专利名称：微电脑教学用电子琴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种娱乐器具，特别是涉及一种微电脑教学用电子琴。
目前的电子琴包括壳体，设置在壳体上的电子琴控制面板、扬声器、黑白琴键、以及设置在壳体内由电子琴单片机系统和电子琴按键开关键盘矩阵电路等构成的电子琴电路。具有演奏内存中示范曲，记录、重放弹奏者所弹乐曲等功能，但对初学者要想准确地输入存储一首乐曲是十分困难的，且这类电子琴没有领弹功能。
本实用新型的目的在于提供一种可将乐谱通过输入节拍、音名和音符时值三大要素的方式准确地录入音乐乐曲，并演奏出来，且具有由琴键指示灯领弹乐曲功能的微电脑教学用电子琴。
本实用新型微电脑教学用电子琴是这样实现的，它包括壳体部份和电路部份。壳体部份由壳体、设置在壳体上的8031单片机系统控制面板、电子琴控制面板、扬声器、琴键指示灯、符号标志面板及黑白琴键组成。电路部份由扫描信号编码电路A1、多路选择电路A2和A3、扫描信号译码电路A4、电子琴电子开关键盘矩阵电路A5、集电极开路缓冲电路A6、三态缓冲电路A7、控制信号译码电路A8、显示驱动电路A9、音强控制电路A10、电子琴单片机系统A11、电子琴按键开关键盘矩阵电路A12及8031单片机系统A0构成。其电路连接为，电子琴单片机系统A11输出接扫描信号编码电路A1输入，A1输出分别接多路选择电路A2和A3的一个输入口，8031单片机系统A0的P1输出口接A2的另一输入口，A0的地址输出口接A3的另一输入口；多路选择电路A2的输出接扫描信号译码电路A4输入，A4输出接电子琴按键开关键盘矩阵电路A12输入，A12输出接电子琴单片机系统A11键盘输入和三态缓冲电路A7输入，A7输出接8031单片机系统A0的P0口输入；多路选择电路A3的输出接电子琴电子开关键盘矩阵电路A5的地址输入，8031单片机系统A0的P0口接A5的数据输入，A5的数据输出接集电极开路缓冲电路A6的输入，A6的输出接电子琴单片机系统A11键盘输入；8031单片机系统A0的P1输出口接控制信号译码电路A8输入，A8输出接音强控制电路A10输入；8031单片机系统A0的串行口输出接显示驱动电路A9的输入。
其中电子琴单片机系统A11和电子琴按键开关键盘矩阵电路A12为现有电子琴中的已知电路；扫描信号编码电路A1由4个与非门U1A、U1B、U2和U3构成。U1A～B、U2和U3的输入脚接分别接A11的输出kc，U1A～B、U2和U3的输出脚接多路选择电路A2和A3的一个输入口；多路选择电路A2由数据选择器U4构成。U4的B输入口分别接A1电路中U1A～B、U2和U3的输出脚，U4的A输入口接8031单片机系统A0的P1口低四位输出，U4的选择控制脚接8031单片机系统A0的P3口P33脚。U4的输出接扫描信号译码电路A4的输入；多路选择电路A3由数据选择器U5构成。U5的A输入口接A1电路中U1A～B、U2和U3的输出脚，U5的B输入口接8031单片机系统A0的地址输出线，U5的选择控制脚接8031单片机系统A0的P3口P34脚。U5的输出接电子琴电子开关键盘矩阵电路A5的地址输入；扫描信号译码电路A4由译码器U6构成。U6的输入脚接A2电路中U4的输出脚。U6的输出脚接电子琴按键开关键盘矩阵电路A12的扫描输入端KS；电子琴电子开关键盘矩阵电路A5由两片静态随机存储器U7和U8构成。U7和U8的地址输入端分别接多路选择电路A3中U5的输出脚。U7和U8的数据输入端分别接8031单片机系统A0的P0口输出脚。U7和U8的数据输出脚接集电极开路缓冲电路A6的输入。U7和U8的写允许端脚WE接8031单片机系统的写控制端脚WR；集电极开路缓冲电路A6由缓冲器U9构成。 U9的输入脚分别接电子琴电子开关键盘矩阵电路A5中U7和U8的数据输出脚。U9的输出脚接电子琴单片机系统A11的键盘输入。U9的选用控制脚接8031单片机系统A0的P3口P34脚；三态缓冲电路A7由缓冲器U10、或门U12构成。U10的输入脚接电子琴按键开关键盘矩阵A12的输出。U10的输出脚接8031单片机系统A0的P0输出脚。U10的输出脚接8031单片机系统A0的P0输入口。U12的输入脚接8031单片机系统A0的RD脚和P32脚。