一种钢琴学习机和一种钢琴学习信息生成处理方法
专利名称：一种钢琴学习机和一种钢琴学习信息生成处理方法
技术领域：
本发明涉及一种钢琴学习机和一种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法。
背景技术：
目前的钢琴教学都是由老师一个一个曲目分解、讲解，由于上课时间短，很多弹奏的细节不一定都能记住，在自己练习时遇到这些地方会很困扰，如果能提供一种钢琴学习机，结合钢琴曲的演奏、曲谱，很直观地提示每一个音符是由哪个琴键弹奏的，进一步地，是由哪个手的哪个手指、弹奏多长时间、弹奏力度都能直观地显示出来，将大大提高钢琴学习者的学习效率和速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢琴学习机和一种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法，以便帮助钢琴学习者提高学习效率。一种钢琴学习机，其中包括主控制器、存储器、琴键指示处理器组、操控单元以及一一对应于钢琴上各弹奏琴键的琴键指示灯，琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端口。所述的钢琴学习机，其中所述的琴键指示灯均相同，均以矩阵形结构相连接各琴键指示灯均包括一一对应于左手各手指的五个发光器件和一一对应于右手手指的五个发光器件，各琴键指示灯的十个发光器件以十行一列的矩阵结构相连接，每一个琴键指示处理器所控制的相应琴键指示灯的各个发光器件组成十行多列的发光器件矩阵；各发光器件的驱动端分别连接相应琴键指示处理器的对应琴键指示信号输出端。所述的钢琴学习机，其中所述的钢琴学习机还包括声音播放单元和显示单元，声音播放单元的信号输入端连接主控制器的音频信号输出端；显示单元的信号输入端连接主控制器的显示信号输出端。—种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法，其中，包括以下步骤
A、主控制器从存储器中读取由音符语句组成的乐曲音符文件，并将所述乐曲音符文件里的音符语句逐条发送给相应的琴键指示处理器；所述音符语句包含该音符的音符数据；
B、所述琴键指示处理器以中断方式接收所述音符语句里的音符数据；
C、所述琴键指示处理器按照接收到的音符数据对弹奏指示数组进行赋值，并根据所述赋值将琴键指示处理器的相应I/O 口置高电平或低电平，以点亮或者熄灭相应的琴键指示灯，琴键指示灯的点亮位置及时机与弹奏乐曲时弹奏琴键的位置及时机相一致。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述音符语句在发送给琴键指示处理器时的格式为S + RLHand + HandPos + Data + Time + Strong + V，其中，S为起始标志， RLHand为左右手提示数据，HandPos为左右手相应手指提示数据，Data为琴键位置数据，Time为弹奏时间数据，Strong为弹奏强弱数据，V为结束标志。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述琴键指示处理器以字符串来接收所述音符数据并设置字符串标志位，琴键指示处理器以中断方式接收所述音符数据的方法为首先判断接收的数据是否为起始标志，如是，则将字符串数据指针指向字符串起始位置并将数据装入，同时将数据指针加一、字符串标志位清零，继续接收下一个数据时，首先判断是否为结束标志，如果不是，再判断字符串标志位是否为零，如果字符串标志位为零，则将数据装入数据指针指向的字符串位置并将数据指针加一，直至接收到结束标志时，将字符串标志位置一，表示已经接收到一个完整的音符语句。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中步骤C中所述弹奏指示数组包括弹奏时间数组、行指示灯数组、列指示灯数组，其中弹奏时间数组用来存放发光二极管的亮灯时间值，行指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各行相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值，列指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各列相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中，所述琴键指示处理器对琴键指示灯的点亮采取扫描I/O 口电平值的方法来实现，具体方法为琴键指示处理器的数组循环子程序对弹奏时间数组中各元素逐一循环，判断各元素的数值是否大于零，如大于零，表示对应的发光器件应被点亮，将行指示灯数组、列指示灯数组里对应该元素的值赋给对应的琴键指示处理器的相应I/O 口，使对应的发光器件点亮，发光器件延时一段时间后熄灭，发光二极管的点亮时间和熄灭时间之间的比例值由Mrong值来控制，改变Mrong值就可以改变发光二极管的亮暗程度，以此来表示弹奏的强弱。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述存储器中还存储有乐谱图片文件， 所述乐曲音符文件还包含有对应于每一条音符语句代表的音符在乐谱图片上的坐标位置， 主控制器在向琴键指示处理器发送音符语句的同时将所述乐谱图片在显示单元上显示，同时按照该音符在乐谱图片上的坐标位置将所述音符在显示出的乐谱图片中进行位置标记。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述存储器中还存储有声音影像文件， 同一首钢琴曲的音符文件、乐谱图片文件和声音影像文件存放在存储器的同一个文件夹里，主控制器将声音影像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出，实现播放乐曲的影音内容。本发明采用上述技术方案后将达到如下的技术效果
本发明由主控制器和琴键指示处理器组驱动相应琴键指示灯亮灭，从而直观地提示相应音符应该是弹奏哪个琴键，从而使钢琴学习者提高学习钢琴的速度和效率；进一步地，设置琴键指示灯上的发光器件为一一对应人的左右手的各手指，直观地提示相应的音符是由左手还是右手的哪个手指来弹奏该琴键，可进一步提高钢琴学习的效率。
图1为本发明的钢琴学习机的结构原理图； 图2为对应钢琴上一段琴键的琴键指示灯排列示意图； 图3为每个琴键指示灯上十个发光器件的排列、编号示意图； 图4为本发明的钢琴学习机的电路原理图。
