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Diese Aufgabe wird hinsichtlich der analogen Bedienelemente durch
das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dieser Konstruktion braucht der Peripherie-Bus
lediglich einige Analogleitungen, im Extremfall eine Analogleitung, zusätzlich aufzuweisen,
um die Einstellung einer beliebigen Anzahl von analogen Bedienelementen abfragen
zu können. Da sich die analogen Bedienelemente in der Praxis ohnehin in der Nähe
der Tonauslösetasten oder der digitalen Bedienelemente befinden, braucht in den
meisten Fällen auch keine weitere Verlängerung des Peripherie-Bus vorgenommen zu
werden. Die mit Bezug auf die Zahl der analogen Bedienelemente geringe Zahl von
Analogleitungen ist möglich, weil die ohnehin vorhandenen Adreßleitungen des Peripherie-Bus
ausgenutzt werden, um die analogen Bedienelemente nacheinander anzusteuern, so daß
die Analogleitung nacheinander mit unterschiedlichen Analogsignalen belegt wird.
Hierbei genügt auch ein einziger Analog-Digital-Umsetzer am Ausgang der Analogleitung,
da infolge der Steuerung durch den Rechner die
aus den Analogsignalen
gewonnenen Digitaldaten sinnrichtig in das Hauptsystem eingespeist werden.
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Die Ausführungsform der Ansprüche 2 und 3 geben bevorzugte Weiterbildungen
an.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Anzeigeelemente durch das Kennzeichen
des Anspruchs 4 gelöst Für die Erregung der Anzeigeelemente braucht die Leitungszahl
des Peripherie-Bus in den meisten Fällen nicht erhöht zu werden. Die ohnehin vorhandenen
Adreßleitungen reichen nämlich aus, um im Zyklus mit der Adressierung der verschiedenen
Eingabeelemente auch noch Zustandsdaten an den erwähnten Speicher zu übertragen,
der seinerseits die Anzeigeelemente steuert. Auch hier gilt, daß der Peripherie-Bus
in der Regel nicht verlängert werden muß, da sich die Anzeigeelemente in der Nähe
der übrigen Bedienelemente befinden.
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Bei Verwendung der Schieberegister als Speicher gemäß Anspruch 5
wird der gewünschte Anzeigezustand jeweils bis zur zyklischen Erneuerung der Zustandsinformationen
aufrechterhalten.
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Darüber hinaus können dieselben Schieberegister gemäß Anspruch 6
auch benutzt werden, um Eingabeelemente abzufragen, welche den Anzeigeelementen
zugeordet sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische
Darstellung des erfindungsgemäßen Tastenmusikinstruments und F i g. 2 ein Blockschaltbild
mit dem Peripherieteil des Instruments.
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Eine schematisch in F i g. 1 veranschaulichte elektronische Orgel
1 besitzt einen Peripherie-Teil 2, der sich im wesentlichen an der Vorderseite des
Instruments befindet und mehrere Peripherie-Baugruppen aufweist Hierbei handelt
es sich um ein Obermanual OM, ein Untermanual UM und ein Pedal PD, die jeweils eine
größere Zahl von Tonauslösetasten 3 besitzen. Eine andere Baugruppe bildet ein Bedien-
und Anzeigefeld PAN mit als Taster ausgebildeten Bedienelementen 4 und als Leuchtdioden
ausgebildeten Anzeigeelementen 5, die je einem Bedienelement 4 zugeordnet sind.
Die Bedienelemente dienen als Registerschalter zum Ein-und Ausschalten von Filtergruppen,
Effekten, Tonkanälen, u. dgl. Als weitere Baugruppe dient ein Bedienfeld POT, das
analoge, stetig veränderbare Bedienelemente 6, z. B. in der Form von Potentiometern
aufweist. Hierbei kann es sich um Sinus-Zugriegel, um Lautstärke-Einsteller, um
Tonhöhenregler u. dgl. handeln. Außerdem besitzt die Orgel 1 Gruppen eines Hauptsystems
7, das sich im Innern des Gehäuses befindet. Es weist einen Rechner MP mit einem
Mikroprozessor CPU, einem Programmspeicher ROM und einem Datenspeicher RAM auf.
Er ist über einen Peripherie-Bus PB mit den Manualen OM und UM dem Pedal PD sowie
den Bedienfeldern PAN und POTverbunden. Auf der anderen Seite steht es über einen
Haupt-But HB mit mehreren Stimmenmodulen V1 bis V5 in Verbindung. Deren Ausgänge
sind über einen Audio-Bus 8 und gegebenenfalls einen Verstärker mit einem Lautsprecher
9 verbunden.
