便携式USB电子琴键盘制造技术

本实用新型专利技术涉及计算机外围设备、电子琴。为提高电脑电子琴声音质量，减小产品体积，降低产品成本，本实用新型专利技术采取的技术方案是，便携式USB电子琴键盘，包括：作为控制芯片的单片机，单片机通过USB接口芯片与计算机相连，单片机的P0、P1两组I/O引脚分别以矩阵键盘连接方式，各自连接一组4×4的16键矩阵键盘，单片机的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5共5个I/O引脚分别单独接一个按键，单片机如前述共外接37个按键。本实用新型专利技术主要应用于计算机外围设备、电子琴的设计制造。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及计算机外围设备、电子琴，具体是涉及便携式USB电子琴键盘。
技术介绍
电子琴以其丰富的和声音效、相对于钢琴而言较低的价格，深受以休闲为目的的音乐爱好者以及初学音乐的少年儿童的喜爱。近年来，个人计算机在快速地普及，与此同时，计算机接口技术(特别是USB 2.0技术)、单片机技术、Java程序语言、MIDI音频标准等技术和标准也在快速地发展和成熟。以上这些都给设计并推广与个人计算机相连的，利用配套软件控制计算机音响设备发声，从而替代现有电子琴设备所使用的发声控制芯片和发声芯片，以达到降低产品成本、减小产品体积的新型便携式USB电子琴键盘设备带来了支持和保障。相关本专利的其他专利情况(1)电脑键盘琴申请号/专利号96232109该技术涉及一种键盘琴，特别为一种电脑键盘琴。它包括有琴体、音乐芯片， 其琴体为键盘状，其上代表不同音位的各按键均分别与音乐芯片上的各输出端同音相对接。本技术外壳采用ABS塑料制成，电脑键盘可采用先进技术的触摸键与电路连接，打字键区同音区科学结合，通过软件的指导，进行练习和学习。该专利利用硬件部分的发声芯片发声，其声音质量远不如由个人计算机使用的由声卡和音响设备所组成的发声系统。该专利声音效果由发声控制芯片控制，音效控制程序烧入发声控制芯片，成品的发声控制芯片不可拆卸，故其声音效果无可扩展性。该专利成品需要单独配置发声控制芯片和发声芯片，用以设定音效并发出声音，与和个人计算机相连， 由计算机程序控制的，复用计算机声卡、音响等设备发声的实现方式相比，其成本较高。(2)带琴键的电脑键盘申请号 / 专利号200420071923该技术公开了一种带琴键的电脑键盘，其目的是增加电脑键盘的功能，使其除可以作为普通键盘使用外，还可以作为儿童学习琴类乐器练习工具。其技术方案的要点是它包括一个电脑键盘、装在电脑键盘盒体内部的电子电路和一个可与电脑主机联结的插头；并且电脑键盘的上部还有一个琴键盘，这两个键盘构成了一个整体键盘。琴键盘包括一排短琴键和一排长琴键，并且每一个琴键的电路分别与电脑键盘的相应键名的键之电路相并联；其琴键电路和电脑键盘电路共用一个IC。该专利采取将计算机键盘和电子琴一体化设计，但是两个模块不可拆卸并单独使用，故设备体积大，便携性不好。(3) 一种便携可卷式钢琴练习键盘申请号 / 专利号201020219597一种便携可卷式钢琴练习键盘，其特征是该练习键盘有一个凹形底座，88个标准钢琴键嵌放在软质凹形底座中；所述钢琴键的后端面及底端面的后部通过气囊垫固定在凹形底座的后侧壁及底面上，对应钢琴键的底端面中部的凹形底座上还安装有电子琴键触点开关；所述触点开关通过线路连接到该电子琴的控制盒。本技术可让初学钢琴者练习，并能模拟钢琴的按键，让初学者找到弹钢琴的感觉，便携可卷，经济实用。同样的，该专利利用硬件部分的发声芯片发声，与个人计算机使用的由声卡和音响设备所组成的发声系统相比，其声音质量要逊色很多。该专利声音效果由发声控制芯片控制，音效控制程序烧入发声控制芯片，成品的发声控制芯片不可拆卸，故其声音效果无可扩展性。该专利成品需要单独配置发声控制芯片和发声芯片，用以设定音效并发声，与和个人计算机相连，由计算机程序控制的，复用计算机声卡、音响等设备发声的实现方式相比， 其成本较高。