CN114822463A - 一种自动与手动自由伴奏和弦琴 - Google Patents

Abstract

目前，乐器之王是钢琴和吉他。它们的演奏难度非常大，要想达到自弹自唱的水准，需要花费很长的时间和很多的精力勤加练习才行。为了使儿童、音乐爱好者、以及专业歌手在很短的时间内，很轻松地学会自弹自唱，本发明提供一种自动与手动自由伴奏和弦琴。它主要由电子音源、MCU、或非逻辑门电路、模拟开关、及其按键和扫弦开关等组成。事先将歌曲的伴奏和弦及旋律的控制代码写入MCU，通过操作自动与手动切换按键切换到手动模式，再通过操作一个自由节拍按键将歌曲的伴奏和弦及旋律的控制代码手动导出，去控制电子音源奏响需要的音符，使演唱者很轻松地完成自弹自唱。

Description

一种自动与手动自由伴奏和弦琴

一、技术领域

本发明涉及一种自动与手动自由伴奏和弦琴。

二、背景技术

目前，乐器之王是钢琴和吉他。它们有个共同的特点：就是弹奏一个和弦时，需要多个手指同时按住多个琴键或多根琴弦，演奏难度非常大，要想达到自弹自唱的水准，需要花费很长的时间和很多的精力勤加练习才行；因此，许多音乐爱好者知难而退或徒劳无功。另外，吉他同时弹奏和弦与旋律非常困难；而钢琴模拟吉他的扫弦与琶音奏法也非常困难。

三、发明内容

为了使儿童、音乐爱好者、以及专业歌手在很短的时间内(甚至一天的时间内)，很轻松地学会自弹自唱；同时又集成了钢琴和吉他各自的特点，本发明提供一种自动与手动自由伴奏和弦琴。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种自动与手动自由伴奏和弦琴，它由电子音源、MCU、逻辑门电路、电子模拟开关、音符选择开关、音符组合电路、单稳态触发器、功能按键、和弦选择按键、分解弹奏按键、柱式弹奏按键、扫弦弹奏开关、脚踏开关、显示器、以及电源电路等组成。

电子音源跟电子琴类似，用电声去模拟声学乐器的声音，它可以变换多种音色、可以升调与降调，以及其它特殊功能。

MCU是一个可以重复烧写程序和保存程序的微控制器，事先将歌曲的伴奏和弦及旋律的控制代码写入MCU，通过操作功能按键，可以实现“一键全自动卡拉OK模式”以及“一键自由节拍手动伴奏模式”即自由速度伴奏模式，适合唱歌抓不准节拍的音乐爱好者。

四、附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的琴体结构示意图。各部分标注释义如下：

1、五个功能按键，6、显示器，7、十六个和弦选择按键，8、八个音符选择开关，12、三个柱式弹奏按键，13、八个扫弦弹奏开关，14、八个分解弹奏按键，16、八个音源功能选择按键，17、外弦音符标识滚筒，18、内弦音符标识滚筒，19、琴头，20、琴头锁，21、琴体，22、带扣，23、五星图案。

图2为本发明的原理方框示意图。各部分标注释义如下：

1、功能按键，2、MCU，3、或非逻辑门电路，4、模拟开关，5、电子音源，6、显示器，7、和弦选择按键，8、音符选择开关，9、音符组合电路，10、单稳态触发器，11、脚踏开关，12、柱式弹奏按键，13、扫弦弹奏开关，14、分解弹奏按键，15、电源。

图3为本发明的单个音符控制单元示意图。各部分标注释义如下：1、功能按键(自由节拍键)，2、MCU，3、两输入或非逻辑门(门1)，4、CMOS双向模拟开关(开关1)，5、电子音源，7、和弦选择按键(HX1)，14、分解弹奏按键(NX1)，15、电源(VCC为正极，GND为负极)，24、电阻。

图4为本发明的扫弦弹奏开关结构示意图。各部分标注释义如下：25、左端绝缘套管，26、拉簧，27、金属棒，28、右端绝缘套管。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图2所示，一种自动与手动自由伴奏和弦琴，其电路元件包括：功能按键(1)，MCU(2)，或非逻辑门电路(3)，模拟开关(4)，电子音源(5)，显示器(6)，和弦选择按键(7)，音符选择开关(8)，音符组合电路(9)，单稳态触发器(10)，脚踏开关(11)，柱式弹奏按键(12)，扫弦弹奏开关(13)，分解弹奏按键(14)，电源(15)。

