专利名称：多功能节拍器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微电子技术，具体涉及一种基于微电脑的具有音乐用途的以声光示拍的多功能节拍器。
传统机械节拍器和现有的电子节拍器都明显地脱离音乐实际运用。音乐节拍无论是书面文字性理论讲解，还是实际应用，都是纵向上下的双向示拍，即一下一上为一拍，比如，音乐指挥，手击桌面示拍或脚掌踏地示拍都是如此。然而，传统机械型节拍器却是以其活动臂左右横向的单向示拍，即左摆为一拍，右摆又为一拍，这显然与音乐实践相悖；现有的电子节拍器大都以一个发光二极管一闪一拍地示拍，有的则以一横排发光二极管匀速逐个闪亮以模仿传统机械节拍器的活动臂左右单向运动示拍，可见现有电子节拍器一是显示方式太简单，二是模仿传统机械型节拍器，仍与音乐实际不符。另外，在实际音乐指挥中，强弱拍之间有很大区别，强拍幅度大，弱拍幅度小，而现有节拍器，无论是传统机械型或现有电子式，它们指示拍子的视觉感受信号、强弱拍之间却没有一点差别。如上所述，现有技术的节拍器存在较多不足，难以广泛应用于音乐教学、器乐练习及其他音乐实践之中。
本实用新型的目的在于提供一种多功能节拍器，这种多功能节拍器可以克服现有节拍器技术的上述缺点，其示拍形式符合音乐实践，具体地说，这种多功能节拍器通过以在竖直方向上光亮的动态变化模拟音乐指挥棍上下运动来进行示拍，同时可兼有语音口令、或打击乐类音响示拍的功能。
本实用新型的目的还在于提供一种多功能节拍器，这种多功能节拍器在示拍过程中，还可以表现是强弱拍的特征，从而使使用者更加清楚理解音乐节拍的内蕴。
本实用新型的目的是通过以下措施实现的，节拍发生单元采用单片微处理器，光显节拍指示单元采用发光二极管阵列显示驱动电路，所说的发光二极管阵列设置在节拍器外壳上纵向排列成一竖行，由单片机振荡电路和控制电路控制其依次有序地逐个向下和向上闪亮，形成一种上下运行的显示路径，所述上、下运行路径根据音乐节拍的强弱拍的不同需要，产生上下运行显示路径长度的变化，即以上下幅度不同的变化模仿音乐指挥棍的上下指挥动作，实现符合音乐实践的节拍指示。更具体地说，按照本实用新型提供的一种多功能节拍器包括一个机壳，在机壳面板上设有纵向排列的由16个或24个发光二极管组成的LED显示单元1、由液晶显示屏构成的LCD显示单元2，还包括设在机壳上的由多个按键组成的输入单元3及打击乐/汉语/英语选择开关6，在机壳两侧还设有电源开关4、音量调节装置5，机壳内设有发声喇叭9及电路板10，在所述电路板10上，还包括微处理单片机101(U1)、三端稳压元件102(U4)、音频放大单元103(U7)和LCD驱动单元104(U3)，所述微处理单片机101(U1)的第一端口(P0)及第三端口(P2)与所述LED显示单元1相连(见图4)，所述微处理单片机101(U1)的第二端口(P1)与所述按键输入单元3及6相连(见图5)，所述微处理单片机101(U1)的T1口及读写线(RD、WD)与所述LCD显示单元2连接，该LCD显示单元2还通过LCD驱动单元104(U3)连接到微处理单片机U1的串行端口(TXD、RXD)，所述微处理单片机101(U1)的T0口通过音频放大单元103(U7)连接到喇叭9。
实施本实用新型的多功能节拍器，能够通过竖行发光二极管动态有序地闪亮来模拟音乐指挥棍的上下指挥动作来进行示拍，从而提供一种具有符合音乐理论和实践的视觉感受信号的节拍指示装置。
结合附图和实施例，进一步说明本实用新型的特点，附图中
图1是本实用新型的多功能节拍器的结构示意图。
图2是本实用新型的多功能节拍器在显示4/4拍子时的光显过程说明性示意图。
图3是本实用新型的多功能节拍器的一个实施例的电路原理图。
图4是图3所示多功能节拍器实施例中显示单元的电路原理图。
图5是图3所示多功能节拍器实施例中输入单元的电路原理图。
在图1中，1是由LED(发光二极管)竖向排列的节拍指示单元，2是由LCD组成的显示单元，3是由多个按键组成的输入单元，4是电源开关，5是音量调节装置，6是打击乐/汉语/英语选择开关。
