CN2251162Y - 电脑音乐键盘 - Google Patents

Abstract

一种电脑音乐键盘，由盒体11、设在盒体表面的琴键键盘和开关按键9及设在盒体11内部的琴键控制器7、用于存储控制软件的非挥发的存储器8组成，该电脑音乐键盘在与多媒体电脑相连后，配合软件就可提供电子琴、电子合成器、曲谱自动记录器、曲谱回放器、卡拉OK伴唱机等功能。该电脑音乐键盘具有键码可编程能力，可以与多种音乐软件接口，也可开发新的音乐软件。因而具有广泛的实用性、通用性和趣味性，其结构简单，成本低廉，便于推广普及。

Description

电脑音乐键盘

本实用新型涉及计算机输入接口技术、多媒体技术、数字音乐合成技术等，具体涉及一种可用作微型计算机外部设备的具有普通键盘和音乐键盘双重功能的电脑音乐键盘。

目前，多媒体电脑在图像、音乐、语言等方面的功能非常丰富，其价格已比较低廉。在音乐方面，多媒体电脑可以播放CD唱片，发出美妙的音乐和逼真的语音；在应用程序和游戏中，音乐和语音效果就更加丰富多彩。这些音乐和语音功能一般由称为声霸卡的扩充卡实现，在软件的驱动下，可产生语音和各种乐器的声音，并可录音和回放。在国外，由于普遍使用了乐器的数字接口标准MIDI(Music Instrument Digit Interface)，音乐家可以把带有MIDI的乐器连接在一起同时演奏，也可把具备MIDI功能的乐器与多媒体电脑相连，当在乐器上弹奏乐曲的同时，乐器通过MIDI接口把所弹奏的乐曲信息传送给电脑，电脑储存这些信息并把它以标准曲谱的形式显示在显示器上，作曲家可在电脑上修改、试放、整理曲谱，最后在打印机上打印出来。这种应用如图1所示，其中，声霸卡要具备MIDI功能。但带有MIDI功能的乐器属于专业化的高级乐器，比较昂贵，所以上述系统只限在专业范围内使用，对于非专业用户，特别是家用多媒体电脑的用户是可望不可及的事情。

本实用新型的任务是在现有的多媒体电脑基础上，以少量硬件和软件，低成本地实现在电脑上进行音乐处理的许多新功能，使多媒体的概念更加多元化，使多媒体电脑的功能更加丰富，促进电脑在音乐方面应用的更大普及。

本实用新型的目的在于提供一种电脑音乐键盘，这种电脑音乐键盘可以方便地与多媒体电脑配接构成音乐创作演示系统，配合软件和多媒体电脑中的声霸卡，就可使该电脑成为一架音色良好的电子琴、一架音源极其丰富的电子合成器、一架乐谱录入记录器、一架乐谱自动演奏器、一架卡拉OK伴唱机。

本实用新型的目的是这样实现的，构造一种电脑音乐键盘包括：一个扁平的盒体11，所述盒体11的表面设有多个琴键键盘和开关按键9，在所述盒体11内部装有琴键控制器7、用于存储控制软件的非挥发的存储器8，所述琴键键盘和开关按键9是一触点矩阵，它通过行扫描线(R0，R1，R3...Rm)和列扫描线(C1，C2...Cn)与所述琴键控制器7连接；所述的控制软件存储器8通过总线(ADD，DATA，R/W，CE)与琴键控制器7相连接，所述琴键控制器7通过串口(CLK，DATA，+5V，GND)与电脑键盘接口连接，也可通过其它接口(如RS232串口，打印机口)与所接电脑的相应接口连接；所述盒体11的表面包含：设在所述盒体11表面下部的音乐琴键区12、设在所述盒体11表面上部的音乐功能按键区13、设在所述音乐琴键区12边侧的辅助按键区14、设在所述音乐琴键区12与所述音乐功能按键区13之间的键名标示区15，所述音乐琴键区12由并行排列的49个琴键按键组成，每个按键上方的键名标示区15粘贴有相对应的按键名的标示物，在所述键名标示区15的上方的音乐功能按键区有多个控制或选择诸如速度、旋律等音乐要素的按键，具体有5组控制键(MASTER、ABC、SOUND、TEMPO、KEY)、6个打击乐键(SOUND1..SOUND6)、4个方向键(→、←、↑、↓)、和2个职能键(ESC和RETURN)组成，在音乐琴键区12边侧的辅助按键区14可以由MUS/COM(音乐/通信)换能键、SINGLE、INTRO、MANUL、BREAK、ON、FILL、OFF、END等8个功能键组成。

