǔn)琴鍵的鍵盤類樂器使用。例如:61健電子琴。當(dāng)A組件、B組件、C組件、D組件組合在一起時，就可以給88鍵，標(biāo)準(zhǔn)琴鍵的鍵盤類樂器使用。例如:鋼琴、電鋼琴等。本裝置通過組件拼裝的方式解決了，在不同鍵盤類樂器間的通用性問題，同時提高了本裝置的便攜性。
[0062]如圖2所示，這種電子樂譜顯示屏是經(jīng)過特殊改造的LED屏，和現(xiàn)有LED屏不同的是，這種樂譜顯示屏上的LED發(fā)光二極管不是緊密排列在一起的；只在每個琴鍵的上方有一列雙色LED發(fā)光二極管2-3至2-3，每一列中包含多個雙色LED發(fā)光二極管，并在這一列雙色LED發(fā)光二極管的上部，按5個手指的方位排列有5個單色LED發(fā)光二極管作為指法顯示LED2-1 ;屏幕其余的地方?jīng)]有LED燈。
[0063]樂譜中音高信息對應(yīng)一列雙色LED發(fā)光二極管，音高從一列上的第一個LED2-2發(fā)光二極管開始亮起，根據(jù)樂曲的播放速度，燈光向下移動，當(dāng)移動至最后一行時，也就是最靠近琴鍵的地方，就是提示操作者現(xiàn)在需要按下提示的琴鍵。樂曲中的音高自上而下顯示出來，落到琴鍵上，就需要一定的時間，時間的長短，由每列中的LED發(fā)光二極管的數(shù)量決定；有了這個時間段，操作者就能提前知道下一個音高在哪里，給操作者提供一個緩沖和準(zhǔn)備的時間；每一列中的LED發(fā)光二極管數(shù)不宜太多也不宜太少，太多浪費(fèi)，太少則緩沖時間太短。
[0064]在每一列中，亮一個燈就表示這個音高需要一個時值，當(dāng)連續(xù)亮3個燈時就表示這個音高需要3個時值，這樣，通過連續(xù)亮燈的方式就可以表現(xiàn)出音長和節(jié)奏。
[0065]通過控制音高提示的LED發(fā)光二極管的亮度，可以表現(xiàn)出音的強(qiáng)弱關(guān)系。
[0066]每個雙色LED發(fā)光二極管，可以有四種狀態(tài)，例如:藍(lán)綠雙色LED發(fā)光二極管，一種狀態(tài)是藍(lán)色，可以代表和聲提示，需要左手彈奏；一種狀態(tài)是綠色，可以代表旋律提示，需要右手彈奏；一種是全滅，可以代表休止符；一種是當(dāng)藍(lán)綠同時開啟時，根據(jù)色光的混合規(guī)律，就會出現(xiàn)青色，就代表需要連續(xù)彈奏。通過這四種狀態(tài)就可以將樂譜中的主旋律、和聲、休止符、連擊信息表現(xiàn)出來。
[0067]當(dāng)每個音高提示移動至最后一行，即最靠近琴鍵的地方，主控系統(tǒng)根據(jù)電子樂譜中的指法信息，開啟每一列雙色LED發(fā)光二極管上，按5個手指方位排列的單色LED發(fā)光二極管，給初學(xué)者一個指法提示。這種電子樂譜顯示屏將樂譜中包含的音高、音長、節(jié)奏、節(jié)拍、主旋律、和聲、連擊、指法等主要信息通過光信號表現(xiàn)出來。這種光信號非常直觀、并且易懂，形成了一種完善的電子樂譜顯示系統(tǒng)，解決了初學(xué)者的識譜障礙，提高了提示效率，并且其增加了緩沖時間和指法提示。
[0068]如圖3、4所示，在本裝置所有組件的電子樂譜顯示屏背面的下方位置，靠近琴鍵的上方，安裝有琴鍵探測模塊1-14，用于探測琴鍵動作狀態(tài)。[0069]琴鍵探測系統(tǒng)由紅外發(fā)光二極管3-4、導(dǎo)光條3-6、紅外接收二極管3_8、模擬信號控制電路組成。
[0070]導(dǎo)光條3-6是將導(dǎo)光材料加工成需要的形狀，在不需要透光的表面覆蓋反光涂層