U12的输出脚接U10的选通控制1G、2G脚；控制信号译码电路A8由译码器U11构成。U11的输入脚接8031单片机系统A0的P1口P14—P16脚。U11输出接音强控制电路A10的输入；显示驱动电路A9由缓冲驱动器U13、串入并出移位寄存器U14～U26、发光二极管D1～D99，以及限流电阻R1～R99构成。U13的输入脚分别接地和8031单片机系统A0的串行输出脚TXD。U13的输出脚接U14～U26的移位脉冲输入脚CLK。U14的数据输入端A、B接8031单片机系统A0的串行输出脚RXD，U15～U26的数据输入端A、B接前一级串入并出移位寄存器的输出端Q7。U14～U26的MR端接电源VCC。D1～D99的供电电源输入端VOUT接音强控制电路A10的输出端VOUT；音强控制电路A10由音量放大器U27、可调集成稳压器U28、双向模拟电子开关U29和U30，以及电阻构成。U27的输入及输出与现有电子琴技术相同。U28的输入端Vin接电源VIN(Vcc)，输出端Vout接显示驱动电路A9的发光二极管D1～D99的供电输入VOUT。双向模拟电子开关U29和U30的控制输入端Y2～Y7分别接控制信号译码电路A8中U11的输出端Y2～Y7，并分别对应信号FF、F、MF、P、MP、OFF。
本实用新型微电脑教学用电子琴的工作原理是电子琴单片机系统A11输出的键扫描信号KCo—11送至A1中的U1A～B、U2和U3的输入端，U1A～B、U2和U3将输入信号编码，输出信号A～D至A2中U4的B输入口和A3中U5的A输入口；如果U4正选择B输入口，U4输出与B输入口信号A～D同样的信号KA0～3，该信号送至A4中U6的输入端，U6将输入信号译码复原成与原键扫描信号KC0～11相同的信号KS0～11后，输出至A12的扫描输入端，A12输出的键盘状态信号KI1～8至A11的键盘输入端，实现电子琴发音的功能；如果A3中U5正选择A输入口，由U5输出与A输入口信号A～D一样的信号KB0～3至A5中U7和U8的地址输入端，去扫描U7和U8内部的存储矩阵(要当于电子开关键盘矩阵)，U7和U8的数据输出KO1～8至A6中U9的输入端，如果U9正选择导通，U9输出与输入端相同的信号，该信号与A12输出的键盘状态信号逻辑与后，送至A11的键盘输入口，实现A12和A5两副键盘时控制电子琴发音的功能。
8031单片机系统A0的地址输出口输出的地址信号AD0～3至A3中U5的B输入口，如果U5正选择B输入口，则U5输出与送至B输入口的信号(AD0～3)同样的信号KB0～3，该信号送至A5中U7和U8的地址输入端，作为8031单片机系统A0向U7和U8中写入电子开关键盘状态信号的寻址地址；8031单片机系统A0的P0口输出键盘状态信号D0～7至A5中U7和U8的数据输入口，8031单片机系统A0的写控制信号WR送至U7和U8的写允许端WE，在WR信号的控制下，将U7和U8数据输入端的键盘状态信号写入地址输入端信号指定的字节中，实现微电脑控制电子开关键盘的功能。
8031单片机系统A0的P1口输出的键扫描信号P10～P13送至A2中U4的A输入口，如果U4正选择A输入口，则U4输出与A输入口信号一样的信号KA0～3，该信号送至A4中U6的输入端，被U6译码成键盘扫描信号KS0～13输出至A12中，A12输出的键盘状态信号KI1～8送至A7中U10的输入端，如果U10正选通，U10将输出与输入端信号一样的输出信号D0～7，送至8031单片机系统A0的P0口，由8031单片机系统A0判断是否是有效的按键被按下，若是，则执行相应的功能或将按键代表的信息存入8031单片机系统A0，实现存储输入乐谱的功能。
8031单片机系统A0串行口输出的显示控制数据RXD、TXD送至显示驱动电路A9中U14的输入端RXD和U13的输入端TXD，TXD信号经U13缓冲后送到U14～U26的移位脉冲输入端CLK，驱动数据RXD在U14～U26中移位，控制发光二极管D1～D99的亮灭，显示出提示信息或带领演奏者练习弹奏。
8031单片机系统A0的P1口输出的音强控制信P14～16送至电路A8中U11的输入口，被U11译码成音强控制信号FF、F、MF、P、MP、OFF输出至电路A10中。同时控制A10中音强和亮度控制电路的6只双向模拟电子开关的关断和导通，以选样不同的反馈电阻阻值，改变电子琴输出的音量的琴键指示灯亮度，实现音强(节拍)和亮度控制。