在图1所示的本实用新型的多功能节拍器中，机壳上设有纵向排列的由发光二极管组成的LED显示单元1、由液晶显示屏构成的LCD显示单元2以及由多个按键组成的输入单元3，在机壳两侧还设有电源开关4、音量调节装置5、打击乐/汉语/英语选择开关6，图1中未示出的有发声喇叭9、电路板10。如图3-5所示的电路原理图中，可以看到，在电路板10上，还包括微处理单片机101(U1)、三端稳压元件102(U4)、音频放大单元103(U7)和LCD驱动单元104(U3)，所述微处理单片机101(U1)的第一端口(P0)及第三端口(P2)与所述LED显示单元1相连(见图4)，所述微处理单片机101(U1)的第二端口(P1)与所述按键输入单元3及打击乐/汉语/英语选择开关(SOUND键)相连(见图5)，所述微处理单片机101(U1)的T1口及读写线(RD、WD)与所述LCD显示单元2连接，该LCD显示单元2还通过LCD驱动单元104(U3)连接到微处理单片机U1的串行端口(TXD、RXD)，所述微处理单片机101(U1)的T0口通过音频放大单元103(U7)连接到喇叭9。
如图1所示，在输入单元中3中包括以下功能按键MODE键、UP键、DOWN键，START键，STOP键，SCREEN键、SAVE键、M1键、M2键、M3键和LINK键。其中，START键用于启动声光示拍过程，STOP用于停止该过程，UP、DOWN分别用于在设置节拍参数时对数字进行增/减操作，SAVE是记忆按键，SCREEN键用于显示屏翻页，M1、M2、M3为注册记忆选择按键，所述打击乐/汉语/英语选择开关在此可以作为SOUND键，用于选择示拍声音的种类。
LCD显示单元包括四部分，即节拍速度(如120/分、节拍(如4/4)、小节数(50)和预备拍数(如2)。具体设置过程举例说明如下如为使当前LCD显示为节拍数120/分，可通过按键UP(加)、DOWN(减)键进行设定，设定范围为40-200/分，若按键MODE，光标(120数字下的一横)移动到4/4下方，此时，可用UP键或DOWN键将4/4改为1/4、2/4、3/4或6/8，再按MODE键，光标移动到50(小节数)下，再通过UP键、DOWN键重新设置小节数(范围1-99)，设置完毕后，再按MODE键，光标移到数字2(预备拍数)下，仍用UP键、DOWN键调整预备拍数(0-5)。SCREEN为液晶显示屏翻页键，软件将其设置为有两页显示，第一页(如图1所示)是显示内容为(从左到右)节拍速度、节拍类型、小节数和预备拍，第二页显示内容有四项，依次为结束类型(1-3)、光显比例选择(1-3)(即强弱拍光显路径长短的控制)、光显力度(即光显走势果断或委婉连贯)选择(1-2)及注册记忆连接状态显示，(序号连接，1、2、3任意组合)等。
M1、M2、M3为注册记忆选择按键，可与SAVW键组合使用，如先按SAVE键，再按M1键，此时，液晶显示(两页)除LINK键的连接功能外，所有功能数据都被存储(M1)。同样方式，M2、M3可记忆不同的数据。需要使用第用该数据，只要按对应的按键如M1、M2、M3即可立即调出原先存储的数据。
最后，给出一个实例，将歌曲″弹起我心爱的土琵琶″(影片《铁道游击队》插曲在本实用新型的多功能节拍器上进行示拍。
步骤1设定速度为60/分，4/4节拍类型，8小节数和预备拍1，按翻页键，设置结束型为1(不变速)，光显比例为1(1∶2/4∶3/4)，光显力度为1(抒情型)，再按SAVE键和M1键将其存储；步骤2设定速度120，节拍2/4，23小节，预备拍0，结束式2(稍放慢)，光显比例2(1∶1/3∶2/3)，光显力度2(果断有力型)，再按SAVE键和M2键，由M2将其存储好；步骤3设定速度60，拍子4/4，9小节，预备拍0，结束式3(放慢)，光显比例1，光显力度1，再按SAVE键和M3键，作为M3存储起来；步骤4将M1、M2、M3连接起来，按LINK键、M1键、M2键、M3键即可。
然后进行演示，按启动键START键，本实用新型的节拍器便可完整地将上述曲目的节拍演示一遍。
第一段，8小节、稍慢速，4/4拍；第二段(紧接第一段)，较快，23小节，2/4拍，最后一小节稍放慢；第三段(紧接第二段)，恢复第一段的速度，拍子，9小节，放慢结束，另外，也可根据需要，单独就某一段的速度、拍子演示一遍，如按M2键和START键，，就可把第二段的拍子演示一遍，速度100，2/4拍，23小节，稍放慢结束。
