[0001] 本发明涉及音乐教学教具技术领域，尤其涉及一种用于音乐乐理的教学装置。

[0002] 音乐理论简称乐理，包括相对简单的基础理论，如读谱、和弦、节奏及节拍等概念。较复杂的音乐理论涉及和声、复调、曲式、旋律及配器法等内容。对于作曲、编曲及演奏来说，乐理知识具有重要意义。为了方便乐理知识的学习和掌握，制造了许多的辅助装置。

[0003] 现有技术中的乐理教学装置，通常是教师在讲台上讲述乐理知识，并借助一些简单的机械组合，如模拟按键、曲谱展示板等。在教师讲解时，结合按键及展示板上的谱曲，进行乐理理论知识的传授。或者，教师利用实际乐器为载体进行授课。

[0004] 然而，由于实际中的乐理学习非常枯燥，且需要学生在实际练习中掌握，而现有技术中的乐理教学装置，通过教师单纯的传输理论知识，且仅依靠不能发声的模拟按键进行分析讲解，从而使得学生作为被动的接收体，极易感到疲倦，且无法在实际发声环境中掌握理论知识中所要表达的音乐。

[0021] 下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

[0022] 应理解，本发明实施例中涉及的处理器200可以为CPU，操作显示屏可以为触摸屏。例如，处理器200可以为计算机，而操作显示屏400可以为计算机的显示屏及操作键盘；或者处理器及操作显示屏为平板电脑等。本发明实施例对上述具体硬件不做限制，能够实现软音源及工业组态软件安装的处理器既可。

[0023] 例如，本发明实施例中的教学装置，可以直接将MIDI键盘及PLC控制器接到教室中的多媒体教学设备中，即将教室的计算机作为处理器。

[0024] 还应理解，本发明实施例中的MIDI键盘(Musical Instrument Digital Interface，乐器数字接口)可以为61键、88键或37键等结构，可以包括琴键体及操作按钮体，操作按钮体可以设置多个接口，用于实现音响、耳机、麦克风、电源及、踏板等设备的连接。因此，本发明实施例中对于MIDI键盘的琴键数目及操作按钮不作限制。

[0025] 为了便于理解和说明，下面通过图1及图2详细说明本发明提供的一种用于音乐乐理的教学装置。如图所示，该用于音乐乐理的教学装置可以包括：

[0026] 乐器数字接口MIDI键盘100、处理器200、PLC控制器300、操作显示屏400、指示灯组件500、报警器组件600及音响组件；指示灯组件500包括多个指示灯，且指示灯的数目与MIDI键盘的琴键个数相等；报警器组件600包括设置在每个琴键底部的轻触开关；其中，MIDI键盘100用于向处理器200发送触发信号；处理器200用于接收MIDI键盘100发送的触发信号，根据触发信号启动软音源；并根据触摸显示屏500的输入信息，向PLC控制器发送调用指令；PLC控制器300用于根据调用指令调用内部程序模块，根据调用的程序模块向指示灯组件500的指示灯发送控制指令；并接收轻触开关信号，判断是否触发报警；操作显示屏400用于输出操作界面及接收操作指令；并根据报警信号显示对应的琴键的位置。

[0027] 具体的，本发明实施例中提供的用于音乐乐理的教学装置，可以包括乐器数字接口MIDI键盘100、处理器200、PLC控制器300、操作显示屏400、指示灯组件500、报警器组件600及音响组件。

[0028] 指示灯组件500可以包括多个指示灯，且该指示灯的数目与该MIDI键盘上琴键的数目一致。即每个指示灯对应一个琴键。例如，有88个琴键时，则对应的设置88个指示灯，以分别提示与之对应的琴键。

[0029] 本发明实施例中，报警器组件600可以包括多个轻触开关，且每个轻触开关可以设置在每个琴键底部。即轻触开关也与每个琴键实现一一对应。

[0030] 应理解，本发明实施例中，处理器分别与MIDI键盘、PLC控制器及操作显示屏电联接，且操作显示屏与处理器电联接。PLC控制器的输出点分别与指示灯组件中的每个指示灯电联接，PLC控制器的输入点分别与报警器组件中的每个轻触开关电联接。

[0031] 还应理解，当处理器为工业计算机时，如教室中的计算机时，为了实现工业计算机与PLC通信，可以在计算机中安装工业组态软件。例如，计算机安装DIAview，从而可以利用DIAview实现交互界面的创建，并在完成交互界面后，工业计算机与PLC控制器可以采用RS485实现通讯。

[0032] 另外，为了实现MIDI键盘的发声，可以在处理器内安装MIDI键盘可触发的软音源，如GigaStudio等。从而可以在弹奏MIDI键盘中的琴键时，产生各种乐器模拟声音。

[0033] 在实际应用中，首先为了实现PLC控制器对每个指示灯的控制，其内部载入了PLC程序。例如，第一个指示灯由Y0控制，第二个指示灯由Y1控制，第三个指示灯由Y2控制，依次类推。因此，可以根据上述关系，按照琴谱的按键次序，编写PLC程序，依次控制导通指示灯的顺序。进一步的，操作显示屏可以显示指示灯的状态，并通过操作显示屏可以选择调用哪一首琴谱或其他教学知识进行练习，从而可以调用不同的PLC子程序，控制相应的指示灯导通顺序。指示灯的亮灭由PLC控制器的输出点Y控制。例如，当前需要弹奏c1，则向输出点Y391
发送导通信号，使得c键对应的指示灯亮。如此根据需要依次弹奏的琴键顺序及节拍，向导通琴键对应的指示灯，并根据节奏确定延时。或者子程序为根据教学理论知识编写的程序，如需要显示不同音区时，可以分别显示每个音区内每个琴键对应的指示灯。如导通低音区、中音区及高音区区域琴键对应的指示灯。