本实用新型微电脑教学用电子琴具有1)输入存储乐谱的功能，且输入的方式是按音乐乐谱三大要素，即节拍、音名和音符时值分别输入或将音名和音符时值同时输入，使任何人，包括初学者均能准确输入一首乐曲。2)具有演奏存储的乐谱乐曲功能，即能在电子琴上将存储在8031单片机系统A0中包含了节拍、音名和音符时值三要素乐谱的乐曲准确地演奏出来。同时还可以练习在电子琴琴键上与微电脑同步弹奏一首乐曲或合奏一首乐曲。起到用标准的音乐旋奏和节奏训练使用者学习电子琴和音乐的效果。3)由于本实用新型将节拍、音名和音符时值反应在与琴键对应的指示灯上，即指示灯亮表示所对应的琴键按下，灭表示对应的琴键抬起，其亮度则表示按键按下的力度。从而起到用琴键指示灯训练使用者学习弹奏电子琴和熟练指法的作用。
以下结合附图详细说明本实用新型实施例。
图1本实用新型结构示意图图2本实用新型电路框图图3～12本实用新型电路连接图本实用新型微电脑教学用电子琴是这样实现的，它包括壳体1、设置在壳体1上电子琴控制面板2、电子琴扬声器3、电子琴黑键4、电子琴白键5、琴键指示灯6、符号标志面板7、8031单片机系统控制面板8和电子琴电路。电子琴电路由8031单片机系统A0、扫描信号编码电路A2、多路选择电路A2和A3、扫描信号译码电路A4、电子琴电子开关键盘矩阵电路A5、集电极开路缓冲电路A6、三态缓冲电路A7、控制信号译码电路A8、显示驱动电路A9、音强控制电路A10、以及电子琴单片机系统A11和电子琴按键开关键盘矩阵电路A12组成。其中电路A1由与非门U1A～B(4012A～B)U2(4068)U3(4068)构成。电路A2由数据选择器U4(74HC157)构成。电路A3由数据选择器U5(74HC157)构成。电路A4由译码器U6(74HC154)构成。电路A5由静态随机存储器U7(34710)和U8(34710)构成。电路A6由缓冲器U9(74AS762)构成。电路A7由缓冲器U10(74HC244)、或门U12(74HC32)构成。电路A8由译码器U11(74HC238)构成。电路A9由缓冲驱动器U13(74LS28)、串入并出移位寄存器U14～U26(74LS164)和发光二极管D1～D99，限流电阻R1～D99构成。电路A10由音量放大器U27可调集成稳压器U28(317)、双向模拟电子开关U29、U30(4066)及电阻构成。其连接关系是，U1的输入脚2～5、9～12分别接A11的键扫描输出KC8～11、KC4～7。U2的输入脚2～5、9～10分别接A11的输出KC2、3、6、7、10、11，U3的输入脚2～5、9～10分别接A11的输出KC1、3、5、6、9、11。U1A的输出脚1和U1B的输出脚13、U2输出脚13、U3输出脚13接A2中U4的B输入口脚13、10、6和3；U4的A输入口脚2、5、11、14分别接A0的P1口输出脚1～4(P10～13)。U4的选择控制脚1接A0的P3口输出脚13(P33)。U4的输出脚4、7、9、12接电路A4中U6输入脚23～20；U6的输出脚1～11、13～15分别接电路A12中的扫描输入端KS0～KS13；电路A3中U5的输入脚2、5、11、14分别接电路A1中U3的输出脚13，U2的输出脚13、U1B的输出脚13、U1A的输出脚1、U5的B输入脚3、6、10、13分别接系统A0的地址输出线AD0～AD3。U5的选择控制脚1接系统A0的P3口输出脚14(P34)。U5的输出脚4、7、9、12接电路A5中U7的地址输入脚3～6和U8的地址输入脚3～6；电路A5中U7的数据输入脚17、15、13、和11分别接系统A0的P0口输出脚39～36(D0～D3)。U8的数据输入脚17、15、13、11分别接系统A0的P0口输出脚35～32(D4～D7)。U7和U8的数据输出脚16、14、12、10分别接电路A6中缓冲器U9的输入脚2、4、6、8、11、13、15、17。U7和U8的写允许端脚2(WE)接系统A0的P3口写控制端脚16(WR)；U9的输出脚18、16、14、12、9、7、5、3分别接电路A11的键输入KI1～KI8，U9的选通控制脚1、19接系统A0的P3口输出脚14(P34)；电路A7中缓冲器U10输入脚2、4、6、8、11、13、15、17分别接电路A6中U9的输出脚18、16、14、12、9、7、5、3(KI1～KI8)，U10的输出脚18、16、14、12、9、7、5、3分别接系统A0的P0输入输出口脚39～32(D0～D7)。