本实用新型的电脑音乐键盘，其特征还在于，所述琴键键盘9只要与琴键控制器7相配合，可以使用触点矩阵和其它的电路结构来实现向琴键控制器7输入按键信号的功能。

本实用新型的电脑音乐键盘，其特征还在于，所述琴键控制器7只要与琴键键盘9相配合，可以使用80C51和其它的单片机甚至组合逻辑来实现下述功能：

(1)接收琴键键盘9送来的按键信号。

(2)向电脑键盘接口或其它接口发送按键编码。

本实用新型的电脑音乐键盘，其特征还在于，所述控制软件8只要与琴键控制器7相配合，可存储在非挥发的存储器(NVRAM)中、可以存储在ROM中、也可存储在单片机内部。

本实用新型的电脑音乐键盘，其特征还在于，所述琴键控制器7与多媒体电脑可以通过电脑键盘接口，按图6所示的串口格式通信，也可以按其它接口形式通信。

本实用新型的电脑音乐键盘，其特征还在于，所述琴键键盘9的外观结构和键的数目可以是图3所示的样式，也可是其它的样式，琴键数目也可变化。

实施本实用新型的电脑音乐键盘，在与多媒体电脑相连后，配合多媒体音乐软件就可构成一套具有高品质音色的电子琴、电子合成器、曲谱自动记录器、曲谱回放器、卡拉OK伴唱机等等功能的电脑音乐处理系统。该电脑音乐键盘具有键码可编程能力，可以与多种已有的、原来只能与电脑键盘连接的音乐软件(如EASYKEY，NKEY2等)接口，也可以在该电脑音乐键盘上开发自己的新音乐软件。它具有广泛的实用性、通用性和趣味性，其结构简单，成本低廉，便于推广普及。有助于多媒体概念的多元化，有助于多媒体电脑功能的更加丰富，促进电脑应用的更大普及。

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MIDI乐器与多媒体电脑连接示意图；

图2是本实用新型的电脑音乐键盘与多媒体电脑的组成结构示意图；

图3是本实用新型的电脑音乐键盘的外观示意图；

图4是本实用新型的电脑音乐键盘的组成结构示意图；

图5是本实用新型电脑音乐键盘与电脑通信的数据格式示意图；

图6是本实用新型的电脑音乐键盘的控制软件组成结构示意图；

图7是本实用新型的电脑音乐键盘的电路原理图。

图1示出MIDI乐器与多媒体电脑连接的示意图，图中，电脑主机3接有电脑输入键盘1、显示器2、声霸卡4，当在与声霸卡4连接乐器6上弹奏乐曲的同时，通过MIDI接口便可将所弹奏乐曲信息传送给电脑主机3，电脑储存这些信息并可对其修改和重放，重放时通过与声霸卡连接的音箱5实现。

图2示出本实用新型的电脑音乐键盘与多媒体电脑的组成结构，从中可见，本实用新型的电脑音乐键盘10可以作为电脑主机3的一个独立的外部设备，该电脑的其它外部连接和图1相同，但此处的声霸卡4与图1中的声霸卡4不同，前者可以是没有MIDI功能的普通声霸卡，后者一定是有MIDI功能的声霸卡。本实用新型的电脑音乐键盘可以代替图1中的带MIDI功能的乐器6，不同只是，图1中的MIDI乐器连接在带MIDI功能的声霸卡4上，而图2中的电脑音乐键盘10连接在电脑主机的键盘接口上。从虚线框可见，本实用新型的电脑音乐键盘10包括琴键控制器7、控制软件存储器8、琴键键盘9等组成，和图1中的乐器6功能和作用相同或相近的功能在这里还要配合主机3所连接的声霸卡4及相应的语音/音乐软件20配合才能实现。

本实用新型的电脑音乐键盘如图2所示，与多媒体电脑连接后，配合软件和原有声霸卡，就可提供以下功能：作为一架音色良好的电子琴即时演奏音乐；作为一架音源丰富的电子合成器进行音乐合成；作为一架乐谱录入记录器记录所演奏或重放音乐的乐谱；作为一架乐谱自动演奏器以乐谱为依据进行自动演奏；还可以作为一架卡拉OK伴唱机，实现自娱。