具体实施例方式本发明的钢琴学习机，如图1所示，其中包括主控制器、存储器、琴键指示处理器组、 操控单元以及一一对应于钢琴上各弹奏琴键的琴键指示灯，琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端□。所述的存储器里存有下列文件内容钢琴曲的音频视频文件、钢琴曲五线谱或者简谱等乐谱的图片文件、根据乐谱改编的用来控制琴键指示灯的各种状态的乐曲音符文件，同一首钢琴曲的上述文件放在一个文件夹里，以方便管理。所述的钢琴学习机还包括声音播放单元和显示单元，声音播放单元的信号输入端连接主控制器的音频信号输出端；显示单元的信号输入端连接主控制器的显示信号输出端。所述的琴键指示灯均相同，一种实施例是每个琴键指示灯均采用两个发光器件， 两个发光器件分别采用不同的颜色用于区别左手或右手，琴键指示灯上的发光器件亮时， 即指示去弹奏该琴键指示灯对应的琴键，琴键指示灯的颜色用来提示是用左手还是右手来弹奏，各琴键指示灯上相应发光器件的驱动端相应连接对应琴键指示处理器的相应琴键指示信号输出端；
琴键指示灯第二种实施例是设置为矩阵结构，各琴键指示灯均包括一一对应于左手各手指的五个发光器件和一一对应于右手手指的五个发光器件，每个琴键指示灯的十个发光器件组成十行一列的矩阵结构，本实施例中，对应于左手各手指的五个发光器件排列在上部，对应于右手手指的五个发光器件排列在下部，对应左手的五个发光器件的颜色与对应右手手指的五个发光器件颜色不同，以便区分是左手还是右手弹奏，对应左手的五个发光器件按照从大拇指到小拇指一一编号广5，对应右手手指的五个发光器件按照从大拇指到小拇指一一编号广5，各发光器件的驱动端分别连接对应琴键指示处理器的相应琴键指示信号输出端；本实施例中，发光器件均采用发光二极管，也可采用其它发光器件，如有机电致发光器件。图2为采用琴键指示灯第二种实施例情况下，对应钢琴上一段琴键的琴键指示灯排列示意图，在本钢琴学习机上，琴键指示灯的排列与钢琴黑、白琴键排列位置一致。图3 为采用琴键指示灯第二种实施例情况下，每个琴键指示灯上十个发光器件的排列、编号示意图，对应左手的五个发光器件设置在上部，对应右手的五个发光器件设置在下部，在这些发光器件上面，覆盖着一层印刷有①、②、③、④、⑤数字的塑料膜，每个数字对应一个发光器件，当相应发光器件亮时，就照亮了其上面的数字；对应左手的五个发光器件①、②、③、 ④、⑤以及对应右手的五个发光器件①、②、③、④、⑤的排列形状，和弹琴时手指的形状相同；根据发光器件点亮时的颜色和被照亮的数字，我们就知道应该用左手还是右手的哪个手指头去弹奏这个琴键了。图4为本发明的钢琴学习机的电路原理图，主控制器D6(型号为STM32 F103VBT6) 的显示信号输出端广25脚以及84 100脚相应连接显示单元的显示屏D9的2 34管脚 ；主控制器D6的音频信号输出端5广56脚相应连接声音播放单元中语音解码处理芯片D4 (型号为VS1003B)的8、13、23、观、29、30管脚，语音解码处理器D4的信号输出端39脚连接功放电路芯片D5 (型号LM4861)的4脚，功放电路芯片D5的输出端8脚和5脚分别连接喇叭的正负极。主控制器D6的操控信号输入端沈管脚以及四 33管脚分别连接操控单元的按键SfS6，按键SfS6均可通过程序定义其功能，本实施例中，当钢琴学习机的程序处在“乐曲选择”的界面时，按键S1、S2、S3、S4用来上、下、左、右移动光标来选择乐曲，按键S5用来确认刚才的选择，按键S6用来返回到上一级菜单界面。在其他菜单界面，按键Sf S6的功能均可通过程序来定义。主控制器D6的数据读取端口 3纩48脚连接存储器D7(SD存储卡) 的广7脚以及10脚。存储器D7采用SD存储卡(比如金士顿的IG容量的SD卡)。显示单元中包括显示屏D9。程序存储器D8用于存储程序。图4中仅示意出一个琴键指示处理器Dl (EM78P809)和对应的六个琴键指示灯， 五个发光二极管组成的阵列Ll用于对应指示第一琴键指示灯的左手五个手指，五个发光二极管组成的阵列Rl用于对应指示第一琴键指示灯的右手五个手指，同样，阵列L2、R2构成第二琴键指示灯，阵列L3、R3构成第三琴键指示灯，阵列L4、R4构成第四琴键指示灯，阵列L5、R5构成第五琴键指示灯，阵列L6、R6构成第六琴键指示灯，琴键指示处理器Dl的信号输入端15脚连接主控制器D6的信号输出端76脚，以接收音符语句的串行数据，琴键指示处理器Dl的信号输出端1716脚以及4、脚相应连接各发光二极管的正、负极，主控制器D6输出的驱动信号经琴键指示处理器Dl处理后，驱动相应的发光二极管发光，以指示弹奏；琴键指示处理器Dl的1(Γ13脚分别通过一个开关(共四个开关，是采用一四位开关D2 的四路开关实现)接地，通过控制相应开关的开、断来控制琴键指示处理器Dl的识别地址码输入。具体操作过程如下
1、需要弹奏哪个琴键哪个琴键指示灯的发光二极管亮了，就弹奏与之对应位置的琴
键；
2、用哪只手去弹奏发光二极管的不同颜色对应着左手或右手；比如对应左手的发光二极管采用红色，对应右手的发光二极管采用绿色。3、用哪个手指去弹奏发光二极管照亮了哪个数字，就用哪个手指去弹奏；
4、弹奏多长时间发光二极管亮着，手指头就按住琴键，直到它熄灭后，松开琴键；
5、弹奏的力度发光二极管越亮，弹奏琴键的力度越大；反之，力度就越小；
这样，琴键指示灯上的发光二极管灯不停地亮、灭，提示着对应的手指不停地敲击钢琴的不同琴键，一首钢琴曲就随之流淌出来。如果每个琴键指示灯采用前述第一种实施例，即每个琴键指示灯的上下两个阵列中各只有1个发光二极管，那么，除了无法提示用哪个手指去弹奏的信息之外，其他的4项信息内容还是可以传递的。钢琴键盘的每个音区有12个黑、白琴键，因此钢琴键盘每个音区的12个琴键指示灯至少需要2个琴键指示处理器来控制，普通的钢琴有88个琴键，就至少需要15个琴键指示处理器来控制这88个琴键指示灯。这些琴键指示灯按照钢琴琴键的形状和位置排列在一起，组成一个琴键指示灯阵列。这样，当主控制器D6将音符的串行数据发送给琴键指示处理器后，由琴键指示处理器Dl的15脚接收，之后，琴键指示处理器先将收到的信息与其识别地址码比较，琴键指示处理器只处理和自己的地址码匹配的音符数据。琴键指示处理器根据音符数据的内容， 控制对应琴键指示灯的发光二极管的亮、灭。如果同一个琴键指示处理器控制的琴键指示灯中，需要同时亮2个或2个以上的琴键指示灯，比如需要提示弹奏2个或2个以上琴键的时候，琴键指示处理器就以扫描的方式，让这几个灯轮流亮、灭，以达到看起来同时亮着的效果。