功能按键如图1中的(1)所示，由上至下依次是：复位、上一曲、下一曲、自动/手动、自由节拍五个按键。

MCU是一个可以重复烧写程序和保存程序的微控制器，事先将歌曲的伴奏和弦及旋律的控制代码写入MCU，通过操作“自动/手动”切换按键，选择自动时为全自动卡拉OK模式；选择手动时，通过操作“自由节拍按键”完成手动自由速度伴奏。

如图3所示，或非逻辑门(3)中门1、模拟开关(4)中开关1和MCU(2)的两个I/O口组成一个音符控制单元。一共有128个或非逻辑门和128个模拟开关组成128个这样的音符控制单元，将这128个控制单元排列成16行x 8列的矩阵形式，每个控制单元所控制的音符与下面和弦表中的音符一一对应。

HX1	1-2	3-2	5-2	7-2	3	5	7	2+1
									HX2	2-2	4-2	6-2	1-1	4	6	1+1	3+1
HX3	3-2	5-2	7-2	2-1	5	7	2+1	4+1
									HX4	4-2	6-2	1-1	3-1	6	1+1	3+1	5+1
HX5	5-2	7-2	2-1	4-1	7	2+1	4+1	6+1
									HX6	6-2	1-1	3-1	5-1	1+1	3+1	5+1	7+1
HX7	7-2	2-1	4-1	6-1	2+1	4+1	6+1	1+2
									HX8	1-1	3-1	5-1	7-1	3+1	5+1	7+1	2+2
HX9	2-1	4-1	6-1	1	4+1	6+1	1+2	3+2
									HX10	3-1	5-1	7-1	2	5+1	7+1	2+2	4+2
HX11	4-1	6-1	1	3	6+1	1+2	3+2	5+2
									HX12	5-1	7-1	2	4	7+1	2+2	4+2	6+2
HX13	6-1	1	3	5	1+2	3+2	5+2	7+2
									HX14	7-1	2	4	6	2+2	4+2	6+2	1+3
HX15	1	3	5	7	3+2	5+2	7+2	2+3
									HX16	2	4	6	1+1	4+2	6+2	1+3	3+3
	NX1	NX2	NX3	NX4	WX1	WX2	WX3	WX4

以上表格为本发的和弦表，表格内容解释如下：

HX1-HX16为十六个和弦，每个和弦包含一行的8个音符。NX1-NX4为内四弦，每一弦包含一列的16个音符。WX1-WX4为外四弦，同样每一弦包含一列的16个音符。一共128个音符排列成16行x8列的矩阵，表格中1、2、3、4、5、6、7为原音符do、re、mi、fa、so、la、xi，在原音符的后面减1降低一个八度，减2降低二个八度，减3降低三个八度；在原音符的后面加1升高一个八度，加2升高二个八度，加3升高3个八度。依此类推......

如图1所示，十六个和弦选择按键(7)，从左至右依次是：HX1、HX2、HX3、HX4、HX5、HX6、HX7、HX8、HX9、HX10、HX11、HX12、HX13、HX14、HX15、HX16。八个分解弹奏按键(14)，从左至右依次是：NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4。

将音符控制单元矩阵的第一行8个或非门的A输入端连接在一起再连接到和弦选择按键HX1的1脚，HX1的2脚连接到电源负极GND；剩下的B输入端分别依次连接到分解弹奏按键NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的1脚，NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的2脚全部连接到电源负极GND。

将音符控制单元矩阵的第二行8个或非门的A输入端连接在一起再连接到和弦选择按键HX2的1脚，HX2的2脚连接到电源负极GND；剩下的B输入端分别依次连接到分解弹奏按键NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的1脚，NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的2脚全部连接到电源负极GND。

依次类推......，将128个两输入或非门和模拟开关组成的音符控制单元与十六个和弦选择按键和八个分解弹奏按键完成连接。

如图3所示，以弹奏“1-2”音符为例：当左手按下和弦选择按键(7)中HX1，右手按下分解弹奏按键(14)中NX1；或按下功能按键(1)中自由节拍键，使MCU的两个I/O口同时输出低电平，这时或非门(3)中门1的A、B两个输入端全为低电平，Y输出端将输出高电平使模拟开关(4)中开关1闭合，模拟开关的闭合相当于电子琴键的按下，电子音源(5)将发出“1-2”音。

电子音源跟电子琴类似，用电声去模拟声学乐器的声音，它可以变换多种音色、可以升调与降调，以及其它特殊功能；其中八个功能按键分别是：音量增、音量减、音色增、音色减、音调增、音调减、延音、颤音功能键，如图1中的(16)所示。显示器用来显示各种信息，如图1中的(6)所示。