在图2中，示出了本实用新型多功能节拍器中发光二极管阵列动态发光的情况，这里，画出了由24个LED组成的显示单元1，图中，12为第一拍，是强拍，13是12的前半拍光显运行路径，14是12的后半拍光显运行路径，15是第二拍，是弱拍，F6是15前半拍光显运行路径，17是15的后半拍光显运行路径，18是第三拍，是次强拍，19是18前半拍光显运行路径，20是18的后半拍光显运行路径，21是第四拍，是弱拍，22是21前半拍光显运行路径，23是21的后半拍光显运行路径，由此完成4/4拍一小节″强-弱-次强-弱″的四拍的光显指示过程。
在图3示出的电路原理图中，包括由U4、C3、C4组成的电源单元，由低压直流输入到三端稳压元件U4(LM7805)，输出的稳压的5V电源经滤波后，给其他各个部分供电；如前所述，图1中的节拍脉冲发生单元12由型号为8051的单片微处理器U1成，其中，振荡单元2包括了接在单片机X1、X2输入端的晶振Y1(6MHZ)，由该晶振向单片机提供基准频率，所述的单片机U1的内部包含有中央处理器CPU、算术逻辑单元ALU、专用寄存器、定时器、4K的ROM及EPROM，还包括并行、串行等I/O接口，有关本实用新型所需的监控程序、节拍速度程序、节拍类型程序以及节拍光显程序和节拍声显程序均固化在单片微机U1中。图中还包含了键盘输入单元，它与单片机的P1口相连，用以接收外部控制命令，可任意设置节拍速度、选择节拍类型及预置节拍小节数等；同样，单片微机U1的P0口、P2口连接到由发光二极管阵列组成的显示单元8电路，该部分电路的线节参见图4。U1根据键盘接收的指令信号，经处理后，输出给液晶显示电路U2及其驱动电路U3，在液晶显示器上显示当前设定的节拍速度、节拍型及节拍小节数等数据，同时单片机U1通过P0、P2口将信号输出到LED组成的显示单元8和发声单元，发声单元主要由U7集成电路构成，发声驱动电路的输出信号送到喇叭(LS1)发声，即同步执行光显示节拍指示和声显示节拍指示。
权利要求1.一种多功能节拍器，包括一个机壳，其特征在于在机壳面板上设有纵向排列的由发光二极管组成的LED显示单元1、由液晶显示屏构成的LCD显示单元2，还包括设在机壳上的由多个按键组成的输入单元3及打击乐/汉语/英语选择开关6，设在机壳内的电路板10上包括微处理单片机101(U1)和LCD驱动单元104(U3)，所述微处理单片机101(U1)的两个端口与所述LED显示单元1相连，所述微处理单片机101(U1)的另一个端口与所述按键输入单元3及6相连，所述微处理单片机101(U1)的T1口及读写线(RD、WD)与所述LCD显示单元2连接，该LCD显示单元2还通过LCD驱动单元104(U3)连接到微处理单片机U1的串行端口(TXD、RXD)。
2.根据权利要求1所述的多功能节拍器，其特征在于，还包括喇叭9，所述微处理单片机101(U1)的T0口通过音频放大单元103(U7)连接到喇叭9。
3.根据权利要求1所述的多功能节拍器，其特征在于，还包括三端稳压元件102(U4)及外接电源插座或电池。
4.根据权利要求1所述的多功能节拍器，其特征在于，所述输入单元中3中包括MODE键、UP键、DOWN键，START键，STOP键，SCREEN键、SAVE键、M1键、M2键、M3键和LINK键等。
5.根据权利要求1所述的多功能节拍器，其特征在于，所述LCD显示单元2包括四个可显示数目字及符号的显示区。
专利摘要本实用新型公开了一种基于微电脑的声光显示的多功能节拍器,它主要由节拍震荡发生电路、发光二极管阵列显示驱动电路及伴音电路组成。设在节拍器外部表面的竖行排列的发光二极管在微处理器控制下,有序地依次逐个向下和向上发光闪亮,形成了一种动态变化的显示路径,该显示路径能根据各类音乐拍子的需要而改变其运行显示路径的长度,以模仿替代音乐指挥棍的上下指挥动作,从而实现一种符合音乐运用习惯的节拍指示。
文档编号G04F5/02GK2299333SQ9722528
公开日1998年12月2日 申请日期1997年6月21日 优先权日1997年6月21日
发明者曾平蔚 申请人:曾平蔚