采用发光二极管的不同亮度来提示弹奏力度的强弱程度，发光二极管的亮度通过改变发光二极管点亮时间和熄灭时间之间的比例值的方式来实现调节。本实施例中的主控制器D6还具有外部网络接口，可以是USB接口，或者网卡接口， 可以通过网络接口与互联网、电脑相联，从互联网下载、更新不同的钢琴曲数据。在钢琴乐曲音符文件里有若干条音符语句，每一条音符语句都对应着乐谱上的一个音符。音符语句里包含了在钢琴上弹奏这个音符相应的参数该音符对应的琴键的位置、 是用左手还是右手弹奏、是用哪个手指去弹奏、弹奏的时间、音符持续的时间、弹奏的力度， 除此之外，音符文件中还包括该音符在乐谱图片中的坐标位置，等等。当操作按键选中某首乐曲后，如果希望播放乐曲的影音内容，控制器处理器就将存储器D7里的该乐曲的声音、图像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出。如果希望学习、提示弹奏钢琴，控制器处理器就从存储器D7里读取乐曲音符文件和乐谱图片文件，主控制器D6对乐曲音符文件里的每一条音符语句逐条地进行解读、编译和输出。每一条音符语句中的相应内容，由主控制器D6以串行的方式从信号输出端发送给琴键指示处理器，琴键指示处理器驱动相应的琴键指示灯发光，而发送这个串行数据的节奏，也就是何时发送下一个串行数据，由音符语句里“音符持续的时间”这个参数来决定。 在工作中，也可以通过操控单元来调节“音符持续的时间”这个参数的值，可以让弹奏提示的节奏调快或调慢，以方便不同程度的学习者。主控制器从其信号输出端发送数据的同时，将乐谱的图片文件在显示单元的液晶屏上显示出来，并且根据该音符在乐谱图片里的坐标位置，将该音符的位置在液晶屏的乐谱图片上标注出来。在本实施方案中，将琴键指示灯阵列和主控制器、琴键指示处理器做成了一个整体，放置在一根铝型材做成的长条形的壳体里，这个壳体长度略长于钢琴的琴键区域。在使用时，将这个壳体搁置在钢琴键盘上，也可以镶嵌在钢琴键盘上面的木板上。琴键指示灯阵列占据了壳体的绝大部分长度。琴键指示灯阵列中，琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致，在琴键指示灯阵列上面覆盖着印刷有数字①②③④⑤ 的塑料膜，这些数字①②③④⑤，分别对应着各个琴键指示灯的各个发光器件；这些数字 ①②③④⑤的底色，分别印刷成黑色或者白色，使得琴键指示灯阵列整体图案看起来和钢琴的黑白琴键一致。在上述壳体的适当位置，设置显示单元的液晶显示屏和操控单元的控制按键以及声音播放单元的喇叭。基于前述的钢琴学习机，本发明还提供了一种钢琴学习信息生成处理方法，包括以下步骤
A、主控制器D6从存储器D7中读取由音符语句组成的乐曲音符文件，并将所述乐曲音符文件里的音符语句逐条发送给相应的琴键指示处理器Dl ；所述音符语句包含该音符的音符数据；
B、所述琴键指示处理器Dl以中断方式接收所述音符语句里的音符数据；
C、所述琴键指示处理器Dl按照接收到的音符数据对弹奏指示数组进行赋值，并根据所述赋值将琴键指示处理器Dl的相应I/O 口置高电平或低电平，以点亮或者熄灭相应的琴键指示灯，琴键指示灯的点亮位置及时机与弹奏乐曲时弹奏琴键的位置及时机相一致。所述音符语句在发送给琴键指示处理器Dl时的格式为S + RLHand + HandPos + Data + Time + Strong + V，其中，S为起始标志，RLHand为左右手提示数据，HandPos为左右手相应手指提示数据，Data为琴键位置数据，Time为弹奏时间数据，Strong为弹奏强弱数据，V为结束标志。所述琴键指示处理器Dl以字符串来接收所述音符数据并设置字符串标志位，琴键指示处理器Dl以中断方式接收所述音符数据的方法为首先判断接收的数据是否为起始标志，如是，则将字符串数据指针指向字符串起始位置并将数据装入，同时将数据指针加一、字符串标志位清零，继续接收下一个数据时，首先判断是否为结束标志，如果不是，再判断字符串标志位是否为零，如果字符串标志位为零，则将数据装入数据指针指向的字符串位置并将数据指针加一，直至接收到结束标志时，将字符串标志位置一。前述步骤C中所述的弹奏指示数组包括弹奏时间数组、行指示灯数组、列指示灯数组，其中弹奏时间数组用来存放发光二极管的亮灯时间值，行指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各行相连的琴键指示处理器Dl的相应I/O 口的电平值，列指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各列相连的琴键指示处理器Dl的相应I/ 0 口的电平值。将弹奏时间数据Time赋值给弹奏时间数组后，立即开始对弹奏时间开始倒计时， 弹奏时间数组各元素数值的减少是由一个1毫秒的时钟中断子程序来实现，每过1毫秒时间，就产生一个中断，将弹奏时间数组各元素中大于O的数值减一。对行指示灯数组、列指示灯数组的赋值过程根据一条音符语句中的数据Data、 RLHand, HandPos，可以确定应该用哪只手的哪个手指去弹奏哪个琴键，与之对应的发光二极管也就可以确定，那么这个发光二极管在发光器件矩阵中所处的行、列位置也就能确定。将列从左到右排序，将该列所处的序号作为数组元素的序号，给数组Line[]、Row[]、 LedTime[]的对应元素赋值；将与该行相连的琴键指示处理器Dl的相应I/O 口预置高电平，发光器件矩阵中其他行与琴键指示处理器Dl相连的I/O 口全部预置低电平，然后将这些I/O 口的预置电平值赋给数组Line[]的对应元素；将与该列相连的琴键指示处理器Dl 的相应I/O 口预置低电平，发光器件矩阵中其他列与琴键指示处理器Dl相连的I/O 口全部预置高电平，然后将这些I/O 口的预置电平值赋给数组Row[]的对应元素。本实施例中，琴键指示处理器Dl对琴键指示灯的点亮是采取扫描输出I/O 口电平值的方法来实现，具体方法为琴键指示处理器Dl的数组循环子程序对弹奏时间数组中各元素逐一循环，判断各元素的数值是否大于零，如大于零，表示对应的发光器件应被点亮， 就将行指示灯数组、列指示灯数组里对应该元素的值赋给对应的琴键指示处理器Dl的相应I/O 口，使对应的发光器件点亮，发光器件延时一段时间后熄灭，发光二极管的点亮时间和熄灭时间之间的比例值由Mrong值来控制，改变Mrong值就可以改变发光二极管的亮暗程度，以此来表示弹奏的强弱。
