专利名称：便携式低功耗智能节拍器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子智能节拍器，可应用于音乐教育，乐器和声乐练习，乐队及合唱队排练等场合。
目前的节拍器产品多为机械式，如SEIKO、NIKKO、BEYER公司的产品及国没有静音输内组装产品。其主要缺点是节拍准确度低，摆放需平正，不便携带和没有静音功能等。而现有的电子节拍器大多采用简单的计数器芯片或不带程序存储器的单片机做核心单元，节拍准确度低，没有存储记忆功能，程序不能加密。设计中采用LED段式数码管作为显示单元，显示位数少，数码内容简单，器件功耗大。由于使用交流整流电路供电，整机体积较大，不便于携带。
本实用新型的目的是实现便携式低功耗智能节拍器。设计中采用新型低功耗、内含电擦写ROM的微控制器芯片为核心单元，程序可加密或掩模，节拍准确度高。采用非易失存储器，可随意存储和更改需记忆的数据。采用点阵LCD显示模块，功耗低，接口简单，显示字符多内容丰富。采用DC/DC变换模块，将电池电压升高至VCC作为机内电源，体积小，效率高。由于采用上述新技术使本机具有高智能、低功耗、便于携带等功能。
本实用新型采用GMS97C×或AT89C×系列微控制器(4)作为控制核心单元，用芯片内E2PROM作为程序存储器，节省了外围硬件资源和电路布线，提高了可靠性。软件固化和修改方便，可进行加密或掩模，有效地保护了知识成果。微控制器(4)的P10、P11口同非易失性存储器(5)的串行口连接，P10-P17口同点阵型LCD显示模块(3)的总线口连接，P3口同欠压指示灯(6)、节拍音响(7)、标准音响(8)、静音指示灯(9)连接，P2口同按键组(2)连接，VCC和GND端同DC/DC变换器(1)的输出端连接。
采用AT24C×系列E2PROM芯片作为记忆存储单元，可根据需要任意存储或修改多组常用的节拍数据(通过更换芯片可扩充存储至100组)，使用中可随时调出任一组数据，由于芯片为非易失型，当关机或掉电时节拍数据将保留，再开机时自动调出，无需重新设置，简化了操作。非易失性存储器(5)同微控制器(4)之间为串行通信，SCL端和SDA端经电阻上拉后直接同P1口连接，SCL为信号线，SDA为时钟线，芯片的地址线A0-A2接地。
采用MDLS16×系列点阵式液晶显示模块，可显示192种字符和自定义汉字，有光标闪烁提示功能，便于使用者进行人机对话。同LED段式数码管相比，显示字符美观，可视内容丰富，功耗极低。点阵型LCD模块(3)由显示电路和液晶屏组成，微控制器(4)的P1口与总线端DB0-DB7连接，P3口与读写信号端(RS、R/W)和片选端E连接。显示模块同微控制器之间采用并行方式通信，控制信号少，接口简单。
采用MAXIM公司的升压型DC/DC变换模块，可将1V左右的电压变换到3-5V，转换效率高达90％左右。DC/DC变换器的输入端接5号电池，输出端接VCC端，公共端接GND端。解决了以往的电子节拍器因功耗大，使用交流供电而不便携带的问题。模块还具有欠压检测功能，当输入电压低于1V时，输出欠压信号至微控制器的P3口。
为了方便练习弦乐的使用者校音，本机设计了12个标准音输出。分别为C1，#C1，D1，#D1，E1，F1，#F1，G1，#G1，A1，#A1，B1，采用软件编程实现。当使用者从LCD显示器上选中需要的音名并按下K2键后，即可输出相应的音响。重选则按K4键，音名可由C1→B1→C1间反复选择。输出标准音的频率准确度达10-1Hz量级。
本实用新型的各功能单元连接示意图见附
