CN103531053A - 乐器学习用演奏教练仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乐器学习用演奏教练仪，包括显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块、主控模块，电源模块和接口模块；其中，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块，音频信号输出模块和接口模块分别与主控模块连接，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块，主控模块和接口模块分别与电源模块连接；本发明结构简单，方便携带，独立于乐器运行，无需改动乐器结构，无需在乐器上进行安装，适用于各种乐器；且采用音频信号比对技术，对学习者的错误提示及指导效果更易于被学习者接受，便于在训练中自我纠错。

Description

乐器学习用演奏教练仪
技术领域
本发明属于电子教育学习设备领域，特别是一种乐器学习用演奏教练仪。
背景技术
目前，市场上的教练仪多数采用按键状态检测装置，或者需要改造钢琴，且仅限于键盘类乐器。由于涉及到结构改造、安装等问题，对乐器学习者非常不便。专利号为201120080044.1，名称为键盘乐器琴键状态的无改装非接触检测装置的实用新型专利，本实用新型将反射式光耦合器的正面与一个琴键根部上面的中央相对应，虽然无需在乐器内外固定安装任何辅助器件，不需要拆卸改装乐器，不影响乐器原有物理品质和声音品质，但安装起来仍然比较复杂；专利号为201320262962.5，名称为一种基于DSP的钢琴电子教学装置的实用新型专利，外壳的钢琴挡板上还设置有DSP控制盒、触摸屏、USB2.0接口、串口母头、模式切换开关，本实用新型需要对钢琴进行改造，实现成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不需要改动乐器结构，无需在乐器上进行安装，基于音频分析、处理的乐器学习用演奏教练仪。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种乐器学习用演奏教练仪，包括显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块、主控模块，电源模块和接口模块；其中，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块，音频信号输出模块和接口模块分别与主控模块连接，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块，主控模块和接口模块分别与电源模块连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
（1）本发明结构简单，方便携带，独立于乐器运行，无需改动乐器结构，无需在乐器上进行安装，便于使用。
（2）本发明采用音频信号比对技术，对学习者的错误提示及指导效果更易于被学习者接受，便于在训练中自我纠错。
（3）本发明成本较低，且无需配合乐器进行改造，因此不仅适用于键盘类乐器，适合各类人群及各类乐器学习。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明乐器学习用演奏教练仪的结构示意图。
具体实施方式
本发明一种乐器学习用演奏教练仪，包括显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块、主控模块，电源模块和接口模块；其中，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块，音频信号输出模块和接口模块分别与主控模块连接，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块，主控模块和接口模块分别与电源模块连接。
主控模块包括主控单片机、存储器、通信接口以及主控信号处理电路板，存储器、通信接口以及主控信号处理电路板分别与主控单片机连接。
显示/操作模块包括触摸显示屏、显示/操作单片机，以及显示/操作信号处理电路板，触摸显示屏和显示/操作单片机分别与显示/操作信号处理电路板连接，显示/操作信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
音频信号采集模块包括音频信号传感器，以及音频信号处理电路板，其中音频信号传感器与音频信号处理电路板连接，音频信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
音频信号分析模块包括音频信号分析单片机、以及音频信号分析信号处理电路板，音频信号分析信号处理电路板与音频信号分析单片机连接，音频信号分析信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
电源模块包括电源处理电路板、电池供电装置，电池供电装置与电源处理电路板连接；电源处理电路板分别与主控信号处理电路板、显示/操作信号处理电路板、音频信号处理电路板、音频信号分析信号处理电路板和音频信号输出模块连接。
接口模块为USB模块。
音频信号传感器获得音频信号，将信号送入音频信号处理电路板，通过音频信号处理电路板将信号送入主控单片机，主控单片机通过主控信号处理电路板和音频信号分析信号处理电路板将信号送入音频信号分析单片机，音频信号分析单片机对采样音频信号进行处理、与标准音频信号比对分析并将分析结果通过音频信号分析信号处理电路板和主控信号处理电路板发送给主控单片机，主控单片机通过主控信号处理电路板将音频信息发送到音频信号输出模块，输出信息；主控单片机将信息存储至存储器，存储器可以通过通信接口和接口模块导出信息；主控单片机通过主控信号处理电路板和显示/操作信号处理电路板将信息发送到显示/操作单片机，显示/操作单片机进行处理后将信号送入触摸显示屏进行显示，触摸显示屏还可以将操作的指令发送到显示/操作单片机，显示/操作单片机处理后通过显示/操作信号处理电路板和主控信号处理电路板将处理后的操作指令发送到主控单片机，由主控单片机通过主控信号处理电路板向各个模块发送指令。
如图1所示：
一种乐器学习用演奏教练仪，包括显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块、主控模块，电源模块和接口模块；其中，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块，音频信号输出模块和接口模块分别与主控模块连接，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块，主控模块和接口模块分别与电源模块连接。
主控模块是整个控制系统的核心，是系统程序软件运行、标准乐曲存储、练习信息记录存储的载体，对整个系统起管理、控制、协调作用；音频信号采集模块负责对乐器发出的音频信号进行实时采样并发送给主控模块；音频信号分析模块对由主控模块发送来的采样音频信号进行处理、与标准音频信号比对分析并将分析结果发送给主控模块；显示/操作模块按照主控模块的指令显示实时信息、历史信息、系统界面信息，并接受学习者的指令操作并将操作信息发送给主控模块；音频信号输出模块根据主控模块的指令输出指定的音频信号；电源模块为各模块供电；通过接口模块实现信息的导入和导出。
实施例：
一种乐器学习用演奏教练仪，包括显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块、主控模块，电源模块和接口模块；其中，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块，音频信号输出模块和接口模块分别与主控模块连接，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块，主控模块和接口模块分别与电源模块连接。
主控模块包括主控单片机MSP431、存储器LPC2292、通信接口以及主控信号处理电路板，存储器LPC2292、通信接口以及主控信号处理电路板分别与主控单片机MSP431连接。
显示/操作模块包括触摸显示屏、显示/操作单片机MSP431，以及显示/操作信号处理电路板，触摸显示屏和显示/操作单片机MSP431分别与显示/操作信号处理电路板连接，显示/操作信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
音频信号采集模块包括COTT-S7宽动态音频传感器，以及音频信号处理电路板，其中COTT-S7宽动态音频传感器与音频信号处理电路板连接，音频信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
音频信号分析模块包括音频信号分析单片机TMS320C5402、以及音频信号分析信号处理电路板，音频信号分析信号处理电路板与音频信号分析单片机TMS320C5402连接，音频信号分析信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
电源模块包括电源处理电路板、电池供电装置，电池供电装置与电源处理电路板连接；电源处理电路板分别与主控信号处理电路板、显示/操作信号处理电路板、音频信号处理电路板、音频信号分析信号处理电路板和音频信号输出模块连接。
本设计可以通过对乐器发出的音频信号进行自动记录、分析，与标准音频信号进行自动比对，为乐器学习者提供错误信息和练习记录。