如图1所示，八个音符选择拨动开关(8)从左至右依次是：内四弦NX1、NX2、NX3、NX4，外四弦WX1、WX2、WX3、WX4；三个柱式弹奏按键(12)从左至右分别是：内四弦、外四弦、内外八弦弹奏键；八个扫弦弹奏开关(13)由下至上依次是：内四弦NX1、NX2、NX3、NX4，外四弦WX1、WX2、WX3、WX4。

电路连接如下：

1、音符选择开关：八个音符选择拨动开关NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的1脚，分别一一对应连接到八个分解弹奏按键NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的1脚(即或非门的B输入端子)；2脚电路连接分两路，一路分别一一对应连接到八个扫弦弹奏开关NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的1脚；另一路连接到音符组合电路输出端。

2、扫弦弹奏开关：八个扫弦弹奏开关NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的2脚全部连接到电源负极GND；1脚连接如上所述连接到音符选择开关的2脚。

3、柱式弹奏按键：三个柱式弹奏按键的1脚接音符组合逻辑电路的3个触发输入端，2脚全部连接到电源负极GND。

电路连接的实质是：扫弦弹奏开关与音符选择开关一一串联后，再一一并联到分解弹奏按键上；柱式弹奏按键与音符组合逻辑电路串联后，再与音符选择开关串联，最后并联到分解弹奏按键上；信号流程如图2所示。

三个柱式弹奏按键去触发音符组合逻辑电路：内四弦按键触发音符组合电路使音符选择开关NX1、NX2、NX3、NX4的2脚接电源负极GND。外四弦按键触发音符组合电路使音符选择开关WX1、WX2、WX3、WX4的2脚接电源负极GND。内外八弦按键触发音符组合电路使音符选择开关NX1、NX2、NX3、NX4、WX1、WX2、WX3、WX4的2脚接电源负极GND。

这样，若八个音符选择拨动开关全部打开，当左手按下一个和弦选择按键时，右手依次扫过八个扫弦弹奏开关，将依次奏响所选择的八个音符；而当右手依次按下柱式弹奏按键的内四弦、外四弦、内外八弦按键时，将依次同时奏响内四弦4个音符、外四弦4个音符、内外八弦8个音符；若不需要某个音符发声时，只需将对应的音符选择拨动开关关掉即可。

脚踏开关有六个，其中三个分别与琴体自由节拍按键、延音按键、颤音按键并联，方便演奏时手脚灵活搭配；另外三个功能与三个柱式弹奏按键一一对应，也是控制内四弦、外四弦、内外八弦。所不同的是：这三个脚踏开关不是直接去触发音符组合逻辑电路，而是通过单稳态触发器后再去触发音符组合逻辑电路。其信号流程如图2所示。

单稳态触发器的稳态是高电平1，暂态是低电平0，当有脚踏开关闭合时，触发器进入暂态0，相当于柱式弹奏按键按下。即使脚踏开关一直维持闭合，但一段时间后(暂态时间)，单稳态触发器进入稳态输出高电平1，相当于柱式弹奏按键松开。这样可以在切换和弦时避免相互混音。如：要柱式弹奏出和弦1跟分解弹奏出和弦2的效果，左手选择和弦1，踏下脚踏开关奏响和弦1，利用延音功能维持和弦1发声，再切换到和弦2，右手分解弹奏出和弦2的音符即可。

当然，在同一个和弦的内四弦与外四弦同时弹奏柱音与分解音的效果，是不需要脚踏开关结合延音功能就可以轻松完成的。

如图2所示，电源(15)，给各个功能电路提供所需的电能。

扫弦开关的结构如图4所示，它由左端绝缘套管(25)，拉簧(26)，金属棒(27)，右端绝缘套管(28)等组成。在圆柱形金属棒的左右两端各套上一个绝缘套管，然后再将拉簧套在金属棒左、右两端的绝缘套管上，在不受外力作用时，拉簧与金属棒是彼此绝缘的，拉簧与金属棒之间的电阻接近无穷大，相当于开关的断开；当向拉簧中间段施加压力时，拉簧将发生形变与内部金属棒相接触，这时拉簧与金属棒之间的电阻接近零，相当于开关的闭合。

将金属棒作为开关的1脚通过导线连接到音符选择开关，将拉簧作为开关的2脚通过导线连接到电源负极GND。这样就构成一个万向的弦线扫弦开关。

如图1所示，内弦音符标识滚筒(18)，它是在圆柱形滚筒上印刷“和弦表HX1-HX16十六个和弦的内四弦NX1-NX4的64个音符”；外弦音符标识滚筒(17)，它是在圆柱形滚筒上印刷“和弦表HX1-HX16十六个和弦的外四弦WX1-WX4的64个音符”；内弦音符标识滚筒可以转动将NX1-NX4其中任意一列的16个音符显示在面板上；同样的外弦音符标识滚筒也可以转动将WX1-WX4其中任意一列的16个音符显示在面板上，方便操作。

