CN104217709A - 可自由组合按键的电子琴及实现自由组合的方法 - Google Patents

可自由组合按键的电子琴及实现自由组合的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了可自由组合按键的电子琴和实现电子琴按键自由组合的方法。电子琴包括主处理器和多个按键组。方法包括步骤：S1，将若干按键组自由组合接入电子琴；S2，主处理器获取接入电子琴的按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息；S3，主处理器根据按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息，设定各按键的功能或音阶。本发明通过自由组合按键组的识别方法，实现了按键组的自由组合和灵活拆装，使得电子琴的小型化和方便携带成为可能，增强用户体验，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。本发明可广泛应用于各种电子琴。

Description

可自由组合按键的电子琴及实现自由组合的方法
技术领域
本发明涉及电声乐器领域，尤其涉及一种可自由组合按键的电子琴，本发明还涉及一种实现电子琴按键自由组合的方法。
背景技术
UART ：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器，是用于控制计算机与串行设备的接连器。
I2C：Inter－Integrated Circuit总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。
电子琴是一种键盘乐器，其实它就是电子合成器。它采用大规模集成电路，大多配置声音记忆存储器（波表）。用于存放各类乐器的真实声音波形并在演奏的时候输出。
现有技术中，电子琴的键盘大多数为固定的排列模式，在出厂时就固定了按键个数和功能，但是由于各种不同类型的场合或对象的需求对于琴键或操作按键的个数或功能存在差异，电子琴的琴键或操作按键不能根据用户的需求任意拆装组合，使用不灵活，携带不便，给用户带来极大的不便，从而影响用户体验。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可自由组合按键和可灵活拆装的电子琴。
为了解决上述技术问题，本发明的另一目的是提供一种实现电子琴按键自由组合的方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种可自由组合按键的电子琴,其包括主处理器和多个按键组，所述按键组包括若干按键、用于接入主处理器或前一按键组的第一接口以及用于提供后一按键组接入的第二接口，使得按键组可自由组合连接。
优选的，所述按键组还包括子处理器，所述若干按键均与子处理器连接，所述子处理器通过第一接口连接到主处理器或前一按键组。
优选的，所述第一接口包括第一串口和第一I2C总线接口，所述第二接口包括第二串口和第二I2C总线接口，所述第一串口和第二串口均与子处理器连接，所述第一I2C总线接口分别与子处理器和第二I2C总线接口连接，所述第一串口用于接入前一按键组的第二串口或主处理器，所述第一I2C总线接口用于接入前一按键组的第二I2C总线接口或主处理器。
优选的，其还包括音频输入输出模块，所述音频输入输出模块包括音频输入接口、功放电路和扬声器，所述功放电路的输出端与扬声器连接，所述音频输入接口的输出端与功放电路的输入端连接，所述主处理器的输出端与功放电路的输入端连接。
优选的，所述按键组还包括LED灯模块，所述LED灯模块包括LED驱动器和多个LED灯，所述子处理器的输出端依次与LED驱动器和LED灯连接。
优选的，其还包括用于为电子琴供电的电源模块。
优选的，其还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与主处理器连接。
一种实现电子琴按键自由组合的方法，其包括步骤：S1，将若干按键组自由组合接入电子琴；S2，主处理器获取接入电子琴的按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息；S3，主处理器根据按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息，设定各按键的功能或音阶。
优选的，所述步骤S2具体包括：S21，主处理器通过串口获取接入电子琴的按键组的个数信息；S22，主处理器通过I2C总线获取按键组地址信息和组内的按键位置信息。
优选的，所述步骤S21具体为：主处理器通过串口线给与自己连接的按键组发送带有组号信息的指令，当按键组收到主处理器发送的指令后，立即将收到的组号信息加1后发送给后一个按键组，依次类推直到最后一个按键组，而最后一个按键组上串口的发送端和接收端短接在一起，即最后一个按键组会从接收端再次接收到带有自己的组号信息的指令并识别自己是最后一个按键组，然后给前一个键盘板回复自己的组号，每个按键组均给前一个按键组回复带有最后一个按键组组号信息的指令，最后主处理器收到组号信号指令后，识别到当前接入电子琴的按键组的个数。
本发明的有益效果是：
本发明一种可自由组合按键的电子琴通过使用主处理器、按键组以及设置在按键组上的接口，实现了按键组的自由组合和灵活拆装，使得电子琴的小型化和方便携带成为可能，增强用户体验，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。