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Im Betrieb bestimmt der Rechner MC aufgrund der betätigten Eingabeelemente
Tonkurven, welche Grundfrequenz und Oberwellen des gewünschten Tones darstellen,
und Hüllkurven, welche den zeitlichen Verlauf der Amplituden bestimmen. Ebenso können
zeitliche Abläufe der Frequenz, z. B. Vibrato, festgelegt werden.
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Diese Kurven werden als Tabellen im Datenspeicher
RAM abgelegt und
von den einzelnen Stimmenmodulen V1 bis V5 zu den geünschten Tonsignalen zusammengefügt.
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Die mit dem Haupt-Bus HB verbundenen Teile, wie der Mikroprozessor
MP und die Stimmenmodule V1 bis V5, sind dicht nebeneinander angeordnet, so daß
der Haupt-Bus HBwesentlich kürzer als der Peripherie-Bus PB ist. Dieser muß nämlich
zu den räumlich nicht beliebig dicht an den Mikroprozessor MP heranrückbaren Baugruppen
OM, UM PD, PAN und POTherangeführt werden. Dies erfordert eine solche Länge, daß
die Arbeitsgeschwindigkeit auf dem Peripherie-Bus PB wesentlich langsamer ist als
auf dem Haupt-But HB. Der Peripherie-Bus kann besonders kurz dadurch gehalten werden,
daß er als Flachkabel ausgebildet ist und zum Anschluß der einzelnen Baugruppen
an sich bekannte Durchgangs-Steckverbinder 10 vorgesehen sind. Ferner ist mindestens
eine von außen zugängliche Steckverbindung 10a zum Anschluß von weiteren, insbesondere
externen Tastaturen und/oder Bedienelementen vorgesehen. Ein Abschirm-Mantel S,
der an Masse liegt und gegebenenfalls durch ein geflochtenes Metallnetz gebildet
ist, umschließt den Peripherie-Bus PB.
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Das Blockschaltbild der F i g. 2 zeigt eine Bus-Übergabe-Schnittstelle
11, die das Hauptsystem 7 vom Peripherie-Teil 2 trennt Vom Haupt-Bus HB sind lediglich
die Datenleitungen HBD und die Steuerleitungen HBS veranschaulicht. Der Peripherie-Bus
PB ist mit seinen Adreßleitungen PBA, seinen Datenleitungen PBD für Digitalsignale,
seinen Steuerleitungen PBS und seinen Analogleitungen PBAL veranschaulicht Ferner
gehören Versorgungsleitungen HBVund PBVzu Haupt-Bus und Peripherie-Bus. Ein Analog-Digital-Umsetzer
U1 verbindet die Analogleitungen PBAL des Peripherie-Bus PB mit den Datenleitungen
HBD des Haupt-Bus HB. Ein Adreßspeicher U2 nimmt Adressen von den Datenleitungen
HBD auf und gibt sie an die Adreßleitungen PBA des Peripherie-Bus ab. Ein Dateneingabe-Tor
U3 verbindet die Datenleitungen OBD des Peripherie-Bus mit den Datenleitungen HBD
des Haupt-Bus. Ein Steuersignal-Dekoder U4 verbindet die Steuersignalleitungen HBSdes
Haupt-Bus mit den Steuersignalleitungen PBS des Peripherie-Bus. Von den Haupt-Bus-Steuersignalleitungen
gehen Lesesignale RD 1 an den Umsetzer U 1 und RAD 3 an das Dateneingabe-Tor U3
sowie ein Schreibsignal WR 2 an den Adreßspeicher U2.
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Fünf Anpaßschaltungen 12 bis 16 sind den Baugruppen Obermanual OM,
Untermanual UN, Pedal PD, Bedienfeld POT und Bedien- und Anzeigefeld PAN zugeordnet.
Sie haben die Form von bestückten Platinen.
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Zur Erfassung der Zustände der Manuale und des Pedals sind die Tonauslösetasten
3 jeder Baugruppe den Schnittpunkten einer Matrix 17 zugeordnet, die Spalten 18
und Zeilen 19 aufweist Jede Anpaßschaltung 12 bis 14 weist einen Manual-Adreß-Dekoder
MAD auf, dessen Ausgänge je einer Spalte 18 zugeordnet sind. Die Zeilen 19 liegen
an den Eingängen eines durch ein Steuersignal MDR aktivierbaren Daten-Tors MD, dessen
Ausgänge mit den Datenleitungen PBD des Peripherie-Bus PB verbunden sind.
