鋼琴自動演奏裝置及方法與流程

本發明涉及自動控制技術領域，具體而言，涉及一種鋼琴自動演奏裝置及方法。

背景技術：

鋼琴是一種鍵盤樂器，通過鋼琴按鍵帶動琴槌以敲打琴弦進而發聲的樂器。其主要由延音踏板、柔音踏板、消音踏板、調音釘、琴槌、制音器、擊弦機、音板和琴鍵構成，因而具有音域寬廣，音量變化幅度巨大，鋼琴是最理想的多聲樂器。

在鋼琴音樂教學中，由于鋼琴教學的特殊性，一對一教學才能實現較佳的教學效果。通常情況下一個鋼琴老師會同時向多個學生進行鋼琴教學，這會使學生長時間處于無人指導的狀態，不利于學生學習鋼琴。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鋼琴自動演奏裝置，通過設置人機交互裝置、控制器、存儲器、驅動電路以及琴鍵控制裝置，使鋼琴實現自動演奏，方便用戶學習和使用。

有鑒于此，本發明的另一目的在于提供一種鋼琴自動演奏方法，方法基于鋼琴自動演奏裝置實現，通過設置人機交互裝置、控制器、存儲器、驅動電路以及琴鍵控制裝置，使鋼琴實現自動演奏，方便用戶學習和使用。

本發明提供的一種鋼琴自動演奏裝置，應用于包括多個鋼琴按鍵的鋼琴，所述鋼琴自動演奏裝置包括：人機交互裝置、控制器、存儲器、驅動電路以及琴鍵控制裝置，所述控制器與所述人機交互裝置和存儲器分別連接，所述控制器通過所述驅動電路與所述琴鍵控制裝置連接，所述琴鍵控制裝置包括多個電磁器件以及多個磁片，所述電磁器件與所述磁片一一對應，所述磁片設置于所述鋼琴按鍵靠近所述鋼琴的鍵盤架的一側，所述電磁器件設置于所述鋼琴的鍵盤架與所述鋼琴按鍵的對應位置處。

所述人機交互裝置接收輸入信號并發送所述至控制器，所述控制器根據所述輸入信號從所述存儲器中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息，根據所述琴譜信息通過所述驅動電路控制各所述電磁器件的通斷電，各所述電磁器件通電時，吸附所述鋼琴按鍵對應位置處的磁片，使設置該磁片的鋼琴按鍵發出音符，所述存儲器存儲有多種琴譜信息。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述驅動電路包括多個驅動芯片，各所述驅動芯片分別與所述控制器連接，每個驅動芯片對應多個輸出接口，每個電磁器件對應一個輸出接口。

所述控制器根據所述琴譜信息獲得多個按順序排列的音符演奏信息，所述控制器按順序執行各所述音符演奏信息，所述音符演奏信息包括音符信息和時長信息，所述控制器控制與所述音符信息對應的驅動芯片的輸出接口導通，并通過該輸出接口向對應的電磁器件通電，該電磁器件通電時吸附對應的磁片，使設置該磁片的鋼琴按鍵發出音符，該電磁器件的通電時長與所述時長信息相匹配。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述鋼琴自動演奏裝置還包括多個譯碼器，各所述譯碼器的輸入接口與所述控制器連接，輸出接口與所述驅動芯片連接，所述譯碼器的輸出接口與所述驅動芯片的輸入接口一一對應連接。

所述控制器選通與所述音符信息對應的譯碼器并向該譯碼器發送電平信號，所述譯碼器根據所述電平信號選取該譯碼器的輸出接口，所述控制器通過該譯碼器的輸出接口驅動對應的驅動芯片的輸出接口，并向該驅動芯片的輸出接口連接的電磁器件通電。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述鋼琴自動演奏裝置還包括多個LED燈，每個LED燈對應一個鋼琴按鍵，所述LED燈設置于所述鍵盤架靠近所述電磁器件處，所述LED燈與所述電磁器件并聯；