另外的，该专利为突出便携性，利用可卷折材料制作钢琴底盘，钢琴按键表面材料使用硅胶制作，钢琴琴簧使用硅胶气囊代替，故使用手感与真实钢琴差异较大。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，提高电脑电子琴声音质量，减小产品体积，降低产品成本。为达上述目的，本技术采取的技术方案是，便携式USB电子琴键盘，包括作为控制芯片的单片机，单片机通过USB接口芯片与计算机相连，单片机的P0、Pl两组I/O引脚分别以矩阵键盘连接方式，各自连接一组4X4的16键矩阵键盘，单片机的P2. 1、P2.2、P2.3、 P2. 4、P2. 5共5个I/O引脚分别单独接一个按键，单片机如前述共外接37个按键。单片机通过USB接口芯片与计算机相连，具体连接结构为单片机的P2. 6、P2. 7、 P2. 8、ALE、INT、XTAL, RD、WR 引脚分别对应与 USB 接口芯片的 RST、AD、CS、ALE、INTR、CLK out、RD、WR引脚相连，USB接口芯片连接计算机USB 口。单片机共外接37个按键，为标准的37键精简方式，精简标准88键电子琴键盘，即对应从低音C到超高音C之间的37个音高，横跨低音、中音、高音三个八度，结构上以电子琴键盘方式排列组合。电子琴键盘四角为圆弧。本技术具备如下效果(1)本技术利用USB接口与个人计算机相连并向计算机发送按键信号，利用配套软件获取并识别电子琴键键盘的按键信号，根据信号配置MIDI音频参数并控制计算机音响设备发声。利用计算机程序控制声音效果，提高了的声音效果的可扩展性。同时，复用计算机声卡和音响等发声设备用以代替电子琴的发声控制芯片和发声芯片。以上这种设计方式，提高声音质量，减小了产品体积，降低产品成本。(2)本技术软件部分采用国际上规范的MIDI音频标准配置发声信号参数。这种设计方式高精准度保证声音音频，高仿真度模拟钢琴音色。(3)与本技术协同工作的软件部分采用Java语言编写并附带JRE安装和配置功能，可横跨Windows、Linux、Mac等操作系统平台安装。这种设计方式给Linux、Mac等操作系统用户带来很大的便利。(4)本技术选取电子琴按键精简方式中标准的37键精简方式，精简标准88键电子琴键盘，虽然在音域上不如88键的标准键盘宽广，但是这种方式横跨低音、中音、高音三个八度，基本满足了儿童初学音乐初学音乐以及成年人以娱乐休闲为主要目的的弹奏流行、通俗音乐的需要。这种设计方式减小了产品的体积，减小了产品的重量，提高了产品的便携性。(5)本技术所使用的AT89C51芯片和USBN9604芯片厚度均不超过0. 5cm,且超薄电子琴黑键通用按程约为0. 8cm，综合考虑外壳厚度和芯片散热空间，故技术产品可采取超薄设计，最大厚度不超过2. 5cm，便于携带。这种设计方式减小了产品体积和重量， 进一步增加了便携性。附图说明图1为本技术的整体结构图。图2为与本技术协作运行的软件部分运行时状态示意图。具体实施方式本技术利用USB接口与个人计算机相连并向计算机发送按键信号，利用配套软件获取并识别电子琴键键盘的按键信号，根据信号配置MIDI音频参数并控制计算机音响设备发声。其目的为利用计算机程序增加声音效果的可扩展性，同时，复用计算机声卡和音响等发声设备用以代替电子琴的发声控制芯片和发声芯片，提高声音质量，减小产品体积，降低产品成本。同时，本技术选取电子琴按键精简方式中标准的37键精简方式，精简标准88 键电子琴键盘，即保留从低音C到超高音C之间的37个音高。虽然在音域上不如88键的标准电子琴键盘宽广，但是这种精简方式横跨低音、中音、高音三个八度，基本满足了儿童初学音乐初学音乐以及成年人以娱乐休闲为主要目的的弹奏流行、通俗音乐的需要。这种设计的目的为通过减少按键数量，减小设备体积，增加便携性，并进一步降低成本。 本技术由硬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宫秀军，徐伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：