或门U12的输入脚1～2分别接系统A0的P3口脚17(RD)和P3口脚12(P32)，U12的输出脚3接U10的选通控制端脚1、19(1G、2G)；电路A8中的译码器U11的输入脚1～3分别接系统A0的P1口输出脚5～7(P14～P16)，U11的输出脚7、9、10～13(OFF、MP、P、MF、F、FF信号)接音强控制电路A10的输入；电路A10中的U27的输入及输出同现有电子琴，U28的输入脚1接电源Vcc，输出脚3接电路A9的发光二极管D1～D99的供电输入VOUT，U29和U30的控制输入端脚Y2～Y7分别接电路A8中U11的脚13～9和脚7，并分别对应信号FF、F、MF、P、MP、OFF；电路A9中U13的输入脚3接地，输入脚2接8031单片机系统A0的串行输出脚TXD(脚11)，U13输出脚1接U14～26的移位脉冲输入脚8。U14的数据输入脚1、2接系统A0的串行输出脚RXD(脚10)。U15～U26的数据输入端AB接前一级的输出端Q7脚13。U14～U26的MR端9脚接电源Vcc；发光二极管D1～D99的供电电源输入端VOUT接电路A10的输出端VOUT。
权利要求1.一种微电脑教学用电子琴，包括壳体、设置在壳体上的电子琴控制面板、电子琴扬声器、电子琴黑白键，以及设置在壳体内的电子琴单片机系统A11和电子琴按键开关键盘矩阵电路A12，其特征在于壳体上还设置有8031单片机系统控制面板、琴键指示灯、符号标志面板；壳体内还设置有扫描信号编码电路A1、多路选择电路A2、A3、扫描信号译码电路A4、电子琴电子开关键盘矩阵电路A5、集电极开路缓冲电路A6、三态缓冲电路A7、控制信号译码电路A8、音强控制电路A10、显示驱动电路A9及8031单片机系统A0，其电路连接为，电子琴单片机系统A11输出接扫描信号编码电路A1输入，A1输出分别接多路选择电路A2和A3的一个输入口，8031单片机系统A0的P1输出接A2的另一输入口，A0的地址输出口接A3的另一输入口，多路选择电路A2的输出接扫描信号译码电路A4输入，A4输出接电子琴按键开关键盘矩阵电路A12输入，A12输出接电子琴单片机系统A11键盘输入和三态缓冲电路A7输入，A7输出接8031单片机系统A0的P0口输入，多路选择电路A3的输出接电子琴电子开关键盘矩阵电路A5的地址输入，8031单片机系统A0的P0口接A5的数据输入，A5的数据输出接集电极开路缓冲电路A6的输入，A6的输出接电子琴单片机系统A11键盘输入，8031单片机系统A0的P1输出接控制信号译码电路A8输入，A8输出接音强控制电路A10的输入，8031单片机系统A0的串行口输出接显示驱动电路A9的输入。
2.如权利要求1所述的微电脑教学用电子琴，其特征在于扫描信号编码电路A1由4个与非门U1A、U1B、U2和U4构成；多路选择电路A2由数据选择器U4构成；多路选择电路A3由数据选择器U5构成；扫描信号译码电路A4由译码器U6构成；电子琴电子开关键盘矩阵A5由两片静态随机存储器U7和U8构成；集电极开路缓冲电路A6由缓冲器U9构成；三态缓冲电路A7由缓冲器U10和或门U12构成；控制信号译码电路A8由译码器U11构成；显示驱动电路A9由缓冲驱动器U13、串入并出移位寄存器U14～U26、发光二极管D1～D99和限流电阻R1～R99构成；音强控制电路A10由音量放大器U27、可调集成稳压器U28、双向模拟电子开关U29和U30、电阻构成。
专利摘要本实用新型提供一种微电脑教学用电子琴，包括壳体、设置在壳体上的各控制面板、符号标志面板、琴键指示灯、扬声器及琴键，以及由扫描信号编码电路、多路选择电路、扫描信号译码电路、电子开关键盘矩阵电路、集电极开路缓冲电路、三态缓冲电路、控制信号译码电路、显示驱动电路、音强控制电路、电子琴单片机系统、按键开关键盘矩阵电路和8031单片机系统构成的电子琴电路。
文档编号G09B15/00GK2231433SQ9524283
公开日1996年7月17日 申请日期1995年3月7日 优先权日1995年3月7日
发明者张宁军 申请人:张宁军