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Zur Erfassung der Zustände im Obermanual OM schreibt das Hauptsystem
7 eine Manualspalten-Adresse beim Auftreten des Schreibsignals WIR 2 in den Adreßspeicher
U2. Diese Adresse aktiviert über den Manual-Adreß-Dekoder MAD die betreffende Spalte
18 der Matrix 17. Das Hauptsystem aktiviert dann das diesem Manual zugeordnete Steuersignal
MDR, wodurch
die gerade adressierte Spalte ihre Zustandsinformation
über das Daten-Tor MD auf die Datenleitungen PBD des Peripherie-Bus legt. Nun aktiviert
das Hauptsystem das Lesesignal RD 3, womit über das Dateneingabe-Tor U3 diese Parallelinformation
auf die Datenleitungen HBD des Haupt-Bus geleitet und intern vom Rechner MC verarbeitet
wird. Die Steuersignale MDR und RAD 3 können auch gleichzeitig aktiviert werden.
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Dieser Vorgang wird für jede Manualspalten-Adresse und für jede angeschlossene
Tastatur (Obermanual, Untermanual, Pedal) wiederholt, so daß am Ende dieses Vorganges
die Gesamt-lnformation über den Zustand der Tonauslösetasten für den Rechner zur
internen Weiterverarbeitung zur Verfügung steht.
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Die Anpaßschaltung 15, die dem Bedienfeld POTmit den stetig veränderbaren
Bedienelementen 6, wie Potentiometern, zugeordnet ist, weist einen Adreßspeicher
AS auf, dem beim Auftreten eines Steuersignals ASW eine Adresse von den Adreßleitungen
PBA des Peripherie-Bus zuleitbar ist. Von den gespeicherten Adressen kann ein Analog-Multiplexer
AM adressiert werden, dessen Eingänge je mit einem Bedienelement 6 verbunden sind,
während der gemeinsame Ausgang über eine der Analogleitungen PBAL das Signal UMUX
abgibt.
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Über die zweite Analogleitung wird ein Referenzsignal UREFzugeführt.
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Das Hauptsystem 7 gibt die ein bestimmtes Bedienelement 6 adressierende
Information beim Auftreten des Schreibsignals WIR 2 aus dem Adreßspeicher U2 auf
die Adreßleitungen PBA aus. Durch Aktivierung des Steuersignals ASW wird diese Information
in den Adreßspeicher AS übernommen und gespeichert. Dieser adressiert mit dieser
Information den Analog-Multiplexer AM, der seinerseits die Analogwerte des adressierten
Bedienelements 6 als Signal UMUX abgibt. Der Analog-Digital-Umsetzer U1 wird dann
vom Hauptsystem 7 für einen Umsetzzyklus gestartet, an dessen Ende eine der Analoginformation
entsprechende Digitalinformation vom Hauptsystem beim Auftreten des Lesesignals
RD 1 gelesen wird. Dieser Vorgang wird für alle Adressen der vorhandenen Bedienelemente
6 wiederholt, so daß nach diesem Ablauf alle Zustände der Bedienelemente zur digitalen
Weiterverarbeitung im Hauptsystem zur Verfügung stehen. Da die Analogsignale im
Zeitmultiplex Verfahren abgefragt werden, kann die Anzahl der Leitungen zum Bedienfeld
POT kleingehalten werden.
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Die Zustände der Bedienelemente 4 auf dem Bedien-und Anzeigefeld
PAN werden zeitseriell-gruppenparallel erfaßt. Es seien dazu M Gruppen zu N Bedienelementen
4 angeordnet, von denen lediglich ein als Taster ausgebildetes Bedienelement veranschaulicht
ist. Dementsprechend sind M Schieberegister SR je mit der Länge Nvorgesehen, von
denen wiederum nur eines veranschaulicht ist. Die Schieberegister empfangen Schiebeimpulse
SRW und Rückstellsignale SRES von den Steuerleitungen PBS des Peripherie-Bus. Die
Eingangsinformationen werden von den Adreßleitungen PBA zugeführt. Die Ausgänge
sind je über ein Bedienelement 4 mit einem Eingang eines Daten-Tores BD verbunden,
das beim Auftreten eines Steuersignals BDR die Zustandsinformation der einem bestimmten
Ausgang aller Schieberegister zugeordneten Bedienelemente an die Datenleitungen
des Peripherie-Bus weitergibt.