根据图2及以上说明，可以看到，本实用新型的电脑音乐键盘和一般电子琴有以下区别，由于本实用新型的电脑音乐键盘自身无电源、音源、和音响电路，也无扬声器，所以不能发音；在电子琴上，前述的各部分都有，故有如下不同：1)电脑音乐键盘不能独立的使用，它必须和多媒体电脑一起才能工作；电子琴则可以；2)电脑音乐键盘和多媒体电脑构成的乐器系统由于可配备不同的软件，所表现出的功能差别很大，其灵活性也很大。可模拟的乐器种类、音响效果、合成的声音种类、自动拌奏方式、打击乐音等等都可编程；电子琴则不可以：3)电脑音乐键盘和多媒体电脑构成的乐器系统的功能比电子琴强的多。如录音回放功能、MIDI记录、曲谱录入改谱、教学弹奏、卡拉OK等等。

在图3示出的本实用新型的电脑音乐键盘的结构部分包括一个扁平的盒体11，盒体表面设有四个区，设在盒体表面下部音乐琴键区12、设在盒体表面上部的音乐功能按键区13、设在所述音乐琴键区12边侧的辅助按键区14、设在所述音乐琴键区12与所述音乐功能按键区13之间的键名标示区15，所述音乐琴键区12由并行排列的49个琴键按键组成，每个按键上方的键名标示区15粘贴有相对应的按键名称如A、B、C等，在键名标示区15的上方的音乐功能按键区有多个控制或选择诸如速度、旋律等音乐要素的按键，具体有5组控制键(MASTER、ABC、SOUND、TEMPO、KEY)、6个打击乐键(SOUND1..SOUND6)、4个方向键(→、←、↑、↓)、和2个职能键(ESC和RETURN)组成。在音乐琴键区12边侧的辅助按键区14可以由MUS/COM(音乐/通信)换能键、SINGLE、INTRO、MANUL、BREAK、ON、FILL、OFF、END等8个功能键组成。

本实用新型的电脑音乐键盘与电脑的通信方法有四种。(1)无线的方法：包括红外通信，电磁通信；(2)串口的方法：利用RS232进行通信；(3)并行的方法：利用打印口进行通信；(4)利用电脑键盘接口进行通信，由于这种接口可以向音乐键盘提供+5V的电源，在本实用新型的电脑音乐键盘中设计实例中采用了电脑键盘接口的通信方式。

如图3所示，本实用新型的电脑音乐键盘由它们是琴键键盘9、琴键控制器7、控制软件8三个部件组成，分述如下：

1.琴键键盘9：琴键键盘用以弹奏乐曲，为了照顾人们演奏习惯，琴键键盘的设计要求键面布置和外观与电子琴尽可能相似(具体见图3)。

琴键键盘的电路存在形式是16行X8列共128个电路触点构成的矩阵，参见图4中部件9，有些电路触点未使用，可用于扩充。

(1)换能键(MUSIC/COM)：用于切换49个琴键的两种功能，同时指示灯指示琴键的功能。当指示灯亮时，琴键用于弹奏，琴键控制器产生音符码；按换能键使指示灯熄灭，琴键用于模拟电脑键盘输入计算机命令，琴键控制器产生电脑键码。

(2)琴键(KEYS)：用于弹奏乐曲或输入计算计命令。左边第一组用于和弦演奏，其它组用于演奏旋律。

(3)功能键中，引入(INTRO)、暂停(BREAK)、填补(FILL)、终止(END)用于和弦修饰音；用于自动和弦的功能键还有：单指和弦(SINGLE)、手控和弦(MANUL)、开和弦(ON)、关和弦(OFF)。

(4)五组控制键用于控制音量大小、节奏快慢、音阶的升降。它们是主音量控制(MASTER)、旋律音量控制(A.B.C)、打击乐音量控制(SOUND)、节奏快慢(TEMPO)、音阶的升降(KEY)。