图1，整机外形面板图见附图2，非易失存储器同微控制器的连接见附图3，点阵LCD显示模块同微控制器的连接见附图4，音响器，静音指示和耳机同微控制器的连接见附图5。
附
图1中标出了各单元之间的信号关系，其中DC/DC变换器和按键组同微控制器之间为单向输入信号。点阵LCD显示器和非易失存储器同微控制器之间为双向信号。欠压指示，节拍音响，标准音响和静音指示同微控制器之间为单向输出信号。
附图2中的K1-K4为按键开关组，选用TP型复位开关。其中K1为存储/重调键，用于选择存储和重调的参数。K2为模式/启动键，用于模式转换和重新启动。K3为左右移动键，用于移动光标。K4为加减键，用于修改选择参数。LED1和LED2为静音指示灯，选用红色和绿色高亮发光管分别指示节拍。SW1为电源开关。
附图3中的存储器采用AT24C×系列E2PROM，容量为128Byte-2048Byte，作为节拍和存储序号等参数的存储单元，存储内容的修改和读取用软件实现。采用I2C串行协议通信，读写操作在SDA线上进行，同步信号在SCL线上传输，节省了微控制器的I/O资源。图中时序①为起始条件，②为停止条件，③为数据有效条件。
附图4中的点阵型LCD模块由显示电路和液晶显示屏组成，8位总线端同微控制器的P1口连接，便于软件控制。使能端同微控制器的P3口连接。其中RS为寄存器选择，R/W为读写信号，E为使能片选。COM1-COM16，SEG1-SEG40为点阵显示信号。
附图5中的触发驱动器为74HC系列低功耗电路，触发器同微控制器的P3口任意两端连接。SW2为2×3波段开关，通过开关选择音响输出，静音输出或耳机输出。音响输出采用小功率喇叭或蜂鸣器。
权利要求1.一种便携式低功耗智能节拍器，其特征是微控制器芯片(4)的P10、P11口同非易失性存储器(5)的串行口连接，P10-P17口同点阵型LCD模块(3)的总线口连接，微控制器芯片(4)的P3口同欠压指示灯(6)、节拍音响(7)、标准音响(8)、静音指示灯(9)连接，微控制器芯片(4)的P2口同按键组(2)连接，VCC和GND端同DC/DC变换器(1)连接。
2.根据权利要求1所述的便携式低功耗智能节拍器，其特征是微控制器芯片(4)内含有电可擦存储器(E2PROM或Flash结构)，2K-8K字节，程序可加密和掩模。
3.根据权利要求1所述的便携式低功耗智能节拍器，其特征是非易失性存储器(5)同微控制器(4)之间为串行通信，SCL端和SDA端经电阻上拉后直接同P1口连接，芯片的A0-A2端接地。
4.根据权利要求1所述的便携式低功耗智能节拍器，其特征是点阵型LCD模块(3)由显示电路和液晶屏组成，微控制器(4)的P1口与总线端DB0-DB7连接，P3口与读、写信号端(RS、R/W)和片选端E连接。
5.根据权利要求1所述的便携式低功耗智能节拍器，其特征是微控制器芯片(4)的P3口同触发驱动器输入端(A、B)连接，输出端通过多路开关SW2分别同音响器、静音指示器和耳机连接。
6.根据权利要求1所述的便携式低功耗智能节拍器，其特征是标准音响单元(8)产生的标准音由微控制器(4)计算分频产生，共12个音名，纯八度。
专利摘要一种电子节拍器,同已有的节拍器相比具有程序掩模,记忆存储,标准音输出等新功能。设计中采用了串行总线通信,点阵LCD显示和DC/DC变换等新技术,使本机具有高智能,低功耗和便于携带的特点。尤其是采用GMS97C系列低功耗微控制器芯片为控制核心,具有软件加密功能,有效地保护了知识成果。
文档编号G09B15/02GK2395355SQ99214018
公开日2000年9月6日 申请日期1999年6月16日 优先权日1999年6月16日
发明者郭维克, 郭婧 申请人:郭维克