如图1所示，琴头锁(20)，解锁后琴头可以180度转动到跟琴体重叠，方便携带；带扣(22)，用来栓腰带或背带，方便演奏。另外，面板按键以及开关可根据操作便捷性，改变其布局。

六、本发明的优点

本发明所涉及的自动与手动自由伴奏和弦琴，它集成了钢琴的“键盘”和吉他的“弦线”，即拥有两大乐器之王各自的特点，可谓是乐器之王中王，演奏又非常的简单，稍加练习就能很轻松地完成自弹自唱，并且效果非常的不错，是其它单音乐器无法比拟的。

本发明所涉及的自动与手动自由伴奏和弦琴，弹奏简单：左手选择一个和弦加右手一个按键就可以同时奏响8个音符，这8个音符包含了三和弦、七和弦、九和弦3个和弦，在键盘上需要8个手指才能完成，而吉他只能同时奏响6个音符，在这里只需2个手指就能轻松地完成，甚至简单到只需一个手指就能完成整首歌曲的自弹自唱，弹唱的简单性显而易见。

本发明所涉及的自动与手动自由伴奏和弦琴，演奏方式非常的丰富：它可完成全自动卡拉OK模式，一键自由节拍手动模式，自动加手动混合模式，自动前奏、间奏加手动伴奏模式，手动前奏、间奏加自动伴奏模式，全手动模式进行演奏。

本发明所涉及的自动与手动自由伴奏和弦琴，它携带方便、操作简单，适合各个年龄段的人士使用，也适合各个音乐层面的人士使用。如：音乐爱好者、自由原创音乐人、以及专业歌手。有了这个神器，唱歌就不是明星的专利了。

Claims (7)

1.琴体旗帜形状的结构：琴头长方形如旗杆，琴体椭圆形如旗面。

2.扫弦弹奏开关的结构：在圆柱形金属棒的左右两端各套上一个绝缘套管，然后再将拉簧套在金属棒左、右两端的绝缘套管上，将金属棒作为开关的1脚，将拉簧作为开关的2脚。

3.音符标识滚筒结构：在圆柱形滚筒上印刷音符，转动滚筒将所需要的音符显示在琴头面板上。

4.128个音符矩阵排列的和弦表规律，和弦可以按照这个规律向下或向上扩展。

HX1 1-2 3-2 5-2 7-2 3 5 7 2+1 HX2 2-2 4-2 6-2 1-1 4 6 1+1 3+1 HX3 3-2 5-2 7-2 2-1 5 7 2+1 4+1 HX4 4-2 6-2 1-1 3-1 6 1+1 3+1 5+1 HX5 5-2 7-2 2-1 4-1 7 2+1 4+1 6+1 HX6 6-2 1-1 3-1 5-1 1+1 3+1 5+1 7+1 HX7 7-2 2-1 4-1 6-1 2+1 4+1 6+1 1+2 HX8 1-1 3-1 5-1 7-1 3+1 5+1 7+1 2+2 HX9 2-1 4-1 6-1 1 4+1 6+1 1+2 3+2 HX10 3-1 5-1 7-1 2 5+1 7+1 2+2 4+2 HX11 4-1 6-1 1 3 6+1 1+2 3+2 5+2 HX12 5-1 7-1 2 4 7+1 2+2 4+2 6+2 HX13 6-1 1 3 5 1+2 3+2 5+2 7+2 HX14 7-1 2 4 6 2+2 4+2 6+2 1+3 HX15 1 3 5 7 3+2 5+2 7+2 2+3 HX16 2 4 6 1+1 4+2 6+2 1+3 3+3 NX1 NX2 NX3 NX4 WX1 WX2 WX3 WX4

5.一个按键开关选择多个音符，组合其他按键开关进行分解弹奏、柱式弹奏、扫弦弹奏。

6.将歌曲的伴奏和弦及旋律的控制代码事先写入MCU，通过操作一个按键开关将歌曲的伴奏和弦及旋律的控制代码手动导出，去控制电子音源奏响需要的音符，完成手动自由速度伴奏。

7.自动加手动混合模式演奏，自动前奏、间奏加手动伴奏模式演奏，手动前奏、间奏加自动伴奏模式演奏。

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