專利名稱：便攜式低功耗智能節(jié)拍器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子智能節(jié)拍器，可應(yīng)用于音樂(lè)教育，樂(lè)器和聲樂(lè)練習(xí)，樂(lè)隊(duì)及合唱隊(duì)排練等場(chǎng)合。
目前的節(jié)拍器產(chǎn)品多為機(jī)械式，如SEIKO、NIKKO、BEYER公司的產(chǎn)品及國(guó)沒(méi)有靜音輸內(nèi)組裝產(chǎn)品。其主要缺點(diǎn)是節(jié)拍準(zhǔn)確度低，擺放需平正，不便攜帶和沒(méi)有靜音功能等。而現(xiàn)有的電子節(jié)拍器大多采用簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器芯片或不帶程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)做核心單元，節(jié)拍準(zhǔn)確度低，沒(méi)有存儲(chǔ)記憶功能，程序不能加密。設(shè)計(jì)中采用LED段式數(shù)碼管作為顯示單元，顯示位數(shù)少，數(shù)碼內(nèi)容簡(jiǎn)單，器件功耗大。由于使用交流整流電路供電，整機(jī)體積較大，不便于攜帶。
本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)便攜式低功耗智能節(jié)拍器。設(shè)計(jì)中采用新型低功耗、內(nèi)含電擦寫ROM的微控制器芯片為核心單元，程序可加密或掩模，節(jié)拍準(zhǔn)確度高。采用非易失存儲(chǔ)器，可隨意存儲(chǔ)和更改需記憶的數(shù)據(jù)。采用點(diǎn)陣LCD顯示模塊，功耗低，接口簡(jiǎn)單，顯示字符多內(nèi)容豐富。采用DC/DC變換模塊，將電池電壓升高至VCC作為機(jī)內(nèi)電源，體積小，效率高。由于采用上述新技術(shù)使本機(jī)具有高智能、低功耗、便于攜帶等功能。
本實(shí)用新型采用GMS97C×或AT89C×系列微控制器(4)作為控制核心單元，用芯片內(nèi)E2PROM作為程序存儲(chǔ)器，節(jié)省了外圍硬件資源和電路布線，提高了可靠性。軟件固化和修改方便，可進(jìn)行加密或掩模，有效地保護(hù)了知識(shí)成果。微控制器(4)的P10、P11口同非易失性存儲(chǔ)器(5)的串行口連接，P10-P17口同點(diǎn)陣型LCD顯示模塊(3)的總線口連接，P3口同欠壓指示燈(6)、節(jié)拍音響(7)、標(biāo)準(zhǔn)音響(8)、靜音指示燈(9)連接，P2口同按鍵組(2)連接，VCC和GND端同DC/DC變換器(1)的輸出端連接。
采用AT24C×系列E2PROM芯片作為記憶存儲(chǔ)單元，可根據(jù)需要任意存儲(chǔ)或修改多組常用的節(jié)拍數(shù)據(jù)(通過(guò)更換芯片可擴(kuò)充存儲(chǔ)至100組)，使用中可隨時(shí)調(diào)出任一組數(shù)據(jù)，由于芯片為非易失型，當(dāng)關(guān)機(jī)或掉電時(shí)節(jié)拍數(shù)據(jù)將保留，再開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)調(diào)出，無(wú)需重新設(shè)置，簡(jiǎn)化了操作。非易失性存儲(chǔ)器(5)同微控制器(4)之間為串行通信，SCL端和SDA端經(jīng)電阻上拉后直接同P1口連接，SCL為信號(hào)線，SDA為時(shí)鐘線，芯片的地址線A0-A2接地。
采用MDLS16×系列點(diǎn)陣式液晶顯示模塊，可顯示192種字符和自定義漢字，有光標(biāo)閃爍提示功能，便于使用者進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。同LED段式數(shù)碼管相比，顯示字符美觀，可視內(nèi)容豐富，功耗極低。點(diǎn)陣型LCD模塊(3)由顯示電路和液晶屏組成，微控制器(4)的P1口與總線端DB0-DB7連接，P3口與讀寫信號(hào)端(RS、R/W)和片選端E連接。顯示模塊同微控制器之間采用并行方式通信，控制信號(hào)少，接口簡(jiǎn)單。
采用MAXIM公司的升壓型DC/DC變換模塊，可將1V左右的電壓變換到3-5V，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90％左右。DC/DC變換器的輸入端接5號(hào)電池，輸出端接VCC端，公共端接GND端。解決了以往的電子節(jié)拍器因功耗大，使用交流供電而不便攜帶的問(wèn)題。模塊還具有欠壓檢測(cè)功能，當(dāng)輸入電壓低于1V時(shí)，輸出欠壓信號(hào)至微控制器的P3口。
為了方便練習(xí)弦樂(lè)的使用者校音，本機(jī)設(shè)計(jì)了12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)音輸出。分別為C1，#C1，D1，#D1，E1，F(xiàn)1，#F1，G1，#G1，A1，#A1，B1，采用軟件編程實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用者從LCD顯示器上選中需要的音名并按下K2鍵后，即可輸出相應(yīng)的音響。重選則按K4鍵，音名可由C1→B1→C1間反復(fù)選擇。輸出標(biāo)準(zhǔn)音的頻率準(zhǔn)確度達(dá)10-1Hz量級(jí)。
本實(shí)用新型的各功能單元連接示意圖見(jiàn)附