3-7，增高反射率。在導(dǎo)光條上需要透光的地方保留透光區(qū)3-5，在導(dǎo)光條透光區(qū)底面增加齒狀紋3-3，利用導(dǎo)光材料(例如:PS聚苯乙烯\PC聚碳酸酯\PMMA聚甲基丙烯酸甲又名亞克力、有機(jī)玻璃)極高的反射率且不吸光的特性，反射從光源發(fā)出來的光，當(dāng)光線射到導(dǎo)光條透光區(qū)底面的齒狀紋時，反射光會在各個角度擴(kuò)散，然后破壞反射條件，由導(dǎo)光條透光區(qū)射出，導(dǎo)向需要的地方；只需要調(diào)整齒狀紋的數(shù)量和調(diào)整導(dǎo)光條透光區(qū)的大小，就可以很好的引導(dǎo)有限的光源。用每個組件上都有兩個紅外發(fā)光二極管提供光源，為琴鍵探測提供穩(wěn)定的光環(huán)境。
[0071]通過每個琴鍵上部安裝的紅外接收二極管，來采集琴鍵區(qū)域的紅外光的變化，并將這種光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換成電壓變化的模擬量信號，通過模擬信號控制電路將這些信號送入主控系統(tǒng)的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行軟件分析，用來判斷琴鍵(包括白鍵1-1和黑鍵1-2)是否被彈奏。這種方式，不需要在每個琴鍵上都安裝距離傳感器或是光電開關(guān)，只需要一根導(dǎo)光條和紅外接收二極管就可以實(shí)現(xiàn)工作，減少浪費(fèi)，并且大大的降低了能耗。
[0072]本裝置電路是由主控系統(tǒng)、人機(jī)對話系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、電子樂譜顯示屏系統(tǒng)、琴鍵分析系統(tǒng)、供電系統(tǒng)共同組成的，如圖5、6所示。主控系統(tǒng)主要是由MCU微控制器單元構(gòu)成，主要功能是根據(jù)系統(tǒng)程序控制本裝置內(nèi)的所有器件。
[0073]人機(jī)對話系統(tǒng)由液晶顯示單元及功能選擇按鍵共同構(gòu)成，主要功能是，根據(jù)功能選擇按鍵反饋的信息，了解使用者的意圖，并將系統(tǒng)信息通過液晶顯示單元告知使用者。主控系統(tǒng)連接液晶顯示單元的DATA\C0N、M0S1、SCLK、CS接口，用于控制和向液晶顯示單元發(fā)送數(shù)據(jù)。利用微控制器單元一組8個IO 口連接按鍵組成功能選擇按鍵。存儲系統(tǒng)系統(tǒng)選用外部存儲，例如常見的SD卡存儲器，主控系統(tǒng)通過SPI通訊接口與SD卡相連，讀取存儲器中的數(shù)據(jù)。
[0074]電子樂譜顯示屏系統(tǒng)是由列控制芯片、行控制芯片、三極管、單色LED燈、雙色LED燈構(gòu)成。主控系統(tǒng)通過IO端口連接列控制芯片及行控制芯片，通過控制列控制芯片及行控制芯片，實(shí)現(xiàn)控制LED燈的亮滅。
[0075]琴鍵分析系統(tǒng)是由電阻、紅外接收二極管、紅外發(fā)光二極管、模擬開關(guān)芯片、三極管組成。主控系統(tǒng)通過IO端口和模擬開關(guān)芯片連接，通過控制模擬開關(guān)芯片，可選擇任意一路紅外接收二極管，并將模擬信號送入主控系統(tǒng)。
[0076]供電系統(tǒng)是由電池及穩(wěn)壓芯片組成，主要功能是給整個系統(tǒng)提供電源。
[0077]上述教學(xué)器具體實(shí)施過程:
[0078]I)將樂譜或MIDI文件，連同每個音高的指法信息一同轉(zhuǎn)換成一種可由本裝置解碼的電子樂譜文件。
[0079]2)將轉(zhuǎn)換好的電子樂譜文件保存至SD卡或是TF卡、U盤等存儲設(shè)備中。將存儲設(shè)備連接至本裝置上。
[0080]3)通過本裝置上的人機(jī)對話系統(tǒng)，把設(shè)備信息反饋在本裝置中的液晶屏上。
[0081]4)本裝置的主控系統(tǒng)通過人機(jī)對話系統(tǒng)，使主控系統(tǒng)了解使用者的意圖，根據(jù)使用者的意圖改變樂曲的播放狀態(tài)或是樂曲曲目的選擇。[0082]5)根據(jù)使用者的選擇將存儲設(shè)備中已經(jīng)轉(zhuǎn)換好的電子樂譜信息，通過架設(shè)在琴鍵上方的一種經(jīng)過特殊改造的LED屏(電子樂譜顯示屏)顯示出來。
[0083]6)針對初學(xué)者，不同人的熟練程度，本裝置根據(jù)使用者的選擇提供了多種教學(xué)模式，自由模式、練習(xí)模式、左手練習(xí)模式、右手練習(xí)模式、左右手同時練習(xí)模式、段落重復(fù)練習(xí)模式。
[0084]所謂自由模式，就是操作者選定好曲目后，主控系統(tǒng)將曲目的電子樂譜通過電子樂譜顯示屏，向下移動顯示。在播放的過程中并不對操作者彈奏琴鍵的動作做任何響應(yīng)，只根據(jù)選定的播放速度將電子樂譜完整的播放完成。這種模式主要針對已經(jīng)比較熟練的操作者，只給操作者一個提示，剩下的由操作者自由發(fā)揮演奏，中途并不干涉。
[0085]所謂練習(xí)模式，主要針對剛上手的初學(xué)者，當(dāng)電子樂譜開始播放，每個音高落到最靠近琴鍵的地方，也就是需要彈奏的時候，主控系統(tǒng)開啟琴鍵探測系統(tǒng)，主控系統(tǒng)分析操作者是否正確彈奏了那個音高，如果沒有，電子樂譜保持當(dāng)前顯示，停止向下移動顯示，等待操作者正確的彈奏該音高；當(dāng)操作者正確彈奏了該音高，電子樂譜繼續(xù)向下移動顯示。
[0086]所謂左手模式就是在電子樂譜顯示屏上只顯示樂曲的和聲信息提示，使用者可以單獨(dú)的練習(xí)樂曲的和聲部分。
[0087]所謂右手模式就是在電子樂譜顯示屏上只顯示樂曲的旋律信息提示，使用者可以單獨(dú)的練習(xí)樂曲的旋律部分。
[0088]所謂左右手同時練習(xí)模式就是同時開啟樂曲的旋律及和聲信息提示，方便使用者練習(xí)雙手彈奏。
[0089]所謂段落重復(fù)練習(xí)模式就是可以任選樂曲中的任意一段，在電子樂譜顯示屏上重復(fù)顯示那一段樂譜信息提示，方便使用者針對某一段不熟練的樂曲，反復(fù)練習(xí)。
【權(quán)利要求】
1.鍵盤類樂器輔助教學(xué)器，其特征由多組件組合而成的長條形電子樂譜顯示屏與控制組件構(gòu)成，所述顯示屏每個組件均包括電子樂譜顯示屏和用于探測琴鍵動作狀態(tài)的琴鍵探測模塊，各組件左右兩側(cè)制有互相連接的接插件，且多組件組合后的顯示屏長度與樂器琴鍵區(qū)長度一致，放置在琴鍵的根部，靠近琴身的部位；控制組件內(nèi)置有主控系統(tǒng)、液晶顯示單元和功能選擇按鍵構(gòu)成的人機(jī)對話系統(tǒng)、外部存儲系統(tǒng)、供電系統(tǒng)，以及對應(yīng)琴鍵區(qū)的那部分電子樂譜顯示屏和琴鍵探測模塊；琴鍵探測模塊安裝在電子樂譜顯示屏背面的下方位置，靠近琴鍵的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤類樂器輔助教學(xué)器，其特征是所述電子樂譜顯示屏是在每個琴鍵的上方有一列雙色LED發(fā)光二極管，每一列中包含多個雙色LED發(fā)光二極管，并在這一列雙色LED發(fā)光二極管的上部，按5個手指的方位排列有5個單色LED發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤類樂器輔助教學(xué)器，其特征是所述琴鍵探測系統(tǒng)由紅外發(fā)光二極管、導(dǎo)光條、紅外接收二極管、模擬信號控制電路組成；導(dǎo)光條是將導(dǎo)光材料在不需要透光的表面覆蓋反光涂層，在導(dǎo)光條上需要透光的地方保留透光區(qū)，在導(dǎo)光條透光區(qū)底面增加齒狀紋，紅外發(fā)光二極管位于導(dǎo)光條上并為導(dǎo)光條提供光源，通過導(dǎo)光條的引導(dǎo)，為琴鍵探測提供穩(wěn)定的光環(huán)境，每個琴鍵上部安裝有紅外接收二極管來采集琴鍵區(qū)域的紅外光的變化，并將這種光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換成電壓變化的模擬量信號，通過模擬信號控制電路將這些信號送入主控系統(tǒng)的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行軟件分析，用來判斷琴鍵是否被彈奏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤類樂器輔助教學(xué)器，其特征是所述主控系統(tǒng)主要是由MCU微控制器單元構(gòu)成，主要功能是根據(jù)系統(tǒng)程序控制本裝置內(nèi)的所有器件；人機(jī)對話系統(tǒng)由液晶顯示單元及功能選擇按鍵共同構(gòu)成，主要功能是，根據(jù)功能選擇按鍵反饋的信息，了解使用者的意圖，并將系統(tǒng)信息通過液晶顯示單元告知使用者；主控系統(tǒng)連接液晶顯示單元的DATA\CON、MOS1、SCLK、CS接口，用于控制和向液晶顯示單元發(fā)送數(shù)據(jù)。利用微控制器單元一組8個IO 口連接按鍵組成功能選擇按鍵；存儲系統(tǒng)系統(tǒng)選用外部存儲，例如常見的SD卡存儲器，主控系統(tǒng)通過SPI通訊接口與SD卡相連，讀取存儲器中的數(shù)據(jù)；電子樂譜顯示屏系統(tǒng)是由列控制芯片、行控制芯片、三極管、單色LED燈、雙色LED燈構(gòu)成。主控系統(tǒng)通過IO端口連接列控制芯片及行控制芯片，通過控制列控制芯片及行控制芯片，實(shí)現(xiàn)控制LED燈的亮滅；琴鍵分析系統(tǒng)是由電阻、紅外接收二極管、紅外發(fā)光二極管、模擬開關(guān)芯片、三極管組成。主控系統(tǒng)通過IO端口和模擬開關(guān)芯片連接，通過控制模擬開關(guān)芯片，可選擇任意一路紅外接收二極管，并將模擬信號送入主控系統(tǒng)；供電系統(tǒng)是由電池及穩(wěn)壓芯片組成，主要功能是給整個系統(tǒng)提供電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍵盤類樂器輔助教學(xué)器，其特征是所述電子樂譜顯示屏可以采用液晶顯示屏或電子墨水屏代替LED顯示屏。
【文檔編號】G09B15/02GK203721066SQ201420094110
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】羅淑文 申請人:羅淑文