所述存储器D7中还存储有乐谱图片文件，所述乐曲音符文件还包含有对应于每一条音符语句代表的音符在乐谱图片上的坐标位置，主控制器D6在向琴键指示处理器Dl 发送音符语句的同时将所述乐谱图片在显示屏D9上显示，同时按照该音符在乐谱图片上的坐标位置将所述音符在显示出的乐谱图片中进行位置标记，这样，钢琴学习者在跟随琴键指示灯的亮、灭来练习弹奏的同时，还可以阅览乐谱，增强读谱、识谱能力。所述存储器D7中还存储有声音影像文件，同一首钢琴曲的音符文件、乐谱图片文件和声音影像文件存放在存储器D7的同一个文件夹里，主控制器将声音影像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出，实现播放乐曲的影音内容。通过播放钢琴曲的影音文件，钢琴学习者可以聆听钢琴老师的正确弹奏声音，也可以学习钢琴老师对弹奏要求和技巧的讲解。
权利要求
1.一种钢琴学习机，其特征在于包括主控制器、存储器、琴键指示处理器组、操控单元以及一一对应于钢琴上各弹奏琴键的琴键指示灯，琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端
2.如权利要求1所述的钢琴学习机，其特征在于所述的琴键指示灯均相同，均以矩阵形结构相连接各琴键指示灯均包括一一对应于左手各手指的五个发光器件和一一对应于右手手指的五个发光器件，各琴键指示灯的十个发光器件以十行一列的矩阵结构相连接， 每一个琴键指示处理器所控制的相应琴键指示灯的各个发光器件组成十行多列的发光器件矩阵；各发光器件的驱动端分别连接相应琴键指示处理器的对应琴键指示信号输出端。
3.如权利要求2所述的钢琴学习机，其特征在于所述的钢琴学习机还包括声音播放单元和显示单元，声音播放单元的信号输入端连接主控制器的音频信号输出端；显示单元的信号输入端连接主控制器的显示信号输出端。
4.一种基于权利要求1所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于， 包括以下步骤A、主控制器从存储器中读取由音符语句组成的乐曲音符文件，并将所述乐曲音符文件里的音符语句逐条发送给相应的琴键指示处理器；所述音符语句包含该音符的音符数据；B、所述琴键指示处理器以中断方式接收所述音符语句里的音符数据；C、所述琴键指示处理器按照接收到的音符数据对弹奏指示数组进行赋值，并根据所述赋值将琴键指示处理器的相应I/O 口置高电平或低电平，以点亮或者熄灭相应的琴键指示灯，琴键指示灯的点亮位置及时机与弹奏乐曲时弹奏琴键的位置及时机相一致。
5.如权利要求4所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述音符语句在发送给琴键指示处理器时的格式为S + RLHand + HandPos + Data + Time + Strong + V，其中，S为起始标志，RLHand为左右手提示数据，HandPos为左右手相应手指提示数据，Data 为琴键位置数据，Time为弹奏时间数据，Strong为弹奏强弱数据，V为结束标志。
6.如权利要求5所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述琴键指示处理器以字符串来接收所述音符数据并设置字符串标志位，琴键指示处理器以中断方式接收所述音符数据的方法为首先判断接收的数据是否为起始标志，如是，则将字符串数据指针指向字符串起始位置并将数据装入，同时将数据指针加一、字符串标志位清零，继续接收下一个数据时，首先判断是否为结束标志，如果不是，再判断字符串标志位是否为零，如果字符串标志位为零，则将数据装入数据指针指向的字符串位置并将数据指针加一，直至接收到结束标志时，将字符串标志位置一，表示已经接收到一个完整的音符语句。
7.如权利要求4至6任一项所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于步骤C中所述弹奏指示数组包括弹奏时间数组、行指示灯数组、列指示灯数组，其中弹奏时间数组用来存放发光二极管的亮灯时间值，行指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各行相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值，列指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各列相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值。
8.如权利要求7所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于，所述琴键指示处理器对琴键指示灯的点亮采取扫描I/O 口电平值的方法来实现，具体方法为琴键指示处理器的数组循环子程序对弹奏时间数组中各元素逐一循环，判断各元素的数值是否大于零， 如大于零，表示对应的发光器件应被点亮，将行指示灯数组、列指示灯数组里对应该元素的值赋给对应的琴键指示处理器的相应I/O 口，使对应的发光器件点亮，发光器件延时一段时间后熄灭，发光二极管的点亮时间和熄灭时间之间的比例值由Mrong值来控制，改变 Strong值就可以改变发光二极管的亮暗程度，以此来表示弹奏的强弱。
9.如权利要求8所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述存储器中还存储有乐谱图片文件，所述乐曲音符文件还包含有对应于每一条音符语句代表的音符在乐谱图片上的坐标位置，主控制器在向琴键指示处理器发送音符语句的同时将所述乐谱图片在显示单元上显示，同时按照该音符在乐谱图片上的坐标位置将所述音符在显示出的乐谱图片中进行位置标记。
10.如权利要求9所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述存储器中还存储有声音影像文件，同一首钢琴曲的音符文件、乐谱图片文件和声音影像文件存放在存储器的同一个文件夹里，主控制器将声音影像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出，实现播放乐曲的影音内容。
全文摘要
一种钢琴学习机，其中琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端口。本发明还提供了一种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法由主控制器和琴键指示处理器组驱动相应琴键指示灯亮灭，从而直观地提示相应音符应该是弹奏哪个琴键，从而使钢琴学习者提高学习钢琴的速度和效率。
文档编号G09B15/08GK102157091SQ20111008583