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Zu Beginn der-tbfFage werden die Schieberegister SR durch A,kflyierungdes'Steuersignals
SRES in eine definierten Ruhezuständ versetzt. In die erste Schieberegisterzelle
wird nun eine Information mit entgegenge-
setzter Polarität wie der Ruhezustand gesetzt
(= Aktivinformation), die über den Adreßspeicher U2 beim Auftreten des Steuersignals
WR 2 ausgegeben und mit dem Schiebeimpuls SRW in das Schieberegister übernommen
wird. Wenn das Daten-Tor BD durch das Steuersignal BDR aktiviert wird, werden die
Zustandsinformationen der an den ersten Zellen aller Schieberegister anliegenden
M Bedienelemente aprallel auf die Datenleitungen PBD des Peripherie-Bus gelegt.
Diese Information wird über das Dateneingabe-Tor U3 vom Hauptsystem 7 übernommen.
Es folen dann (N - 1) Zyklen, bei denen den Schieberegistern SR jeweils eine Ruhezustandsinformation
von den Adressenleitungen PBA zugeführt wird. Beim Auftreten eines Schiebeimpulses
SRW wird daher die Aktivinformation von der ersten Zelle in die zweite Zelle usw.
geschoben. Nach jeder Verschiebung können die durch die Aktivinformation adressierten
M Bedienelemente 4 eine Zustandsinformation an das Hauptsystem 7 abgeben. Nach insgesamt
N Schiebezyklen und ebensoviel Lesevorgängen steht die Zustandsinformation der Bedienelemente
4 dem Hauptsystem zur internen Verarbeitung zur Verfügung.
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Im Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß jedem Bedienelement
4 ein optisches Anzeigeelement 5, z. B. eine Leuchtdiode, zugeordnet ist. Der Zustand
eines bestimmten Anzeigeelements hängt aber nicht nur ausschließlich vom Zustand
des zugeordneten Bedienelements ab, sondern wird vom Hauptsystem 7 derart gesteuert,
daß auch andere Bedingungen, wie z. B. interne Zustände, vorprogrammierte Kombinationen
von Funktionen und Effekten usw. berücksichtigt werden können. Auf diese Weise können
auch Fehlbedingungen signalisiert werden und zusätzliche Bedienungsfunktionen durch
Mehrfach-Ausnutzung der Bedienelemente 4 realisiert werden.
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Das Setzen der Anzeige erfolgt in der folgenden Weise, wobei wiederum
M Gruppen zu NAnzeigeelementen und demzufolge M Schieberegister SR mit je N Zellen
vorgesehen sind. Im ersten Zyklus wird eine M-Bit-parallele Anzeigeinformation über
den Adreßspeicher U2 und die Adreßleitungen PBA den Schieberegistern SR zugeführt
und mittels des Schiebeimpulses SRW in die erste Zelle geschoben. Dieser Zyklus
wird N-fach wiederholt. Dann haben die Schieberegister SR ihre Zustandsinformation
erneuert. Diese Information bleibt aufgrund der Speichereigenschaften der Schieberegister
SR erhalten. Die jeweils aktivierten Zellen sorgen dafür, daß das angeschlossene
Anzeigeelement 5 leuchtet. Dieser Zustand bleibt bis zum nächsten Setzen der Anzeigeelemente
bzw. zur nächsten Abfrage der Bedienelemente 4 erhalten.
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Im einzelnen kann die Abfrage der Bedienelemente 4 und die Ansteuerung
der Anzeigeelemente 5 so erfolgen, wie es in der deutschen Patentanmeldung P 32
04 787.8 beschrieben ist.
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Die als Taster ausgebildeten Bedienelemente 4 können auch in ähnlicher
Weise wie die Tonauslösetasten 3 in einer Matrix abgefragt werden. Die Taster 4
können entweder dauerhaft eingeschaltet oder jeweils zu Beginn und am Ende des jeweiligen
Bedienintervalls kurz angetippt werden. Es kann sich um Rastschalter oder Annäherungsschalter
handeln.
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Bei einem Ausführungsbeispiel hatte der Peripherie-Bus PB 27 Leitungen,
nämlich 8 Datenleitungen PBD, 8 Adreßleitungen PDA, 2 Versorgungsleitungen PBV,
7 Steuerleitungen PBS und 2 Analogleitungen PBAL. Für alle Bauelemente, wie
Mikroprozessor
CPU Programmspeicher ROM DatenspeicherRAM Analog-Digital-Umsetzer U1 Adreßspeicher
U2 Dateneingabe-Tor U3 Steuersignaldekoder U4 Manual-Adreß-Dekoder MAD Daten-Tor
MD Adreßspeicher AS Analog-Multiplexer AM Schieberegister SR Daten-Tor BD können
handelsübliche Teile benutzt werden.
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