圖1，整機(jī)外形面板圖見(jiàn)附圖2，非易失存儲(chǔ)器同微控制器的連接見(jiàn)附圖3，點(diǎn)陣LCD顯示模塊同微控制器的連接見(jiàn)附圖4，音響器，靜音指示和耳機(jī)同微控制器的連接見(jiàn)附圖5。
附
圖1中標(biāo)出了各單元之間的信號(hào)關(guān)系，其中DC/DC變換器和按鍵組同微控制器之間為單向輸入信號(hào)。點(diǎn)陣LCD顯示器和非易失存儲(chǔ)器同微控制器之間為雙向信號(hào)。欠壓指示，節(jié)拍音響，標(biāo)準(zhǔn)音響和靜音指示同微控制器之間為單向輸出信號(hào)。
附圖2中的K1-K4為按鍵開(kāi)關(guān)組，選用TP型復(fù)位開(kāi)關(guān)。其中K1為存儲(chǔ)/重調(diào)鍵，用于選擇存儲(chǔ)和重調(diào)的參數(shù)。K2為模式/啟動(dòng)鍵，用于模式轉(zhuǎn)換和重新啟動(dòng)。K3為左右移動(dòng)鍵，用于移動(dòng)光標(biāo)。K4為加減鍵，用于修改選擇參數(shù)。LED1和LED2為靜音指示燈，選用紅色和綠色高亮發(fā)光管分別指示節(jié)拍。SW1為電源開(kāi)關(guān)。
附圖3中的存儲(chǔ)器采用AT24C×系列E2PROM，容量為128Byte-2048Byte，作為節(jié)拍和存儲(chǔ)序號(hào)等參數(shù)的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)內(nèi)容的修改和讀取用軟件實(shí)現(xiàn)。采用I2C串行協(xié)議通信，讀寫操作在SDA線上進(jìn)行，同步信號(hào)在SCL線上傳輸，節(jié)省了微控制器的I/O資源。圖中時(shí)序①為起始條件，②為停止條件，③為數(shù)據(jù)有效條件。
附圖4中的點(diǎn)陣型LCD模塊由顯示電路和液晶顯示屏組成，8位總線端同微控制器的P1口連接，便于軟件控制。使能端同微控制器的P3口連接。其中RS為寄存器選擇，R/W為讀寫信號(hào)，E為使能片選。COM1-COM16，SEG1-SEG40為點(diǎn)陣顯示信號(hào)。
附圖5中的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器為74HC系列低功耗電路，觸發(fā)器同微控制器的P3口任意兩端連接。SW2為2×3波段開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇音響輸出，靜音輸出或耳機(jī)輸出。音響輸出采用小功率喇叭或蜂鳴器。
權(quán)利要求1.一種便攜式低功耗智能節(jié)拍器，其特征是微控制器芯片(4)的P10、P11口同非易失性存儲(chǔ)器(5)的串行口連接，P10-P17口同點(diǎn)陣型LCD模塊(3)的總線口連接，微控制器芯片(4)的P3口同欠壓指示燈(6)、節(jié)拍音響(7)、標(biāo)準(zhǔn)音響(8)、靜音指示燈(9)連接，微控制器芯片(4)的P2口同按鍵組(2)連接，VCC和GND端同DC/DC變換器(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗智能節(jié)拍器，其特征是微控制器芯片(4)內(nèi)含有電可擦存儲(chǔ)器(E2PROM或Flash結(jié)構(gòu))，2K-8K字節(jié)，程序可加密和掩模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗智能節(jié)拍器，其特征是非易失性存儲(chǔ)器(5)同微控制器(4)之間為串行通信，SCL端和SDA端經(jīng)電阻上拉后直接同P1口連接，芯片的A0-A2端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗智能節(jié)拍器，其特征是點(diǎn)陣型LCD模塊(3)由顯示電路和液晶屏組成，微控制器(4)的P1口與總線端DB0-DB7連接，P3口與讀、寫信號(hào)端(RS、R/W)和片選端E連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗智能節(jié)拍器，其特征是微控制器芯片(4)的P3口同觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸入端(A、B)連接，輸出端通過(guò)多路開(kāi)關(guān)SW2分別同音響器、靜音指示器和耳機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗智能節(jié)拍器，其特征是標(biāo)準(zhǔn)音響單元(8)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)音由微控制器(4)計(jì)算分頻產(chǎn)生，共12個(gè)音名，純八度。
專利摘要一種電子節(jié)拍器,同已有的節(jié)拍器相比具有程序掩模,記憶存儲(chǔ),標(biāo)準(zhǔn)音輸出等新功能。設(shè)計(jì)中采用了串行總線通信,點(diǎn)陣LCD顯示和DC/DC變換等新技術(shù),使本機(jī)具有高智能,低功耗和便于攜帶的特點(diǎn)。尤其是采用GMS97C系列低功耗微控制器芯片為控制核心,具有軟件加密功能,有效地保護(hù)了知識(shí)成果。
文檔編號(hào)G09B15/02GK2395355SQ99214018
公開(kāi)日2000年9月6日 申請(qǐng)日期1999年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月16日
發(fā)明者郭維克, 郭婧 申請(qǐng)人:郭維克