CN205334950U - 一种可穿戴式midi电子音乐合成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可穿戴式MIDI电子音乐合成器，包括手套导电胶按键模块、51单片机最小系统和PC加载模块，所述手套导电胶按键模块由手套和在手套内十个指头位置处布设的十个按键组成，十个按键通过杜邦线与51单片机最小系统的第一输入端相连，第一轻触开关、第二轻触开关分别与51单片机最小系统的第二、三输入端一一对应相连，51单片机最小系统的输出端与用于音乐教学指示的LED灯组相连，51单片机最小系统通过MIDI-USB线与PC机相连，PC机上加载PC加载模块，所述51单片机最小系统采用AT89C52芯片。真实感强，还原了钢琴的触感；强大易携带，做到随时随地都可以进行演奏创作；有教学娱乐功能，同时，录音功能可以记录灵感，分享创意。

Description

一种可穿戴式MIDI电子音乐合成器

技术领域

本实用新型涉及可穿戴式智能设备技术领域，尤其是一种可穿戴式MIDI电子音乐合成器。

背景技术

三十年前，音乐人没法同时操纵多个乐器，因为当时各种乐器是不可连接的，需要左右手同时弹奏两个键盘。此后，合成器制造商Dave·Smith说服了唱片商采用了一种叫做“乐器数字接口”即MIDI的通用格式，这种格式能够让合成器受到外部键盘信号控制，甚至直接从电脑输出，使运算速度足够快的电脑处理音符采样，并能同时控制多个键盘和鼓机。于是，MIDI很快变成了连接各种型号的合成器、鼓机、采样数据和计算机的产业标准，许多音乐人创作音乐正是基于MIDI键盘与电脑，然而由于MIDI键盘价格昂贵同时不方便携带，这只属于少数人的音乐。如今，市面上出现了像garageband一样的数码音乐创作软件，但大多基于手机或者mac，只能显示页面上有限的琴键，再切换更高音阶时会使弹奏出现间断，硬邦邦的屏幕也使有温暖触感的演奏变得冰冷。

申请号为201420543695.3的中国专利公布了一种基于陀螺仪的吉他音乐手套，通过手指自由运动发出声音，但在实际运用中无意间的手指运动会影响演奏，并且无法实现发出多阶升降调音符，也没有演奏触感。同时，连接软件单一，音色固定，无法供消费者选择。申请号为201520215201.3的中国专利公布了一种钢琴手套，该专利通过语音单元发出相应音符，没有利用PC的声卡以及音源部分，技术应用不巧妙从而导致音质不逼真，且在教学方面，无法结合PC上MIDI键盘软件已有的大量教学模块，只局限于硬件上的教学。上述这些产品存在以下缺点：首先，十只手指无法变换88个音符和多种音色；其次，普通按键、传感器或屏幕弹奏起来手感生硬，真实感不强；再次，没有有LED灯教学功能，初学者学起来十分困难；还有，缺少软件附加功能，功能较少；最后，仅使用蜂鸣器或者语音模块发音，音质较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种真实感强、简洁强大易携带、教学娱乐功能、适用人群广泛的可穿戴式MIDI电子音乐合成器。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种可穿戴式MIDI电子音乐合成器，包括手套导电胶按键模块、51单片机最小系统和PC加载模块，所述手套导电胶按键模块由手套和在手套内十个指头位置处布设的十个按键组成，十个按键通过杜邦线与51单片机最小系统的第一输入端相连，第一轻触开关、第二轻触开关分别与51单片机最小系统的第二、三输入端一一对应相连，51单片机最小系统的输出端与用于音乐教学指示的LED灯组相连，51单片机最小系统通过MIDI-USB线与PC机相连，PC机上加载PC加载模块，所述51单片机最小系统采用AT89C52芯片。

所述十个按键采用按键S1至按键S10，其中，按键S1布置在右手大拇指指头位置处，按键S2布置在右手食指指头位置处，按键S3布置在右手中指指头位置处，按键S4布置在右手无名指指头位置处，按键S5布置在右手小拇指指头位置处，按键S6布置在左手食指指头位置处，按键S7布置在左手大拇指指头位置处，按键S8布置在左手小拇指指头位置处，按键S9布置在左手无名指指头位置处，按键S10布置在左手中指指头位置处；按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10的一端分别与AT89C52芯片的1、2、3、4、5、6、7、8、23、24脚一一对应相连，按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10的另一端共地。

