专利名称：便携式乐器辅助学习装置的制作方法
技术领域：
本实用新型所属技术领域为电子信息技术，尤其涉及嵌入式硬件设计及软件设计，图像采集及图像识别技术。
背景技术：
图像传感器可配合光学成像透镜即可实现对外界图像的采集，将图像信号转变为数字信号送入处理器进行处理。MIDI是一种电子乐器之间以及电子乐器与电脑之间的统一交流协议。很多流行的游戏、娱乐软件中都有不少以MID、RMI为扩展名的MIDI格式音乐文件。MIDI文件是一种 描述性的数据文件，它将所要演奏的乐曲信息用字节进行描述。MIDI要形成电脑音乐必须通过合成。在播放时，根据MIDI文件记录的乐曲信息向波表发出指令，从“表格”中逐一找出对应的声音信息，经过合成、加工后回放出来。理论上，波表容量越大合成效果越好。根据取样文件放置位置和由专用微处理器或CPU来处理的不同，波表合成又常被分为软波表和硬波表。嵌入式技术在当今越来越快的发展，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。硬件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包。目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现各种功能的芯片应有尽有。而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。从软件方面讲,也有相当部分的成熟软件系统,如WinCE, Linux等。同时由于是研究热点，所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到各种驱动，程序源代码。这对于我们从事这方面的研发，无疑是个资源宝库。
实用新型内容本实用新型专利描述了一种便携式乐器辅助学习装置。一种便携式乐器辅助学习装置，其特征在于装置包括主机和扫描笔，还包括显示装置、触摸输入装置、扬声器、耳机接口、USB接口和电源开关；所述的主机部分包括嵌入式处理器、SDRAM芯片、NAND FLASH芯片、可充电电池、电源管理模块和音频硬解码芯片；所述的电源管理模块为整个装置各个部分提供电源，同时管理可充电电池的充放电过程；扫描笔与主机之间使用连接电缆连接。扫描笔部分包括图像传感器、成像透镜、补光LED、按钮以及辅助电路等。装置的主要功能为扫描纸上的五线谱图像，然后生成标准的MIDI文件保存便于后续编辑，并可将其转化为相应的音乐播放出来。
[0014]图I为装置的总体示意图；图2为装置的硬件结构示意图；图3为扫描笔硬件结构具体实施方式
本实用新型描述的一种基于嵌入式技术实现的乐器辅助学习装置，实现了一款可以将纸质乐谱转化为标准midi序列文件，并可根据用户选定参数播放的便携式乐器辅助学习装置。为使本装置技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本装置进一步详细说明。
·[0019]装置总体示意图如图I所示，包括主机及扫描笔等部分，主机与扫描笔之间用电缆连接。主机上附带有显示装置、触摸输入装置、扬声器及耳机接口、USB接口，电源开关等。装置的硬件结构图如图2所示，主机部分如点划线内所示，嵌入式处理器采用三星公司的ARM9处理器S3C2440，运行主频400MHz，外围连接64M的SDRAM作为处理器运行时需要的运行内存和大容量NAND FLASH作为海量数据存储器，用触摸屏作为显示及用户输入部件。音频解码播放采用荷兰VLSI公司出品的一款单芯片的MP3/WMA/MIDI音频解码芯片VS1003实现，VS1003与S3C2440之间使用SPI总线进行通讯。主机中包括电源管理部分，使用专用的锂电池管理芯片实现，管理电池的充放电功能。同时提供USB从接口以连接数据线和充电器。扫描笔如图3所示，主要包括图像传感器和辅助电路等，图像传感器采用0V7670CM0S数字图像传感器，辅助电路用CPLD (复杂可编程逻辑器件)实现，用于扫描按钮的处理以及图像传感器输出数据的初步处理，将图像数据通过连接电缆发送给主机。图像传感器前安装有成像透镜及补光LED。装置开机后进行初始化及自检后进入待命模式，在触摸屏上显示功能菜单及版本信息。如果在设定时间内没有任何动作，则会自动关闭屏幕或关机以节省功耗。在待命模式中若用户连接USB线至PC机，则进入文件传输模式，PC机可访问装置内部Flash存储器以进行文件读写操作。下面描述纸质乐谱的输入、识别、转换存储及播放过程需要扫描输入乐谱时，用户首先需要将扫描笔头贴在要扫描的乐谱的起始位置，笔头中线对准五线谱中间的谱线，然后按住扫描笔上的按钮即进入扫描模式。之后用户保持扫描笔头与纸面的接触，同时以一定的速度匀速扫过需要录入的乐谱。在一行乐谱结尾后松开扫描笔上的按钮，将笔头移至下一行开头，重复上述过程进行下一行的扫描。与此同时主机会处理扫描笔传回的图像数据，将扫描的图像进行拼接并做二值化处理，滤除由于扫描笔移动造成的图像抖动和孤立的噪点，最终用应用层软件拼接成完整的长条状黑白乐谱图像。同时屏幕上会提示当前内存余量，避免扫描长度过长丢失信息。当用户完成一整次扫描后，即可通过触摸屏操作装置，使主机开始进行图像识别，按顺序识别出音符的音高和音长后按照MIDI文件格式的规定，将音符翻译成MIDI事件代码，加上MIDI文件头和音轨头，生成MIDI文件存储在内部的大容量NANDFLASH存储器中。然后，用户即可根据自己的需要选择是否改变MIDI序列文件中音色信息，处理器会将MIDI码流用MIDI硬解码芯片VS1003进行解码，产生音频信号通过扬声器或耳机输出
音频信号。用户还可以将生成的MIDI文件通过USB数据线传输到PC机上用进行后续编辑。将装置的USB线连接至PC机，PC机识别装置为移动存储设备，即可将识别后生成的MIDI序列文件复制至PC机上。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种便携式乐器辅助学习装置，其特征在于 装置包括主机和扫描笔，还包括显示装置、触摸输入装置、扬声器、耳机接口、USB接口和电源开关； 所述的主机部分包括嵌入式处理器、SDRAM芯片、NAND FLASH芯片、可充电电池、电源管理模块和音频硬解码芯片；所述的电源管理模块为整个装置各个部分提供电源，同时管理可充电电池的充放电过程； 扫描笔与主机之间使用连接电缆连接。
专利摘要本实用新型描述了一种便携式乐器辅助学习装置，其特征在于装置包括主机和扫描笔，还包括显示装置、触摸输入装置、扬声器、耳机接口、USB接口和电源开关；所述的主机部分包括嵌入式处理器、SDRAM芯片、NAND FLASH芯片、可充电电池、电源管理模块和音频硬解码芯片；所述的电源管理模块为整个装置各个部分提供电源，同时管理可充电电池的充放电过程；扫描笔与主机之间使用连接电缆连接。装置的主要功能为扫描纸上的五线谱图像，然后生成标准的MIDI文件保存便于后续编辑，并可将其转化为相应的音乐播放出来。
文档编号G09B5/04GK202694620SQ201220168300
公开日2013年1月23日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者郝伟琦, 林平分, 万培元, 王枭, 邓睿, 童成盛 申请人:北京工业大学