Claims (7)

1.一种乐器学习用演奏教练仪，其特征在于：包括显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块、主控模块，电源模块和接口模块；其中，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块，音频信号输出模块和接口模块分别与主控模块连接，显示/操作模块、音频信号采集模块、音频信号分析模块、音频信号输出模块，主控模块和接口模块分别与电源模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种乐器学习用演奏教练仪，其特征在于：所述的主控模块包括主控单片机、存储器、通信接口以及主控信号处理电路板，存储器、通信接口以及主控信号处理电路板分别与主控单片机连接。
3.根据权利要求1所述的一种乐器学习用演奏教练仪，其特征在于：所述的显示/操作模块包括触摸显示屏、显示/操作单片机，以及显示/操作信号处理电路板，触摸显示屏和显示/操作单片机分别与显示/操作信号处理电路板连接，显示/操作信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
4.根据权利要求1所述的一种乐器学习用演奏教练仪，其特征在于：所述的音频信号采集模块包括音频信号传感器，以及音频信号处理电路板，其中音频信号传感器与音频信号处理电路板连接，音频信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
5.根据权利要求1所述的一种乐器学习用演奏教练仪，其特征在于：所述的音频信号分析模块包括音频信号分析单片机、以及音频信号分析信号处理电路板，音频信号分析信号处理电路板与音频信号分析单片机连接，音频信号分析信号处理电路板与主控信号处理电路板连接。
6.根据权利要求1所述的一种乐器学习用演奏教练仪，其特征在于：所述的电源模块包括电源处理电路板、电池供电装置，电池供电装置与电源处理电路板连接；电源处理电路板分别与主控信号处理电路板、显示/操作信号处理电路板、音频信号处理电路板、音频信号分析信号处理电路板和音频信号输出模块连接。
7.根据权利要求1所述的一种乐器学习用演奏教练仪，其特征在于：所述的接口模块为USB模块。
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