[0034] 又例如，当需要教师讲授调式的理论知识时，可以依次导通不同调式所有音级的琴键对应的指示灯，如简单的C大调的七个白键。并依次分析解释不同的调式的模式，如全全半全全全半的模式。进一步，还可以进行大调及小调讲解。如自然小调、旋律小调和和声小调等。即利用不同琴键对应的指示灯显示小调的音阶结构，通过与大调对比，如C大调与c小调，依次显示大调的主音与三级音之间的关系，如大三度或小三度，来实现对调式理论知识的讲解。

[0035] 再例如，在讲解音程的理论知识时，可以通过随机导通两个相邻或相隔琴键对应的指示灯。从而可以解释并分析半音的数量，从而可以解释音程的概念，如纯n度、大n度或小n度等。即两个相隔琴键之间半音的数量。

[0036] 再例如，在讲解和弦理论知识时，如对于大三和弦，可以导通C琴键、E琴键及G琴键对应的指示灯，实现大三和弦的演示，并可以清楚的讲解和弦结构，即C与E之间的大三度音程、E与G之间小三度音程。

[0037] 再例如，在学生熟悉琴键键盘或者记谱学习中，用到了报警器的警示功能。应理解，每个轻触开关接入PLC输入回路。例如，当第一个按键按下时，PLC的输入点X0导通，第二按键按下时，PLC输入点X1导通，依次类推。当操作者按错按键时，操作显示屏上的相应警示灯点亮一次。

[0038] 在实际中，可以通过下面的逻辑程序实现报警器的警示功能。具体的，每个轻触开关的常开接点与其对应的指示灯的常闭接点串联。因此，当弹奏正确时，如正确弹奏的琴键应该为e2，该琴键的指示灯导通，即该指示灯电路中的轻触开关的常开接点闭合，则与该轻触开关对应的操作显示屏上的报警灯显示绿色。而当学生实际弹了f2时，则键f2对应的轻触开关导通，即轻触开关的常开接点闭合，从而使得f2对应的报警灯亮了，可以为红色。表示弹奏出现错误，即该警示灯对应的琴键此时不需要弹奏，而被弹奏了。

[0039] 应理解，上述逻辑程序实现方式只是示例性说明，本发明对具体的实现方式此不做限制。

[0040] 进一步的，PLC控制器还可以对按键错误次数进行统计。并可以在操作显示屏上显示每个按键的错误次数及总的错误次数。应理解，该错误次数可以通过操作显示屏上的按键实时手动清零。从而可以为学生后续查看，提供帮助。

[0041] 优选的，本发明提供的用于音乐乐理教学装置的实施例中，该指示灯可以与MIDI键盘分离设置，也可以一体设置。例如，可以设置一个与MIDI键盘长度类似的基板501，然后将每个指示灯依次排列设置在该基板上。

[0042] 进一步，还可以将基板501与MIDI键盘并排设置，即使得长方体基板与MIDI键盘的两个长边接触。并将每个指示灯设置位置与MIDI键盘上的琴键位置对应。如图3所示，一个琴键对应一个指示灯。

[0043] 且进一步的，为了避免指示灯影响MIDI键盘的弹奏，可以将基板设置在靠近MIDI键盘的黑键的一侧。

[0044] 可选的，在本发明提供的另一实施例中，为了减小该教学装置体积，方便携带，还可以将每个指示灯嵌设在每个琴键上。

[0045] 可选的，本发明提供的用于音乐乐理的教学装置实施例中，该指示灯可以为LED灯。并且，可以为长方形的LED灯，以实现与琴键的对应。

[0046] 优选的，本发明提供的用于音乐乐理的教学装置另一实施例中，为了在教学过程中，方便学生观看MIDI键盘上的琴键，以了解相关的乐理知识，可以在MIDI键盘100背面设置固定装置。从而可以在教学过程中，将MIDI键盘固定在黑帮上，如通过吸盘等方式。或利用挂钩灯方式悬挂在黑板上，使得该MIDI键盘保持一定的高度。

[0047] 可选的，本发明实施例提供的用于音乐乐理的教学装置，PLC控制器300为DVP80EH00R3。并且为了满足多琴键学习，还包括与PLC控制器电联接的一个或两个数字量输入输出混合扩展模块DVP48HP00R。

[0048] 综上，本发明实施例提供的一种用于音乐乐理的教学装置，通过设置用于向处理器发送触发信号的MIDI键盘、用于根据程序模块向指示灯发送控制指令及接收轻触开关触发的报警信号的PLC控制器、用于承载软音源及处理PLC与触摸显示屏的传输信号的处理器、用于输入各种操作指令及显示报警琴键的操作显示屏、用于琴键的指示灯组件及设置在琴键底部的轻触开关，从而可以在教学过程中，利用PLC控制器、指示灯组件及报警器组件，进行不同琴键的指示，完成音程及音阶等理论知识的学习，并利用MIDI键盘、处理器及音响设备实现节拍、调式及和弦等理论知识的教学。

[0049] 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。