在電磁器件通電時，靠近該電磁器件的LED等被點亮，且該LED燈被點亮的時長與該電磁器件的通電時長相同。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述鋼琴自動演奏裝置還包括電源，所述電源與所述控制器連接，所述電源的電壓為12V或24V。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述鋼琴自動演奏裝置還包括與上位機實現通信連接的通信模塊，所述通信模塊與所述控制器連接。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述人機交互裝置包括矩陣鍵盤和顯示器，所述矩陣鍵盤和顯示器分別與所述控制器連接。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述磁片為低碳鋼片，所述電磁器件為吸盤式電磁鐵，所述吸盤式電磁鐵的長度與所述低碳鋼片的長度相同。

可選的，在上述鋼琴自動演奏裝置中，所述存儲器為存儲卡，所述控制器為單片機，所述存儲卡與所述單片機可拆卸連接。

本發明還提供一種鋼琴自動演奏方法，應用于上述的鋼琴自動演奏裝置，所述鋼琴自動演奏方法包括：

人機交互裝置接收輸入信號并發送至控制器；

控制器根據所述輸入信號從存儲器中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息；

控制器根據所述琴譜信息通過控制驅動電路控制電磁器件通電，電磁器件在通電時，吸附所述鋼琴按鍵對應位置處的磁片，使設置該磁片的鋼琴按鍵發出音符。

本發明提供的一種鋼琴自動演奏裝置及方法，該鋼琴自動演奏裝置及方法應用于鋼琴，鋼琴自動演奏裝置通過設置人機交互裝置、控制器、存儲器、驅動電路以及琴鍵控制裝置，控制器與人機交互裝置和存儲器分別連接，控制器通過驅動電路與琴鍵控制裝置連接，琴鍵控制裝置包括多個電磁器件以及多個磁片，電磁器件與磁片一一對應，磁片設置于鋼琴按鍵靠近鋼琴的鍵盤架的一側，電磁器件設置于鋼琴的鍵盤架與鋼琴按鍵的對應位置處，使得鋼琴實現自動演奏，方便用戶學習和使用。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的部分實施例，因此不應被看作是對本發明保護范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏裝置的結構框圖。

圖2為本發明實施例提供的一種琴鍵控制裝置的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏裝置的另一結構框圖。

圖4為本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏裝置的電路圖。

圖5為本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏方法的流程圖。

圖標：100-鋼琴自動演奏裝置；110-人機交互裝置；120-控制器；130-存儲器；140-驅動電路；142-驅動芯片；150-琴鍵控制裝置；152-電磁器件；154-磁片；160-譯碼器；170-LED燈；180-電源；190-通信模塊；310-鋼琴按鍵；330-鍵盤架。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1所示，本發明實施例提供一種鋼琴自動演奏裝置100的結構框圖，所述鋼琴自動演奏裝置100包括：人機交互裝置110、控制器120、存儲器130、驅動電路140以及琴鍵控制裝置150。

所述控制器120與所述人機交互裝置110和存儲器130分別連接，所述控制器120通過所述驅動電路140與所述琴鍵控制裝置150連接。

請結合圖2，所述琴鍵控制裝置150包括多個電磁器件152以及多個磁片154(圖中琴鍵控制裝置150僅示出包括一個電磁器件152和一個磁片154的情況)，所述電磁器件152與所述磁片154一一對應，所述磁片154設置于所述鋼琴按鍵310靠近所述鋼琴的鍵盤架330的一側，所述電磁器件152設置于所述鋼琴的鍵盤架330與所述鋼琴按鍵310的對應位置處。

所述人機交互裝置110接收輸入信號并發送至控制器120，所述控制器120根據所述輸入信號從所述存儲器130中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息，根據所述琴譜信息通過所述驅動電路140控制各所述電磁器件152的通斷電，各所述電磁器件152通電時，吸附所述鋼琴按鍵310對應位置處的磁片154，使設置該磁片154的鋼琴按鍵310發出音符，所述存儲器130存儲有多種琴譜信息。