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者邓江涵 申请人:邓江涵
技术领域：
本发明涉及一种钢琴学习机和一种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法。
背景技术：
目前的钢琴教学都是由老师一个一个曲目分解、讲解，由于上课时间短，很多弹奏的细节不一定都能记住，在自己练习时遇到这些地方会很困扰，如果能提供一种钢琴学习机，结合钢琴曲的演奏、曲谱，很直观地提示每一个音符是由哪个琴键弹奏的，进一步地，是由哪个手的哪个手指、弹奏多长时间、弹奏力度都能直观地显示出来，将大大提高钢琴学习者的学习效率和速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢琴学习机和一种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法，以便帮助钢琴学习者提高学习效率。一种钢琴学习机，其中包括主控制器、存储器、琴键指示处理器组、操控单元以及一一对应于钢琴上各弹奏琴键的琴键指示灯，琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端口。所述的钢琴学习机，其中所述的琴键指示灯均相同，均以矩阵形结构相连接各琴键指示灯均包括一一对应于左手各手指的五个发光器件和一一对应于右手手指的五个发光器件，各琴键指示灯的十个发光器件以十行一列的矩阵结构相连接，每一个琴键指示处理器所控制的相应琴键指示灯的各个发光器件组成十行多列的发光器件矩阵；各发光器件的驱动端分别连接相应琴键指示处理器的对应琴键指示信号输出端。所述的钢琴学习机，其中所述的钢琴学习机还包括声音播放单元和显示单元，声音播放单元的信号输入端连接主控制器的音频信号输出端；显示单元的信号输入端连接主控制器的显示信号输出端。—种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法，其中，包括以下步骤
A、主控制器从存储器中读取由音符语句组成的乐曲音符文件，并将所述乐曲音符文件里的音符语句逐条发送给相应的琴键指示处理器；所述音符语句包含该音符的音符数据；
B、所述琴键指示处理器以中断方式接收所述音符语句里的音符数据；
C、所述琴键指示处理器按照接收到的音符数据对弹奏指示数组进行赋值，并根据所述赋值将琴键指示处理器的相应I/O 口置高电平或低电平，以点亮或者熄灭相应的琴键指示灯，琴键指示灯的点亮位置及时机与弹奏乐曲时弹奏琴键的位置及时机相一致。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述音符语句在发送给琴键指示处理器时的格式为S + RLHand + HandPos + Data + Time + Strong + V，其中，S为起始标志， RLHand为左右手提示数据，HandPos为左右手相应手指提示数据，Data为琴键位置数据，Time为弹奏时间数据，Strong为弹奏强弱数据，V为结束标志。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述琴键指示处理器以字符串来接收所述音符数据并设置字符串标志位，琴键指示处理器以中断方式接收所述音符数据的方法为首先判断接收的数据是否为起始标志，如是，则将字符串数据指针指向字符串起始位置并将数据装入，同时将数据指针加一、字符串标志位清零，继续接收下一个数据时，首先判断是否为结束标志，如果不是，再判断字符串标志位是否为零，如果字符串标志位为零，则将数据装入数据指针指向的字符串位置并将数据指针加一，直至接收到结束标志时，将字符串标志位置一，表示已经接收到一个完整的音符语句。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中步骤C中所述弹奏指示数组包括弹奏时间数组、行指示灯数组、列指示灯数组，其中弹奏时间数组用来存放发光二极管的亮灯时间值，行指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各行相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值，列指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各列相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中，所述琴键指示处理器对琴键指示灯的点亮采取扫描I/O 口电平值的方法来实现，具体方法为琴键指示处理器的数组循环子程序对弹奏时间数组中各元素逐一循环，判断各元素的数值是否大于零，如大于零，表示对应的发光器件应被点亮，将行指示灯数组、列指示灯数组里对应该元素的值赋给对应的琴键指示处理器的相应I/O 口，使对应的发光器件点亮，发光器件延时一段时间后熄灭，发光二极管的点亮时间和熄灭时间之间的比例值由Mrong值来控制，改变Mrong值就可以改变发光二极管的亮暗程度，以此来表示弹奏的强弱。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述存储器中还存储有乐谱图片文件， 所述乐曲音符文件还包含有对应于每一条音符语句代表的音符在乐谱图片上的坐标位置， 主控制器在向琴键指示处理器发送音符语句的同时将所述乐谱图片在显示单元上显示，同时按照该音符在乐谱图片上的坐标位置将所述音符在显示出的乐谱图片中进行位置标记。所述的钢琴学习信息生成处理方法，其中所述存储器中还存储有声音影像文件， 同一首钢琴曲的音符文件、乐谱图片文件和声音影像文件存放在存储器的同一个文件夹里，主控制器将声音影像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出，实现播放乐曲的影音内容。本发明采用上述技术方案后将达到如下的技术效果
本发明由主控制器和琴键指示处理器组驱动相应琴键指示灯亮灭，从而直观地提示相应音符应该是弹奏哪个琴键，从而使钢琴学习者提高学习钢琴的速度和效率；进一步地，设置琴键指示灯上的发光器件为一一对应人的左右手的各手指，直观地提示相应的音符是由左手还是右手的哪个手指来弹奏该琴键，可进一步提高钢琴学习的效率。
图1为本发明的钢琴学习机的结构原理图； 图2为对应钢琴上一段琴键的琴键指示灯排列示意图； 图3为每个琴键指示灯上十个发光器件的排列、编号示意图； 图4为本发明的钢琴学习机的电路原理图。