本发明的另一个有益效果是：
本发明一种实现电子琴按键自由组合的方法通过自由组合按键组的识别方法，实现了按键组的自由组合和灵活拆装，使得电子琴的小型化和方便携带成为可能，增强用户体验，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。
本发明可广泛应用于各种电子琴。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种可自由组合按键的电子琴一种实施例的简化电路原理示意图；
图2是本发明一种可自由组合按键的电子琴一种实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1和图2所示，一种可自由组合按键的电子琴,其包括主处理器和多个按键组，所述按键组包括若干按键、用于接入主处理器或前一按键组的第一接口以及用于提供后一按键组接入的第二接口，使得按键组可自由组合连接。该实施例中，每个按键组均有12个按键，当然也可以根据需要任意设定按键组组内按键数量。
所述按键组还包括子处理器，所述若干按键均与子处理器连接，所述子处理器通过第一接口连接到主处理器或前一按键组。该实施中，按键组内12个按键均连接到子处理器。
所述第一接口包括第一串口和第一I2C总线接口，所述第二接口包括第二串口和第二I2C总线接口，所述第一串口和第二串口均与子处理器连接，所述第一I2C总线接口分别与子处理器和第二I2C总线接口连接，所述第一串口用于接入前一按键组的第二串口或主处理器，所述第一I2C总线接口用于接入前一按键组的第二I2C总线接口或主处理器。该实施例中，第一串口和第二串口均为UART串口，均具有发送端和接收端。
利用第一串口和第二串口及其联接关系可实现主处理器对接入电子琴的按键组的个数的识别。第二串口采用的结构为：当没有后一键盘组接入时，第二串口的发送端和接收端短接在一起；当有后一键盘组接入时，第二串口的发送端和接收端断开并分别对应连接到前一键盘组的接收端和发送端。该结构可通过短接弹片等结构实现，在此不做累述。具体识别原理为：主处理器通过UART串口线给与自己连接的按键组发送带有组号信息的指令，当按键组收到主处理器发送的指令后，立即将收到的组号信息加1后发送给后一个按键组，依次类推直到最后一个按键组，由于最后一个按键组上UART串口的发送端和接收端短接在一起，即最后一个按键组会从接收端再次接收到带有自己的组号信息的指令并识别自己是最后一个按键组，然后给前一个键盘板回复自己的组号，每个按键组均给前一个按键组回复带有最后一个按键组组号信息的指令，最后主处理器收到组号信号指令后，识别到当前接入电子琴的按键组的个数。例如，连接了6个按键组时，每个按键组（第一按键组从左到右）的组号信息如下：
   1→2→3→4→5→6
6←6←6←6←6←6←6。
利用I2C总线寻址方式可实现主处理器获取按键组地址信息和组内的按键位置信息，从而实现音阶定义和按键的位置的判断。具体实现原理为：按键组接入电子琴后，主控制器作为主机，按键组作为从机，按键组根据串口识别的排序，设置自己的I2C从机地址，例如上面6个按键组的例子中，键盘组可设置自己的I2C从机地址是“组号*2”，那么6个按键组的I2C从机地址分别是：2，4，6，8，10，12。可设定地址小的按键组在按键低音区，地址大的按键组在按键高音区。当有按键按下时，通过I2C总线传输按键位置信息到主控制器，主控制器根据音阶定义或功能定义做出响应。
该实施例中，电子琴还包括音频输入输出模块，所述音频输入输出模块包括音频输入接口、功放电路和扬声器，所述功放电路的输出端与扬声器连接，所述音频输入接口的输出端与功放电路的输入端连接，所述主处理器的输出端与功放电路的输入端连接。该实施例中，音频输入接口采用标准3.5mm音频输入接口。扬声器包括左扬声器和右扬声器，分别设置在电子琴的左右两端，并且均连接到功放电路的输出端。
优选的，所述按键组还包括LED灯模块，所述LED灯模块包括LED驱动器和多个LED灯，所述子处理器的输出端依次与LED驱动器和LED灯连接。LED驱动器采用音频模式矩阵LED驱动器IS31FL3730。该实施例中，按键组内的LED灯对应于按键个数采用12个，LED灯可用于根据音乐信号点亮，指示按下相应的按键，方便用户学习和使用。 
优选的，其还包括用于为电子琴供电的电源模块。电源模块统一为主控制板和功放电路等供电。
优选的，其还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与主处理器连接。通过蓝牙模块可实现电子琴与外部设备通信，例如可连接手机或PAD，播放外部设备音乐或将按键信号传输到外部设备。
本发明一种可自由组合按键的电子琴通过使用主处理器、按键组以及设置在按键组上的接口，实现了按键组的自由组合和灵活拆装，使得电子琴的小型化和方便携带成为可能，增强用户体验，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。
一种实现电子琴按键自由组合的方法，其应用于上述可自由组合按键的电子琴。该方法包括步骤：S1，将若干按键组自由组合接入电子琴；S2，主处理器获取接入电子琴的按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息；S3，主处理器根据按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息，设定各按键的功能或音阶。