通過上述設置可使得鋼琴實現自動演奏，從而模擬鋼琴教師音樂演奏，以起到鋼琴教學一對一的模擬作用，方便用戶學習和使用。

所述電磁器件152可以是電磁鐵，具體的，所述電磁鐵為吸盤式電磁鐵。所述電磁器件152的形狀大小可根據實際情況進行選取。例如：在本實施例中，所述電磁器件152長度為20毫米，直徑為8毫米。通過所述驅動電路140向所述電磁鐵加載12V或24V的驅動電壓，所述電磁器件152在通電情況下產生吸力以吸附該電磁器件152對應的磁片154。

所述磁片154可以是低碳鋼片，所述磁片154的大小及形狀可根據實際情況進行選取，所述磁片154的長度與所述電磁器件152的長度可以是相同的也可以是不同的，所述磁片154的寬度可根據情況進行設置，所述磁片154固定設置于所述鋼琴按鍵310。在本實施例中，所述磁片154的長度與所述電磁器件152的長度相同，由于鋼琴按鍵310包括黑按鍵和白按鍵，且不同顏色的按鍵寬度不同，因此所述磁片154的寬度可以根據所述鋼琴按鍵310進行選取。例如：在本實施例中，黑按鍵對應的磁片154的寬度為9毫米，白色按鍵對應的磁片154的寬度為12毫米。當電磁器件152通電時，該電磁器件152吸附對應的磁片154使鋼琴按鍵310按下從而演奏出音符。

在本實施例中，所述人機交互裝置110用于接收用戶的輸入信息并發送至所述控制器120，所述輸入信息可以是鋼琴曲名稱。所述人機交互裝置110還可以用于顯示琴譜信息。所述人機交互裝置110可以是但不限于液晶觸摸屏或包括顯示器和按鍵鍵盤，只要能夠通過所述人機交互裝置110向所述控制器120輸入信息并能夠顯示信息即可。在本實施例，所述人機交互裝置110包括顯示器和按鍵鍵盤，所述按鍵鍵盤為矩陣鍵盤。

在本實施例中，所述控制器120是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的控制器120可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、網絡處理器(Network Processor，NP)等。還可以是數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。可以實現或者執行本發明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器，也可以是任何常規的處理器等。在本實施例中，所述控制器120為單片機。

所述存儲器130可以是但不限于隨機存取存儲器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。在本實施例中，所述存儲器130用于存儲程序和多種琴譜信息，所述控制器120在接收到輸入信號后，執行所述程序并獲取與所述輸入信號對應的琴譜信息。所述存儲器130為存儲卡，所述存儲卡與所述控制器120可拆卸連接，具體的，所述控制器120與卡槽連接，所述存儲卡可拆卸地設置于所述卡槽內。

請結合圖3，可選的，所述鋼琴自動演奏裝置100還包括電源180，所述電源180可以是外接電源也可以是電池，在此不做具體限定，所述電源180的電壓根據實際情況進行選取，只要能對所述鋼琴自動演奏裝置100供電使鋼琴實現自動演奏即可。所述電源180與所述控制器120連接，在本實施例中，所述電源180供電電壓為12V或24V。

請結合圖4，可選的，所述驅動電路140包括多個驅動芯片142(圖中僅示出包括一個驅動芯片的情況)，各所述驅動芯片142分別與所述控制器120連接，每個驅動芯片142對應多個輸出接口，每個電磁器件152對應一個輸出接口。

所述控制器120根據所述琴譜信息獲得多個按順序排列的音符演奏信息，所述控制器120按順序執行各所述音符演奏信息，所述音符演奏信息包括音符信息和時長信息，所述控制器120控制與所述音符信息對應的驅動芯片142的輸出接口導通，并通過該輸出接口向對應的電磁器件152通電，該電磁器件152通電時吸附對應的磁片154，使設置該磁片154的鋼琴按鍵310發出音符，該電磁器件152的通電時長與所述時長信息相匹配，從而實現鋼琴自動演奏。

可選的，所述鋼琴自動演奏裝置100還包括多個譯碼器160，各所述譯碼器160的輸入接口與所述控制器120連接，輸出接口與所述驅動芯片142連接，所述譯碼器160的輸出接口與所述驅動芯片142的輸入接口一一對應連接。

