[发明专利]基于单片机的乐器智能演奏系统

说明书

发明名称：基于单片机的乐器智能演奏系统。本发明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)。

技术领域

本发明属于自动演奏乐器的领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

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。

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。

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。

本系统的方法可以实现乐器的常用演奏技巧，比如：

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；

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。

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。

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。

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。