优选的，所述步骤S2具体包括：S21，主处理器通过串口获取接入电子琴的按键组的个数信息；S22，主处理器通过I2C总线获取按键组地址信息和组内的按键位置信息。
优选的，所述步骤S21具体为：主处理器通过串口线给与自己连接的按键组发送带有组号信息的指令，当按键组收到主处理器发送的指令后，立即将收到的组号信息加1后发送给后一个按键组，依次类推直到最后一个按键组，而最后一个按键组上串口的发送端和接收端短接在一起，即最后一个按键组会从接收端再次接收到带有自己的组号信息的指令并识别自己是最后一个按键组，然后给前一个键盘板回复自己的组号，每个按键组均给前一个按键组回复带有最后一个按键组组号信息的指令，最后主处理器收到组号信号指令后，识别到当前接入电子琴的按键组的个数。
例如，连接了6个按键组时，每个按键组（第一按键组从左到右）的组号信息如下：
   1→2→3→4→5→6
6←6←6←6←6←6←6。
利用I2C总线寻址方式可实现主处理器获取按键组地址信息和组内的按键位置信息，从而实现音阶定义和按键的位置的判断。具体实现步骤为：按键组接入电子琴后，主控制器作为主机，按键组作为从机，按键组根据串口识别的排序，设置自己的I2C从机地址，例如上面6个按键组的例子中，键盘组可设置自己的I2C从机地址是“组号*2”，那么6个按键组的I2C从机地址分别是：2，4，6，8，10，12。可设定地址小的按键组在按键低音区，地址大的按键组在按键高音区。当有按键按下时，通过I2C总线传输按键位置信息到主控制器，主控制器根据音阶定义或功能定义做出响应。
本发明一种实现电子琴按键自由组合的方法通过自由组合按键组的识别方法，实现了按键组的自由组合和灵活拆装，使得电子琴的小型化和方便携带成为可能，增强用户体验，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。本发明可广泛应用于各种电子琴。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种可自由组合按键的电子琴，其特征在于，其包括主处理器和多个按键组，所述按键组包括若干按键、用于接入主处理器或前一按键组的第一接口以及用于提供后一按键组接入的第二接口，使得按键组可自由组合连接。
2.根据权利要求1所述的一种可自由组合按键的电子琴，其特征在于，所述按键组还包括子处理器，所述若干按键均与子处理器连接，所述子处理器通过第一接口连接到主处理器或前一按键组。
3.根据权利要求2所述的一种可自由组合按键的电子琴，其特征在于：所述第一接口包括第一串口和第一I2C总线接口，所述第二接口包括第二串口和第二I2C总线接口，所述第一串口和第二串口均与子处理器连接，所述第一I2C总线接口分别与子处理器和第二I2C总线接口连接，所述第一串口用于接入前一按键组的第二串口或主处理器，所述第一I2C总线接口用于接入前一按键组的第二I2C总线接口或主处理器。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种可自由组合按键的电子琴，其特征在于：其还包括音频输入输出模块，所述音频输入输出模块包括音频输入接口、功放电路和扬声器，所述功放电路的输出端与扬声器连接，所述音频输入接口的输出端与功放电路的输入端连接，所述主处理器的输出端与功放电路的输入端连接。
5.根据权利要求2或3所述的一种可自由组合按键的电子琴，其特征在于：所述按键组还包括LED灯模块，所述LED灯模块包括LED驱动器和多个LED灯，所述子处理器的输出端依次与LED驱动器和LED灯连接。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种可自由组合按键的电子琴，其特征在于：其还包括用于为电子琴供电的电源模块。
7.根据权利要求1至3任一项所述的一种可自由组合按键的电子琴，其特征在于：其还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与主处理器连接。
8.一种实现电子琴按键自由组合的方法，其特征在于，其应用于如权利要求1至7任一项所述的可自由组合按键的电子琴，所述方法包括步骤：
S1，将若干按键组自由组合接入电子琴；
S2，主处理器获取接入电子琴的按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息；
S3，主处理器根据按键组的个数、地址信息和按键组组内的按键位置信息，设定各按键的功能或音阶。
9.根据权利要求8所述的一种实现电子琴按键自由组合的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21，主处理器通过串口获取接入电子琴的按键组的个数信息；
S22，主处理器通过I2C总线获取按键组地址信息和组内的按键位置信息。
10.根据权利要求9所述的一种实现电子琴按键自由组合的方法，其特征在于，所述步骤S21具体为：主处理器通过串口线给与自己连接的按键组发送带有组号信息的指令，当按键组收到主处理器发送的指令后，立即将收到的组号信息加1后发送给后一个按键组，依次类推直到最后一个按键组，而最后一个按键组上串口的发送端和接收端短接在一起，即最后一个按键组会从接收端再次接收到带有自己的组号信息的指令并识别自己是最后一个按键组，然后给前一个键盘板回复自己的组号，每个按键组均给前一个按键组回复带有最后一个按键组组号信息的指令，最后主处理器收到组号信号指令后，识别到当前接入电子琴的按键组的个数。
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