所述控制器120選通與所述音符信息對應的譯碼器160并向該譯碼器160發送電平信號，所述譯碼器160根據所述電平信號選取該譯碼器160的輸出接口，所述控制器120通過該譯碼器160的輸出接口驅動對應的驅動芯片142的輸出接口，并向該驅動芯片142的輸出接口連接的電磁器件152通電。

為方便用戶學習鋼琴時，鋼琴進行自動演奏時用戶起到良好的提示作用。在本實施例中，可選的，所述鋼琴自動演奏裝置100還包括多個LED燈170，每個LED燈170對應一個鋼琴按鍵310，所述LED燈170設置于所述鍵盤架330靠近所述電磁器件152處，所述LED燈170與所述電磁器件152并聯。

在電磁器件152通電時，靠近該電磁器件152的LED燈170被點亮，且該LED燈170被點亮的時長與該電磁器件152的通電時長相同。通過設置LED燈170，在鋼琴按鍵310按下時，該鋼琴按鍵310對應的LED燈170被點亮，對用戶起到良好的提示效果，同時起到輔助教學，增強用戶的體驗感的作用。

為避免存儲器130中沒有存儲用戶的輸入信息對應的琴譜信息或所述存儲器130中的琴譜信息未被及時更新。在本實施例中，可選的，所述鋼琴自動演奏裝置100還包括與上位機實現通信連接的通信模塊190，所述通信模塊190與所述控制器120連接。所述上位機可以是計算機，所述計算機中存儲有數據庫，所述數據庫中包括多個琴譜信息。所述通信模塊190可以是無線通信模塊，所述控制器120可以通多所述無線通信模塊與所述上位機進行數據交互。例如，所述控制器120可以通過所述無線通信模塊獲取所述數據庫中的琴譜信息，并將獲取到的琴譜信息發送至存儲器130以使存儲器130對該琴譜信息進行存儲。

請結合圖5，本發明還提供一種鋼琴自動演奏方法，所述鋼琴自動演奏方法基于上述鋼琴自動演奏裝置100實現。所述鋼琴自動演奏方法包括S10、S20和S30三個步驟。

步驟S10：人機交互裝置110接收輸入信號并發送至控制器120。

其中，上述步驟是在鋼琴自動演奏裝置100初始化完成后進行的。所述輸入信號可以是鋼琴曲名稱。

步驟S20：控制器120根據所述輸入信號從存儲器130中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息。

在本實施例中，可選的，所述琴譜信息為五線譜信息，所述琴譜信息中包括順序排列的多個演奏信息。

步驟S30：控制器120根據所述琴譜信息通過控制驅動電路140控制電磁器件152通電，電磁器件152在通電時，吸附所述鋼琴按鍵310對應位置處的磁片154，使設置該磁片154的鋼琴按鍵310發出音符。

所述控制器120按順序根據所述順序排列的多個演奏信息通過控制驅動電路140控制與各演奏信息對應的電磁器件152通電，各電磁器件152在通電時，吸附所述鋼琴按鍵310對應位置處的磁片154，使設置該磁片154的鋼琴按鍵310發出音符，從而實現自動演奏鋼琴曲。

綜上，本發明提供的一種鋼琴自動演奏裝置及方法，鋼琴自動演奏方法基于鋼琴自動演奏裝置100實現。鋼琴自動演奏裝置100通過設置人機交互裝置110、控制器120、存儲器130、驅動電路140以及琴鍵控制裝置150，使鋼琴實現自動演奏，方便用戶學習和使用。進一步的，通過設置多個LED燈170，對用戶起到良好的提示效果，同時起到輔助教學，增強用戶的體驗感的作用。進一步的，通過設置通信模塊190方便用戶學習不同的鋼琴曲。

在本發明所提供的實施例中，應該理解到，所揭露的方法、裝置，也可以通過其它的方式實現。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的實施例的裝置、方法和處理器程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個處理器可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該處理器軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺處理器設備(可以是個人處理器，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而且，術語“包括”或者任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。