具体实施例方式本发明的钢琴学习机，如图1所示，其中包括主控制器、存储器、琴键指示处理器组、 操控单元以及一一对应于钢琴上各弹奏琴键的琴键指示灯，琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端□。所述的存储器里存有下列文件内容钢琴曲的音频视频文件、钢琴曲五线谱或者简谱等乐谱的图片文件、根据乐谱改编的用来控制琴键指示灯的各种状态的乐曲音符文件，同一首钢琴曲的上述文件放在一个文件夹里，以方便管理。所述的钢琴学习机还包括声音播放单元和显示单元，声音播放单元的信号输入端连接主控制器的音频信号输出端；显示单元的信号输入端连接主控制器的显示信号输出端。所述的琴键指示灯均相同，一种实施例是每个琴键指示灯均采用两个发光器件， 两个发光器件分别采用不同的颜色用于区别左手或右手，琴键指示灯上的发光器件亮时， 即指示去弹奏该琴键指示灯对应的琴键，琴键指示灯的颜色用来提示是用左手还是右手来弹奏，各琴键指示灯上相应发光器件的驱动端相应连接对应琴键指示处理器的相应琴键指示信号输出端；
琴键指示灯第二种实施例是设置为矩阵结构，各琴键指示灯均包括一一对应于左手各手指的五个发光器件和一一对应于右手手指的五个发光器件，每个琴键指示灯的十个发光器件组成十行一列的矩阵结构，本实施例中，对应于左手各手指的五个发光器件排列在上部，对应于右手手指的五个发光器件排列在下部，对应左手的五个发光器件的颜色与对应右手手指的五个发光器件颜色不同，以便区分是左手还是右手弹奏，对应左手的五个发光器件按照从大拇指到小拇指一一编号广5，对应右手手指的五个发光器件按照从大拇指到小拇指一一编号广5，各发光器件的驱动端分别连接对应琴键指示处理器的相应琴键指示信号输出端；本实施例中，发光器件均采用发光二极管，也可采用其它发光器件，如有机电致发光器件。图2为采用琴键指示灯第二种实施例情况下，对应钢琴上一段琴键的琴键指示灯排列示意图，在本钢琴学习机上，琴键指示灯的排列与钢琴黑、白琴键排列位置一致。图3 为采用琴键指示灯第二种实施例情况下，每个琴键指示灯上十个发光器件的排列、编号示意图，对应左手的五个发光器件设置在上部，对应右手的五个发光器件设置在下部，在这些发光器件上面，覆盖着一层印刷有①、②、③、④、⑤数字的塑料膜，每个数字对应一个发光器件，当相应发光器件亮时，就照亮了其上面的数字；对应左手的五个发光器件①、②、③、 ④、⑤以及对应右手的五个发光器件①、②、③、④、⑤的排列形状，和弹琴时手指的形状相同；根据发光器件点亮时的颜色和被照亮的数字，我们就知道应该用左手还是右手的哪个手指头去弹奏这个琴键了。图4为本发明的钢琴学习机的电路原理图，主控制器D6(型号为STM32 F103VBT6) 的显示信号输出端广25脚以及84 100脚相应连接显示单元的显示屏D9的2 34管脚 ；主控制器D6的音频信号输出端5广56脚相应连接声音播放单元中语音解码处理芯片D4 (型号为VS1003B)的8、13、23、观、29、30管脚，语音解码处理器D4的信号输出端39脚连接功放电路芯片D5 (型号LM4861)的4脚，功放电路芯片D5的输出端8脚和5脚分别连接喇叭的正负极。主控制器D6的操控信号输入端沈管脚以及四 33管脚分别连接操控单元的按键SfS6，按键SfS6均可通过程序定义其功能，本实施例中，当钢琴学习机的程序处在“乐曲选择”的界面时，按键S1、S2、S3、S4用来上、下、左、右移动光标来选择乐曲，按键S5用来确认刚才的选择，按键S6用来返回到上一级菜单界面。在其他菜单界面，按键Sf S6的功能均可通过程序来定义。主控制器D6的数据读取端口 3纩48脚连接存储器D7(SD存储卡) 的广7脚以及10脚。存储器D7采用SD存储卡(比如金士顿的IG容量的SD卡)。显示单元中包括显示屏D9。程序存储器D8用于存储程序。图4中仅示意出一个琴键指示处理器Dl (EM78P809)和对应的六个琴键指示灯， 五个发光二极管组成的阵列Ll用于对应指示第一琴键指示灯的左手五个手指，五个发光二极管组成的阵列Rl用于对应指示第一琴键指示灯的右手五个手指，同样，阵列L2、R2构成第二琴键指示灯，阵列L3、R3构成第三琴键指示灯，阵列L4、R4构成第四琴键指示灯，阵列L5、R5构成第五琴键指示灯，阵列L6、R6构成第六琴键指示灯，琴键指示处理器Dl的信号输入端15脚连接主控制器D6的信号输出端76脚，以接收音符语句的串行数据，琴键指示处理器Dl的信号输出端1716脚以及4、脚相应连接各发光二极管的正、负极，主控制器D6输出的驱动信号经琴键指示处理器Dl处理后，驱动相应的发光二极管发光，以指示弹奏；琴键指示处理器Dl的1(Γ13脚分别通过一个开关(共四个开关，是采用一四位开关D2 的四路开关实现)接地，通过控制相应开关的开、断来控制琴键指示处理器Dl的识别地址码输入。具体操作过程如下
1、需要弹奏哪个琴键哪个琴键指示灯的发光二极管亮了，就弹奏与之对应位置的琴
键；
2、用哪只手去弹奏发光二极管的不同颜色对应着左手或右手；比如对应左手的发光二极管采用红色，对应右手的发光二极管采用绿色。3、用哪个手指去弹奏发光二极管照亮了哪个数字，就用哪个手指去弹奏；
4、弹奏多长时间发光二极管亮着，手指头就按住琴键，直到它熄灭后，松开琴键；
5、弹奏的力度发光二极管越亮，弹奏琴键的力度越大；反之，力度就越小；
这样，琴键指示灯上的发光二极管灯不停地亮、灭，提示着对应的手指不停地敲击钢琴的不同琴键，一首钢琴曲就随之流淌出来。如果每个琴键指示灯采用前述第一种实施例，即每个琴键指示灯的上下两个阵列中各只有1个发光二极管，那么，除了无法提示用哪个手指去弹奏的信息之外，其他的4项信息内容还是可以传递的。钢琴键盘的每个音区有12个黑、白琴键，因此钢琴键盘每个音区的12个琴键指示灯至少需要2个琴键指示处理器来控制，普通的钢琴有88个琴键，就至少需要15个琴键指示处理器来控制这88个琴键指示灯。这些琴键指示灯按照钢琴琴键的形状和位置排列在一起，组成一个琴键指示灯阵列。这样，当主控制器D6将音符的串行数据发送给琴键指示处理器后，由琴键指示处理器Dl的15脚接收，之后，琴键指示处理器先将收到的信息与其识别地址码比较，琴键指示处理器只处理和自己的地址码匹配的音符数据。琴键指示处理器根据音符数据的内容， 控制对应琴键指示灯的发光二极管的亮、灭。如果同一个琴键指示处理器控制的琴键指示灯中，需要同时亮2个或2个以上的琴键指示灯，比如需要提示弹奏2个或2个以上琴键的时候，琴键指示处理器就以扫描的方式，让这几个灯轮流亮、灭，以达到看起来同时亮着的效果。采用发光二极管的不同亮度来提示弹奏力度的强弱程度，发光二极管的亮度通过改变发光二极管点亮时间和熄灭时间之间的比例值的方式来实现调节。