基于单片机的乐器智能演奏系统技术方案

发明专利技术名称：基于单片机的乐器智能演奏系统。本发明专利技术属于自动演奏乐器的领域。通过电子设备和简单的机械结构，解决了低成本完成乐器的自动演奏的需要。原理：通过单片机编程、电子电路、推动外围机械装置，驱动动物或人型玩偶使用真实乐器完成使用内部存储符合教学标准的锣鼓打击乐谱、笛萧的吹奏等演奏，能够完成大多数乐器的常用演奏技巧，声情并荗的自动完成演奏、伴奏。可以单乐器独奏，也可组队合奏。用途：能够作为玩具、教具的制造方法，产品可用于商演和娱乐用途，可助力中国非物质文化遗产传承。特点：成本低，智力含量高。乐器可以方便从支架(机器人或玩偶手中)取下直接演奏，也可以参与者与产品共同演奏(如鼓)。以参与者与产品共同演奏(如鼓)。以参与者与产品共同演奏(如鼓)。

【技术实现步骤摘要】
基于单片机的乐器智能演奏系统


[0001]本专利技术属于自动演奏乐器的领域。

技术介绍

[0002]当前自动演奏系统设计多是单件乐器，要么软件系统设计复杂，有的还要使用计算机网络，要么机械结构原件成本高，过于笨重，或者过于简单无法满足实际需要，难以形成规模化生产。