所述LED灯组、第一轻触开关和第二轻触开关均焊接在LED板上，LED板固定在位于包装盒盒体内的洞洞板上，所述51单片机最小系统焊接在洞洞板上，所述LED板的两侧上设置排针，LED板上的LED灯组通过排针和杜邦线与51单片机最小系统的输出端相连，LED板上的第一轻触开关和第二轻触开关通过排针和杜邦线与51单片机最小系统的输入端相连。

所述AT89C52芯片的9脚接复位电路，所述复位电路由电容C1和电阻R2组成，AT89C52芯片的9脚分别与电容C1、电阻R2的一端相连，电容C1的另一端接电源VCC，电阻R2的另一端与晶振电路共地；所述晶振电路由电容C2、电容C3和电解电容Y1组成，所述电容C2与电容C3的一端并联，且该并联端与电阻R2共地，电容C2与电容C3的另一端分别接电解电容Y1的两端，电解电容Y1的两端接AT89C52芯片的18、19引脚。

所述第一轻触开关采用按键S11，所述第二轻触开关采用按键S12，按键S11为模式选择按键，其一端接AT89C52芯片的12引脚；按键S12为录音按键，其一端接AT89C52芯片的13引脚，按键S11、按键S12的另一端共地；所述MIDI-USB线采用芯片P2，其1脚接AT89C52芯片的11脚，其2脚接地；所述PC机通过USB转串口模块向AT89C52芯片供电，所述USB转串口模块采用芯片P1，其1脚接AT89C52芯片的40脚，其2脚接地。

所述MIDI-USB线通过五芯插座与AT89C52芯片的I/O口连接。

所述LED灯组包括发光二极管LED1至发光二极管LED10，其中，发光二极管LED1对应左手小拇指，发光二极管LED2对应左手无名指，发光二极管LED3对应左手中指，发光二极管LED4对应左手食指，发光二极管LED5对应左手大拇指，发光二极管LED6对应右手大拇指，发光二极管LED7对应右手食指，发光二极管LED8对应右手中指，发光二极管LED9对应右手无名指，发光二极管LED10对应右手小拇指；所述发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8、LED9、LED10的阴极分别与AT89C52芯片的39、38、37、36、35、34、33、32、22、21脚一一对应相连，所述发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8、LED9、LED10的阳极并联后通过电阻R1接电源VCC。

由上述技术方案可知，本实用新型的优点如下：第一，真实感强，还原了钢琴的触感，解决了类似音乐手套音源软件单一的问题，通用MIDI协议可以适用于各种MIDI键盘软件，拥有强大自带音色库，音质逼真；第二，强大易携带，成本预估不到百元，同时十只手指巧妙创意性地变换了88个琴键，做到随时随地都可以进行演奏、创作；第三，具有教学娱乐功能，不同于传统的音乐合成器，LED灯指示功能、自动伴奏功能、节拍器辅助练习功能对于初学者有很大的帮助，同时，录音功能可以记录灵感，分享创意；第四，应用范围广泛，本发明有别于传统乐器，不仅可以提供给喜欢音乐，享受音乐的普通人和儿童，更能让那些见不到光明的盲人在黑暗中追寻音乐所带来的快乐，让那些譬如患有帕金森病的患者带上手套，边锻炼手指，边舒缓心情，享受音乐的同时也在不断治疗着自己的疾病。