(5)四个方向键用于在窗口中移动光标和选择菜单。

(6)执能键(<-)用于确认和结束菜单选择，(ESC)用于退出菜单。

2.琴键控制器7：

琴键控制器的功能是扫描琴键键盘的触点矩阵，看有无按键和松开按键的事件发生，如有，则向计算机的键盘接口发送按键的按入码和松开码，它还可接收电脑键盘接口送来的控制命令，以进行诸如复位、关闭、开放、测试等功能。

在本实用新型的实施例中，琴键控制器采用了单片机80C51，当然也可以使用其它单片机作为琴键控制器。琴键控制器与其它部件的连接关系如图4所示。

琴键控制器扫描触点矩阵时，先向16条行扫描线(R0，R1...R14，R15)中的某一条(Ri)输出逻辑0，其它输出逻辑1，待触点接触稳定后，读出8条列扫描线(C0，C1...C6，C7)的数据，如某一条线(Cj)为逻辑0，则矩阵触点(i，j)  处的按键被唯一的确定下来。在扫描到一个键被按下时，琴键控制器向电脑键盘接口发送该键的扫描码；在扫描到该键被松开时，琴键控制器向电脑键盘接口发送该键的松开码；扫描码是8Bit码，其最高位是0，松开码是扫描码加上16进制80得到的8Bit码。

琴键控制器向电脑键盘接口发送键码是以图5所示的串行格式进行的。

3.琴键控制软件存储器8：

所存储的软件的功能和工作过程已在上节说明，在此不在赘述。如图6所示，由以下各部分组成：

(1)控制软件主程序(800)：该程序调用后继的子程序来完成控制软件的各个功能。

(2)初始化子程序(801)：用于初始化程序变量的初值、接口的静态电平、中断控制器、定时器控制器等。

(3)扫描子程序(802)：对琴键触点矩阵进行扫描，向主程序返回按下按键或者松开按键的位置码。

(4)查表子程序(806)：该子程序根据位置码在编码表中查出其对应的键码，并把它返回给主程序。

(5)键码发送子程序(803)：该子程序按串行格式向电脑键盘接口发送键码。

(6)命令接收子程序(804)：在键盘扫描过程中，若检测到电脑主机欲通过电脑键盘接口向琴键控制器发送控制命令时，主程序调用该子程序接收该命令并作相应的处理。

(7)编码表加载子程序(805)：该子程序用于接收电脑主机通过串口传来的编码表，并把它写入非挥发存储器(NVRAM)中，以供以后的查表之用。该子程序实现了电脑音乐键盘输出编码的可编程性。

Claims (3)

1.一种可以连接到微电脑上的电脑音乐键盘，包括一个扁平盒体11，其特征在于在所述盒体11的表面设有多个琴键键盘和开关按键9，在所述盒体11内部装有琴键控制器7、用于存储控制软件的非挥发性存储器8，所述琴键键盘和开关按键9是一触点矩阵，它通过行扫描线(R0，R1，R3...Rm)和列扫描线(C1，C2...Cn)与所述琴键控制器7连接；所述的控制软件存储器8通过总线(ADD，DATA，R/W，CE)与琴键控制器7相连接，所述琴键控制器7通过串口(CLK，DATA，+5V，GND)与电脑键盘接口连接。

2.根据权利要求1所述的电脑音乐键盘，其特征在于所述盒体11的表面包含：设在所述盒体11表面下部的音乐琴键区12、设在所述盒体11表面上部的音乐功能按键区13、设在所述音乐琴键区12边侧的辅助按键区14、设在所述音乐琴键区12与所述音乐功能按键区13之间的键名标示区15，所述音乐琴键区12由并行排列的49个琴键按键组成，每个按键上方的键名标示区15粘贴有相对应的按键名的标示物，在所述键名标示区15的上方的音乐功能按键区有多个控制或选择诸如速度、旋律等音乐要素的按键，具体有5组控制键(MASTER、ABC、SOUND、TEMPO、KEY)、6个打击乐键(SOUND1..SOUND6)、4个方向键(→、←、↑、↓)、和2个职能键(ESCH RETURN)组成，在音乐琴键区12边侧的辅助按键区14可以含MUS/COM(音乐/通信)换能键、SINGLE、INTRO、MANUL、BREAK、ON、FILL、OFF、END8个功能键。

3.根据权利要求1所述的电脑音乐键盘，其特征还在于，所述琴键控制器7与多媒体电脑也可以串口格式与所述电脑的RS232串口通信。

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