技术实现思路

[0003]本专利技术是通过微电脑如单片机编程、只使用极简单的电子电路、由电磁铁驱动设备提供动力，推动外围极少但设计巧妙的机械装置，驱动各种动物或人型玩偶完成肢体动作，以至表情动作、并使用内部存储符合教学标准的锣鼓打击乐谱、笛萧的吹奏乐谱等，自动演奏实际的各种打击乐器、键盘乐器、吹奏乐器等，能够完成大多数乐器的常用演奏技巧，声情并荗的自动完成演奏、伴奏。可以单乐器独奏，也可组队合奏。所述的通过单片机、电子电路，其特征在于可使用任何品牌类型的单片机芯片及其辅助电子电路，通过单片机开发编程，可以控制多个继电器，进而通过继电器控制大电流电磁驱动设备，完成肢体动作，进而进行对乐器的打击动作，按下动作，控制气体的输送和吹嘴的气息控制完成吹奏动作。
[0004]本系统可以识别语音：如开始，来一段，来一段某某某，行了停吧，太吵了，换一段，安静，真是太棒了，谢谢，语音警告：夜太深了天亮再玩吧，组队演奏时：小熊单独来一段，只敲鼓(其他的停下来)，一起来，等等，实现语音交互和控制。
[0005]所述的电磁驱动设备，可使用成本极低免于维护的推拉式或角度式动作的电磁铁，单片机运行时，存储的乐谱可以直接控制乐器的演奏动作，包括嘴部吹奏和四肢的演奏动作以及全身的肢体体态表情动作，表现真实乐器的演奏技巧，实现真实乐器的模拟真人的真实演奏。
[0006]本系统可以演奏大多数乐器，指的是通过敲击发声的各种打击乐器如鼓、锣、镲、木鱼、三角铁、铝板琴、大琴、风铃等国内外乐器；各种按下琴键进行演奏旋律的键盘乐器如风琴、电子琴等；各种吹奏乐器如笛子、萧、唢呐、萨克斯、葫芦丝等。
[0007]本系统的方法可以实现乐器的常用演奏技巧，比如：
[0008]打击乐器鼓：可以操作控制两支鼓棒敲击力度控制声音强弱，控制敲击鼓面的部位(如中心还是边缘或不同的位置)控制单色的变化，可以控制两支鼓棒敲击鼓邦和两支鼓棒高举互击实现鼓乐的花样变化；
[0009]吹奏乐器笛子：吹奏的技巧如吐音，是通过控制嘴型和舌的动作来实现；指法是通过驱动机构控制模拟人的手指，完成手指的动作如按下、抬起、左右滑动，实现不同音符的演奏，以及颤音、滑音、波音等技巧的实现。
[0010]本系统声情并荗，不但可以以真实乐器的演奏技法演奏真实乐器，发出动听的乐
器声音；还可以控制各种小动作或人形玩偶的肢体动作如弯腰侧弯腰点头摇头仰头，以及控制眼睛的眨动、眼角的下弯、眼眉、嘴角的动作来表现情绪；多乐器合奏时，组成乐队的几个小动物或人形演员之间可以进行互动。
[0011]系统内部存储了符合教学标准的锣鼓打击乐谱、笛萧的吹奏乐谱等，其特征是单片机或电路板独立存储芯片中嵌入的按照符合教学标准的包含专门乐器特殊演奏技法用编程的方法制做成计算机可以执行的程序代码，驱动外围设备对乐器进行仿真的演奏，可以用于乐器的单人自学或集体教学。
[0012]动力和机械结构设计方面，通过程序控制继电器给推拉式电磁铁通电或断电，实现手指按下、抬起、滑动，嘴唇的开合，舌的动作，眼睛、头、肢体的动作；通电时间的长短控制动作力度的强弱和持续时间。
[0013]通过一支推拉式电磁铁，可以通过简单的机械机构实现成对乐器的演奏，如双镲。
[0014]巧妙设计的一个机械关节点可以集成实现多个演奏动作，如鼓棒的左右转向和向上向下敲击鼓面鼓邦以及鼓棒抬起互敲这些花样表演每支鼓棒用3支推拉式电磁铁即可实现。
[0015]系统支架、电源、电路板、推拉式电磁铁，外围机械装置等全部安装在注塑底座、木质底座或金属底座上，因此底座也是机械机构的组成部分，因此本系统结构紧凑，生产效率高，成本低。
[0016]本系统演奏吹奏乐器，使用软质硅胶制做唇和舌，模仿人的嘴和舌，完成各种吹奏乐器的嘴和舌的动作。
附图说明
[0017]图1是敲锣的机械结构；
[0018]图2是打擦的机械结构；
[0019]图3是敲鼓的机械结构。
[0020]其中，各图标号的注解如下：
[0021]图1：1、安装锣锤的金属管，2、锣锤，3、环形金属或塑胶减震垫，4、金属传动杆，5、管形金属支柱，6、底座的上面，7、紧固螺丝母，8、传动杆，9、螺纹结构，10、底座上的螺丝孔盖，11、固定电磁铁的螺丝，12、推拉式电磁铁，13、金属锣支架，14、锣(乐器)，15、固定支架的螺丝；