附图说明

图1为本实用新型中手套导电胶按键模块、杜邦线、包装盒、LED板、LED灯组、第一轻触开关和第二轻触开关的结构示意图；

图2为本实用新型中包装盒、杜邦线、洞洞板、51单片机最小系统、五芯插座的结构示意图；

图3为本实用新型中AT89C52芯片、LED灯组、复位电路和晶振电路的电路原理图；

图4、图5、图6、图7分别为本实用新型中手套导电胶按键模块的十个按键、USB转串口模块、MIDI-USB线、第一轻触开关和第二轻触开关的电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种可穿戴式MIDI电子音乐合成器，包括手套导电胶按键模块、51单片机最小系统4和PC加载模块，所述手套导电胶按键模块由手套1和在手套1内十个指头位置处布设的十个按键2组成，十个按键2通过杜邦线3与51单片机最小系统4的第一输入端相连，第一轻触开关5、第二轻触开关6分别与51单片机最小系统4的第二、三输入端一一对应相连，51单片机最小系统4的输出端与用于音乐教学指示的LED灯组7相连，51单片机最小系统4通过MIDI-USB线9与PC机相连，PC机上加载PC加载模块，所述51单片机最小系统4采用AT89C52芯片，所述MIDI-USB线9通过五芯插座14与AT89C52芯片的I/O口连接。PC加载模块的作用：1、主要作为音源，发出所按导电胶按键对应音符；2、具有扩展作品的功能，通过控制该PC加载模块转换不同音色、控制音量大小、节拍器、曲谱架等；3、可以连接其他设备：比如手机，还有能够接收MIDI信号的任何音源，像MIDI音乐合成器等。

如图4所示，所述十个按键2采用按键S1至按键S10，其中，按键S1布置在右手大拇指指头位置处，按键S2布置在右手食指指头位置处，按键S3布置在右手中指指头位置处，按键S4布置在右手无名指指头位置处，按键S5布置在右手小拇指指头位置处，按键S6布置在左手食指指头位置处，按键S7布置在左手大拇指指头位置处，按键S8布置在左手小拇指指头位置处，按键S9布置在左手无名指指头位置处，按键S10布置在左手中指指头位置处；按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10的一端分别与AT89C52芯片的1、2、3、4、5、6、7、8、23、24脚一一对应相连，按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10的另一端共地。

如图3所示，所述LED灯组7、第一轻触开关5和第二轻触开关6均焊接在LED板8上，LED板8固定在位于包装盒11盒体内的洞洞板10上，且位于51单片机最小系统4的背面，所述51单片机最小系统4焊接在洞洞板10上，所述LED板8的两侧上设置排针，LED板8上的LED灯组7通过排针和杜邦线3与51单片机最小系统4的输出端相连，LED板8上的第一轻触开关5和第二轻触开关6通过排针和杜邦线3与51单片机最小系统4的输入端相连。所述AT89C52芯片的9脚接复位电路12，所述复位电路12由电容C1和电阻R2组成，AT89C52芯片的9脚分别与电容C1、电阻R2的一端相连，电容C1的另一端接电源VCC，电阻R2的另一端与晶振电路13共地；所述晶振电路13由电容C2、电容C3和电解电容Y1组成，所述电容C2与电容C3的一端并联，且该并联端与电阻R2共地，电容C2与电容C3的另一端分别接电解电容Y1的两端，电解电容Y1的两端接AT89C52芯片的18、19引脚。AT89S52芯片是控制芯片，该芯片会按照程序执行命令，指令有很多，并不固定。根据具体情况可能是发送MIDI指令，可能打开定时器，可能进行数学运算等。按下按键后相当于开关闭合，杜邦线3连接对应端口向AT89C52芯片输入对应电平，对不同端口的不同电平在此芯片中写入的程序不同，从而控制此音乐合成器做出不同的反应。

如图7所示，所述第一轻触开关5采用按键S11，所述第二轻触开关6采用按键S12，按键S11为模式选择按键，其一端接AT89C52芯片的12引脚；按键S12为录音按键，其一端接AT89C52芯片的13引脚，按键S11、按键S12的另一端共地；如图6所示，所述MIDI-USB线9采用芯片P2，其1脚接AT89C52芯片的11脚，其2脚接地；如图5所示，所述PC机通过USB转串口模块向AT89C52芯片供电，所述USB转串口模块采用芯片P1，其1脚接AT89C52芯片的40脚，其2脚接地。所述USB转串口模块的电源USB线16连接电脑USB口和AT89C52芯片，利用电脑USB口的电源为单片机供电，也可以用电池供电。第一轻触开关5的作用：切换工作模式，第一次按下切换到模式1即演奏模式，第二次按下切换到模式2即自动播放模式，第三次按下切换到模式3即LED教学指导模式，第四次按下切换到模式4即跟踪录音及录音保存模式，第五次按下切换回模式1，以此类推。第二轻触开关6的作用：录音与播放录制的曲目，第一次按下，会记录弹奏的音符，第二次按下，会回放录音。