本实施例中的主控制器D6还具有外部网络接口，可以是USB接口，或者网卡接口， 可以通过网络接口与互联网、电脑相联，从互联网下载、更新不同的钢琴曲数据。在钢琴乐曲音符文件里有若干条音符语句，每一条音符语句都对应着乐谱上的一个音符。音符语句里包含了在钢琴上弹奏这个音符相应的参数该音符对应的琴键的位置、 是用左手还是右手弹奏、是用哪个手指去弹奏、弹奏的时间、音符持续的时间、弹奏的力度， 除此之外，音符文件中还包括该音符在乐谱图片中的坐标位置，等等。当操作按键选中某首乐曲后，如果希望播放乐曲的影音内容，控制器处理器就将存储器D7里的该乐曲的声音、图像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出。如果希望学习、提示弹奏钢琴，控制器处理器就从存储器D7里读取乐曲音符文件和乐谱图片文件，主控制器D6对乐曲音符文件里的每一条音符语句逐条地进行解读、编译和输出。每一条音符语句中的相应内容，由主控制器D6以串行的方式从信号输出端发送给琴键指示处理器，琴键指示处理器驱动相应的琴键指示灯发光，而发送这个串行数据的节奏，也就是何时发送下一个串行数据，由音符语句里“音符持续的时间”这个参数来决定。 在工作中，也可以通过操控单元来调节“音符持续的时间”这个参数的值，可以让弹奏提示的节奏调快或调慢，以方便不同程度的学习者。主控制器从其信号输出端发送数据的同时，将乐谱的图片文件在显示单元的液晶屏上显示出来，并且根据该音符在乐谱图片里的坐标位置，将该音符的位置在液晶屏的乐谱图片上标注出来。在本实施方案中，将琴键指示灯阵列和主控制器、琴键指示处理器做成了一个整体，放置在一根铝型材做成的长条形的壳体里，这个壳体长度略长于钢琴的琴键区域。在使用时，将这个壳体搁置在钢琴键盘上，也可以镶嵌在钢琴键盘上面的木板上。琴键指示灯阵列占据了壳体的绝大部分长度。琴键指示灯阵列中，琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致，在琴键指示灯阵列上面覆盖着印刷有数字①②③④⑤ 的塑料膜，这些数字①②③④⑤，分别对应着各个琴键指示灯的各个发光器件；这些数字 ①②③④⑤的底色，分别印刷成黑色或者白色，使得琴键指示灯阵列整体图案看起来和钢琴的黑白琴键一致。在上述壳体的适当位置，设置显示单元的液晶显示屏和操控单元的控制按键以及声音播放单元的喇叭。基于前述的钢琴学习机，本发明还提供了一种钢琴学习信息生成处理方法，包括以下步骤
A、主控制器D6从存储器D7中读取由音符语句组成的乐曲音符文件，并将所述乐曲音符文件里的音符语句逐条发送给相应的琴键指示处理器Dl ；所述音符语句包含该音符的音符数据；
B、所述琴键指示处理器Dl以中断方式接收所述音符语句里的音符数据；
C、所述琴键指示处理器Dl按照接收到的音符数据对弹奏指示数组进行赋值，并根据所述赋值将琴键指示处理器Dl的相应I/O 口置高电平或低电平，以点亮或者熄灭相应的琴键指示灯，琴键指示灯的点亮位置及时机与弹奏乐曲时弹奏琴键的位置及时机相一致。所述音符语句在发送给琴键指示处理器Dl时的格式为S + RLHand + HandPos + Data + Time + Strong + V，其中，S为起始标志，RLHand为左右手提示数据，HandPos为左右手相应手指提示数据，Data为琴键位置数据，Time为弹奏时间数据，Strong为弹奏强弱数据，V为结束标志。所述琴键指示处理器Dl以字符串来接收所述音符数据并设置字符串标志位，琴键指示处理器Dl以中断方式接收所述音符数据的方法为首先判断接收的数据是否为起始标志，如是，则将字符串数据指针指向字符串起始位置并将数据装入，同时将数据指针加一、字符串标志位清零，继续接收下一个数据时，首先判断是否为结束标志，如果不是，再判断字符串标志位是否为零，如果字符串标志位为零，则将数据装入数据指针指向的字符串位置并将数据指针加一，直至接收到结束标志时，将字符串标志位置一。前述步骤C中所述的弹奏指示数组包括弹奏时间数组、行指示灯数组、列指示灯数组，其中弹奏时间数组用来存放发光二极管的亮灯时间值，行指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各行相连的琴键指示处理器Dl的相应I/O 口的电平值，列指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各列相连的琴键指示处理器Dl的相应I/ 0 口的电平值。将弹奏时间数据Time赋值给弹奏时间数组后，立即开始对弹奏时间开始倒计时， 弹奏时间数组各元素数值的减少是由一个1毫秒的时钟中断子程序来实现，每过1毫秒时间，就产生一个中断，将弹奏时间数组各元素中大于O的数值减一。对行指示灯数组、列指示灯数组的赋值过程根据一条音符语句中的数据Data、 RLHand, HandPos，可以确定应该用哪只手的哪个手指去弹奏哪个琴键，与之对应的发光二极管也就可以确定，那么这个发光二极管在发光器件矩阵中所处的行、列位置也就能确定。将列从左到右排序，将该列所处的序号作为数组元素的序号，给数组Line[]、Row[]、 LedTime[]的对应元素赋值；将与该行相连的琴键指示处理器Dl的相应I/O 口预置高电平，发光器件矩阵中其他行与琴键指示处理器Dl相连的I/O 口全部预置低电平，然后将这些I/O 口的预置电平值赋给数组Line[]的对应元素；将与该列相连的琴键指示处理器Dl 的相应I/O 口预置低电平，发光器件矩阵中其他列与琴键指示处理器Dl相连的I/O 口全部预置高电平，然后将这些I/O 口的预置电平值赋给数组Row[]的对应元素。本实施例中，琴键指示处理器Dl对琴键指示灯的点亮是采取扫描输出I/O 口电平值的方法来实现，具体方法为琴键指示处理器Dl的数组循环子程序对弹奏时间数组中各元素逐一循环，判断各元素的数值是否大于零，如大于零，表示对应的发光器件应被点亮， 就将行指示灯数组、列指示灯数组里对应该元素的值赋给对应的琴键指示处理器Dl的相应I/O 口，使对应的发光器件点亮，发光器件延时一段时间后熄灭，发光二极管的点亮时间和熄灭时间之间的比例值由Mrong值来控制，改变Mrong值就可以改变发光二极管的亮暗程度，以此来表示弹奏的强弱。