[0022]图2：1、右手的镲，2、左手的镲，3、环形金属或塑胶减震垫，4、金属传动杆和乐器支架，5、管形金属支柱，6、底座的上面，7、紧固螺丝母，8、传动杆，9、螺纹结构，10、底座上的螺丝孔盖，11、固定电磁铁的螺丝，12、推拉式电磁铁，13、传动杆，14、铀，15、铀座，16、传动杆，；
[0023]图3：1、鼓棒动动的主轴承，2、鼓棒铀辅助支架，3、环形金属或塑胶减震垫，4、鼓棒主传动杆，5、管形金属支柱，6、底座的上面，7、紧固螺丝母，8、传动杆，9、螺纹结构，10、底座上的螺丝孔盖，11、固定电磁铁的螺丝，12、控制右鼓棒左右移动角度的推拉式电磁铁，13、控制左鼓棒左右移动角度的推拉式电磁铁，14、转动杆，15/16控制左和右鼓棒上下敲击动作的推拉式电磁铁，17/18、控制左和右鼓棒举起动作的推拉式电磁铁，19、用于控制鼓棒举起的铀承，20、鼓棒，21、转动杆，22、固定电磁铁的螺丝，23、底座中的竖向支承部分，24、辅
助鼓棒左右移动的导轨，25、鼓棒左右移动的导轨槽，26、开孔。
具体实施方式
[0024]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0025]实施方式一：
[0026]如图所示：一组小动物(熊、猴、免)组成的鼓、锣、镲民乐打击乐队，包括：
[0027]控制装置：
[0028]电源：提供12v和5v直流电源，可采用220v交流供电，也可采用12v蓄电池供电。
[0029]电路板：主要是搭载单片机芯片、辅助电路，使用5v直流供电，在单片机的控制下，带动多个12v继电器，每个继电器驱动一个12v推拉式电磁铁。
[0030]C51单片机芯片：存储系统使用的软件，以及打击乐的乐谱，控制整个乐队的演奏。
[0031]机械机构，分别三件乐器的演奏表述：
[0032]鼓：共使用6个直流12v不同推力的推拉式电磁铁，每个鼓棒使用3个，分别控制每个鼓棒的向下敲击向上复位、左右移动、抬起回落，共由6个推拉式电磁铁完成鼓的花样演奏：鼓棒敲击鼓面中心到边缘的不同位置、敲鼓邦、鼓棒互敲，以及各动作力度和声音强弱的变化。
[0033]锣：本方案只使用一个12v适当推力的推拉式电磁铁配合鼓的演奏完成敲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明是通过微电脑如单片机编程、电子电路、语音识别、电磁驱动设备提供动力，并推动外围机械装置，驱动各种动物或人型玩偶完成肢体动作，以至表情动作、并使用内部存储符合教学标准的锣鼓打击乐谱、笛萧的吹奏乐谱等，自动演奏实际的各种打击乐器、键盘乐器、吹奏乐器等，能够完成大多数乐器的常用演奏技巧，声情并荗的自动完成演奏、伴奏。可以单乐器独奏，也可组队合奏。2.根据权利要求1所述的通过单片机、电子电路，其特征在于可使用任何品牌类型的单片机芯片及其辅助电子电路，通过单片机开发编程，可以控制多个继电器，进而通过继电器控制大电流电磁驱动设备，完成肢体动作，进而进行对乐器的打击动作，按下动作，控制气体的输送和吹嘴的气息控制完成吹奏动作。3.根据权利要求1所述的语音识别，其特征在于本系统可以识别操作者语音，如：开始，来一段，来一段某某某，行了停吧，太吵了，换一段，安静，真是太棒了，谢谢，语音警告：夜太深了天亮再玩吧等等；组队演奏时，可以说：小熊单独来一段，只敲鼓(其他的停下来)，一起来，等等，实现语音交互和控制。4.根据权利要求1所述的电磁驱动设备，其特征在于本系统使用成本极低免于维护的推拉式或角度式动作的电磁铁，单片机或存储的乐谱可以直接控制乐器的演奏动作，包括嘴部吹奏和四肢的演奏动作以及全身的肢体体态表情动作，表现真实乐器的演奏技巧，实现真实乐器的模拟真人的真实演奏。5.根据权利要求1所述的大多数乐器，指的是通过敲击发声的各种打击乐器如鼓、锣、镲、木鱼、三角铁、铝板琴、大琴、风铃等国内外乐器；各种按下琴键进行演奏旋律的键盘乐器如风琴、电子琴等；各种吹奏乐器如笛子、萧、唢呐、萨克斯、葫芦丝等。6.根据权利要求1所述的乐器的常用演奏技巧，其特征是依据不同的乐器来描述，比如：打击乐器，如鼓：可以操作控制两支鼓棒敲击力度控制声音强弱，控制敲击鼓面的部位(如中心还是边缘或不同的位置)控制单色的变化，可以控制两支鼓棒敲击鼓邦和两支鼓棒高举互击实现鼓乐的花样变化；吹奏乐器，如笛子：吹奏的技巧如吐音等...

【专利技术属性】
技术研发人员：高思齐，胡亦文，高洪博，
申请(专利权)人：高思齐，
类型：发明
国别省市：