如图3所示，所述LED灯组7包括发光二极管LED1至发光二极管LED10，其中，发光二极管LED1对应左手小拇指，发光二极管LED2对应左手无名指，发光二极管LED3对应左手中指，发光二极管LED4对应左手食指，发光二极管LED5对应左手大拇指，发光二极管LED6对应右手大拇指，发光二极管LED7对应右手食指，发光二极管LED8对应右手中指，发光二极管LED9对应右手无名指，发光二极管LED10对应右手小拇指；所述发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8、LED9、LED10的阴极分别与AT89C52芯片的39、38、37、36、35、34、33、32、22、21脚一一对应相连，所述发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8、LED9、LED10的阳极并联后通过电阻R1接电源VCC。

以下结合图1至7对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型适用于各种可用于连接MIDI键盘的PC加载模块，本实用新型借助的PC加载模块是everyonepiano。通过PC加载模块加载VSTi音源可以切换钢琴、吉他、电子铃等音色。当MIDI-USB线9连接到PC机后打开PC加载模块，PC机会自动和AT89C52芯片进行连接，此时如果PC机接收到从MIDI-USB线9传输过来的MIDI信号时，PC加载模块会根据信号做出相应指令，PC加载模块收到的是播放音符和释放音符的指令，其中，播放音符对应按键按下的时刻，释放音符对应按键释放的时刻，可以根据按下按键的时间，控制PC加载模块发出音符的时间长短。点击PC加载模块上的音源选项可以加载从网上下载的MIDI音源，当加载了含有多音源的文件时，通过点击音源界面可以进行音源的切换。

用户戴上手套1后，十只手指通过十个按键2从左到右依次控制七音符的升八度切换、降八度切换、黑白键切换，la、si和do、re、mi、fa、so，巧妙地通过十只手指变换出88个钢琴按键。手套1为碳纤维手套1，手套1导电胶按键模块的按键选用8*8*4.5的导电胶按键，为4个引脚，采用独立式按键的排布。

所述AT89C52芯片的TX引脚通过锡焊接到五芯插座14的2号引脚，AT89C52芯片的VCC引脚通过锡焊接到五芯插座14的4号引脚，MIDI-USB线9的MIDI-IN接上五芯插座14即实现了单片机和MIDI-USB线9的连接，MIDI-USB线9另一端通过USB接口接到PC机上。所述AT89C52芯片利用独立按键检测原理通过I/O口不断检测按键的状态，当检测到按键被按下时，AT89C52芯片通过MIDI-USB线9从串口发送MIDI指令给PC加载模块发出相应音符。

所述AT89C52芯片寻址存储的乐谱数组，通过串口向PC加载模块发送相应MIDI指令来播放相应乐谱；AT89C52芯片寻址伴奏数组和LED灯状态数组，通过改变对应I/O口状态控制LED灯组7的状态，驱动十只LED灯的亮灭。AT89C52芯片通过检测按键状态在程序内部相应数组中记录相应状态，按下右侧轻触开关即第二轻触开关6后AT89C52芯片通过寻址数组会还原使用者弹奏的声音。

综上所述，本实用新型真实感强，还原了钢琴的触感，解决了类似音乐手套1音源软件单一的问题，通用MIDI协议可以适用于各种MIDI键盘软件，拥有强大自带音色库，音质逼真；强大易携带，成本预估不到百元，同时十只手指巧妙创意性地变换了88个琴键，做到随时随地都可以进行演奏、创作；具有教学娱乐功能，不同于传统的音乐合成器，LED灯指示功能、自动伴奏功能、节拍器辅助练习功能对于初学者有很大的帮助，同时，录音功能可以记录灵感，分享创意。

Claims (7)