所述存储器D7中还存储有乐谱图片文件，所述乐曲音符文件还包含有对应于每一条音符语句代表的音符在乐谱图片上的坐标位置，主控制器D6在向琴键指示处理器Dl 发送音符语句的同时将所述乐谱图片在显示屏D9上显示，同时按照该音符在乐谱图片上的坐标位置将所述音符在显示出的乐谱图片中进行位置标记，这样，钢琴学习者在跟随琴键指示灯的亮、灭来练习弹奏的同时，还可以阅览乐谱，增强读谱、识谱能力。所述存储器D7中还存储有声音影像文件，同一首钢琴曲的音符文件、乐谱图片文件和声音影像文件存放在存储器D7的同一个文件夹里，主控制器将声音影像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出，实现播放乐曲的影音内容。通过播放钢琴曲的影音文件，钢琴学习者可以聆听钢琴老师的正确弹奏声音，也可以学习钢琴老师对弹奏要求和技巧的讲解。
权利要求
1.一种钢琴学习机，其特征在于包括主控制器、存储器、琴键指示处理器组、操控单元以及一一对应于钢琴上各弹奏琴键的琴键指示灯，琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端
2.如权利要求1所述的钢琴学习机，其特征在于所述的琴键指示灯均相同，均以矩阵形结构相连接各琴键指示灯均包括一一对应于左手各手指的五个发光器件和一一对应于右手手指的五个发光器件，各琴键指示灯的十个发光器件以十行一列的矩阵结构相连接， 每一个琴键指示处理器所控制的相应琴键指示灯的各个发光器件组成十行多列的发光器件矩阵；各发光器件的驱动端分别连接相应琴键指示处理器的对应琴键指示信号输出端。
3.如权利要求2所述的钢琴学习机，其特征在于所述的钢琴学习机还包括声音播放单元和显示单元，声音播放单元的信号输入端连接主控制器的音频信号输出端；显示单元的信号输入端连接主控制器的显示信号输出端。
4.一种基于权利要求1所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于， 包括以下步骤A、主控制器从存储器中读取由音符语句组成的乐曲音符文件，并将所述乐曲音符文件里的音符语句逐条发送给相应的琴键指示处理器；所述音符语句包含该音符的音符数据；B、所述琴键指示处理器以中断方式接收所述音符语句里的音符数据；C、所述琴键指示处理器按照接收到的音符数据对弹奏指示数组进行赋值，并根据所述赋值将琴键指示处理器的相应I/O 口置高电平或低电平，以点亮或者熄灭相应的琴键指示灯，琴键指示灯的点亮位置及时机与弹奏乐曲时弹奏琴键的位置及时机相一致。
5.如权利要求4所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述音符语句在发送给琴键指示处理器时的格式为S + RLHand + HandPos + Data + Time + Strong + V，其中，S为起始标志，RLHand为左右手提示数据，HandPos为左右手相应手指提示数据，Data 为琴键位置数据，Time为弹奏时间数据，Strong为弹奏强弱数据，V为结束标志。
6.如权利要求5所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述琴键指示处理器以字符串来接收所述音符数据并设置字符串标志位，琴键指示处理器以中断方式接收所述音符数据的方法为首先判断接收的数据是否为起始标志，如是，则将字符串数据指针指向字符串起始位置并将数据装入，同时将数据指针加一、字符串标志位清零，继续接收下一个数据时，首先判断是否为结束标志，如果不是，再判断字符串标志位是否为零，如果字符串标志位为零，则将数据装入数据指针指向的字符串位置并将数据指针加一，直至接收到结束标志时，将字符串标志位置一，表示已经接收到一个完整的音符语句。
7.如权利要求4至6任一项所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于步骤C中所述弹奏指示数组包括弹奏时间数组、行指示灯数组、列指示灯数组，其中弹奏时间数组用来存放发光二极管的亮灯时间值，行指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各行相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值，列指示灯数组用来存放与琴键指示灯的发光器件矩阵中各列相连的琴键指示处理器的相应I/O 口的电平值。
8.如权利要求7所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于，所述琴键指示处理器对琴键指示灯的点亮采取扫描I/O 口电平值的方法来实现，具体方法为琴键指示处理器的数组循环子程序对弹奏时间数组中各元素逐一循环，判断各元素的数值是否大于零， 如大于零，表示对应的发光器件应被点亮，将行指示灯数组、列指示灯数组里对应该元素的值赋给对应的琴键指示处理器的相应I/O 口，使对应的发光器件点亮，发光器件延时一段时间后熄灭，发光二极管的点亮时间和熄灭时间之间的比例值由Mrong值来控制，改变 Strong值就可以改变发光二极管的亮暗程度，以此来表示弹奏的强弱。
9.如权利要求8所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述存储器中还存储有乐谱图片文件，所述乐曲音符文件还包含有对应于每一条音符语句代表的音符在乐谱图片上的坐标位置，主控制器在向琴键指示处理器发送音符语句的同时将所述乐谱图片在显示单元上显示，同时按照该音符在乐谱图片上的坐标位置将所述音符在显示出的乐谱图片中进行位置标记。
10.如权利要求9所述的钢琴学习信息生成处理方法，其特征在于所述存储器中还存储有声音影像文件，同一首钢琴曲的音符文件、乐谱图片文件和声音影像文件存放在存储器的同一个文件夹里，主控制器将声音影像文件送到声音播放单元、显示单元进行解码输出，实现播放乐曲的影音内容。
全文摘要
一种钢琴学习机，其中琴键指示处理器组中包含至少两个琴键指示处理器，各琴键指示处理器的控制信号输入端连接主控制器的相应控制信号输出端，每一琴键指示处理器的各琴键指示信号输出端分别连接对应琴键指示灯；所述的琴键指示灯的排列形状和位置与钢琴琴键的排列形状和位置相一致；操控单元的控制信号输出端连接主控制器的操控信号输入端；存储器的数据传输端口连接主控制器的数据读取端口。本发明还提供了一种基于所述钢琴学习机的钢琴学习信息生成处理方法由主控制器和琴键指示处理器组驱动相应琴键指示灯亮灭，从而直观地提示相应音符应该是弹奏哪个琴键，从而使钢琴学习者提高学习钢琴的速度和效率。
文档编号G09B15/08GK102157091SQ20111008583
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者邓江涵 申请人:邓江涵
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