1.一种可穿戴式MIDI电子音乐合成器，其特征在于：包括手套导电胶按键模块、51单片机最小系统（4）和PC加载模块，所述手套导电胶按键模块由手套（1）和在手套（1）内十个指头位置处布设的十个按键（2）组成，十个按键（2）通过杜邦线（3）与51单片机最小系统（4）的第一输入端相连，第一轻触开关（5）、第二轻触开关（6）分别与51单片机最小系统（4）的第二、三输入端一一对应相连，51单片机最小系统（4）的输出端与用于音乐教学指示的LED灯组（7）相连，51单片机最小系统（4）通过MIDI-USB线（9）与PC机相连，PC机上加载PC加载模块，所述51单片机最小系统（4）采用AT89C52芯片。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式MIDI电子音乐合成器，其特征在于：所述十个按键（2）采用按键S1至按键S10，其中，按键S1布置在右手大拇指指头位置处，按键S2布置在右手食指指头位置处，按键S3布置在右手中指指头位置处，按键S4布置在右手无名指指头位置处，按键S5布置在右手小拇指指头位置处，按键S6布置在左手食指指头位置处，按键S7布置在左手大拇指指头位置处，按键S8布置在左手小拇指指头位置处，按键S9布置在左手无名指指头位置处，按键S10布置在左手中指指头位置处；按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10的一端分别与AT89C52芯片的1、2、3、4、5、6、7、8、23、24脚一一对应相连，按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10的另一端共地。

3.根据权利要求1所述的可穿戴式MIDI电子音乐合成器，其特征在于：所述LED灯组（7）、第一轻触开关（5）和第二轻触开关（6）均焊接在LED板（8）上，LED板（8）固定在位于包装盒（11）盒体内的洞洞板（10）上，所述51单片机最小系统（4）焊接在洞洞板（10）上，所述LED板（8）的两侧上设置排针，LED板（8）上的LED灯组（7）通过排针和杜邦线（3）与51单片机最小系统（4）的输出端相连，LED板（8）上的第一轻触开关（5）和第二轻触开关（6）通过排针和杜邦线（3）与51单片机最小系统（4）的输入端相连。

4.根据权利要求1所述的可穿戴式MIDI电子音乐合成器，其特征在于：所述AT89C52芯片的9脚接复位电路（12），所述复位电路（12）由电容C1和电阻R2组成，AT89C52芯片的9脚分别与电容C1、电阻R2的一端相连，电容C1的另一端接电源VCC，电阻R2的另一端与晶振电路（13）共地；所述晶振电路（13）由电容C2、电容C3和电解电容Y1组成，所述电容C2与电容C3的一端并联，且该并联端与电阻R2共地，电容C2与电容C3的另一端分别接电解电容Y1的两端，电解电容Y1的两端接AT89C52芯片的18、19引脚。

5.根据权利要求1所述的可穿戴式MIDI电子音乐合成器，其特征在于：所述第一轻触开关（5）采用按键S11，所述第二轻触开关（6）采用按键S12，按键S11为模式选择按键，其一端接AT89C52芯片的12引脚；按键S12为录音按键，其一端接AT89C52芯片的13引脚，按键S11、按键S12的另一端共地；所述MIDI-USB线（9）采用芯片P2，其1脚接AT89C52芯片的11脚，其2脚接地；所述PC机通过USB转串口模块向AT89C52芯片供电，所述USB转串口模块采用芯片P1，其1脚接AT89C52芯片的40脚，其2脚接地。

6.根据权利要求1所述的可穿戴式MIDI电子音乐合成器，其特征在于：所述MIDI-USB线（9）通过五芯插座（14）与AT89C52芯片的I/O口连接。

7.根据权利要求3所述的可穿戴式MIDI电子音乐合成器，其特征在于：所述LED灯组（7）包括发光二极管LED1至发光二极管LED10，其中，发光二极管LED1对应左手小拇指，发光二极管LED2对应左手无名指，发光二极管LED3对应左手中指，发光二极管LED4对应左手食指，发光二极管LED5对应左手大拇指，发光二极管LED6对应右手大拇指，发光二极管LED7对应右手食指，发光二极管LED8对应右手中指，发光二极管LED9对应右手无名指，发光二极管LED10对应右手小拇指；所述发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8、LED9、LED10的阴极分别与AT89C52芯片的39、38、37、36、35、34、33、32、22、21脚一一对应相连，所述发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8、LED9、LED10的阳极并联后通过电阻R1接电源VCC。