专利名称：声控电脑伴奏机的制作方法
技术领域：
本发明属于电子乐器技术领域，特别是一种能随人们歌声变化而发出各种真实乐器演奏声的声控电脑伴奏机。
唱歌可以给人们的生活带来欢乐，但没有乐音伴奏的唱歌就显得单调乏味，现代卡拉OK的兴起给人们的文娱生活带来不少的便利，但这种方法曲目固定，不能让人随心所欲的唱自己喜唱的歌。为了解决这些问题，目前已公开了一些声控自动伴奏机的技术方案如中国专利公开的申请号为91106836.8声控自动伴奏机，它在一定程度上解决了能随人们的歌声变化而自动发出各种合成音乐声进行伴奏，但它音阶识别分辨率低，无法解决串音现象，此外它的音源电路是采用模拟电路，缺乏音色的真实感，如果环境变化就有可能带来元件参数的变化，引起失真，其音阶识别电路和音源电路对元器件要求精度高，给调试工作带来很大的困难，不利于大批量生产。
本发明的目的在于提供一种能自动校正歌声频率，发出各种真实乐器演奏效果的声控电脑伴奏机。
本发明是用如下方式实现的声控电脑伴奏机，它包括基频分选电路1和倍频电路2选出歌声信号的基频信号fo并倍频后输出音频脉冲信号Fo，以及混响电路6接收音乐信号和歌声信号推动扬声器工作，音频校正电路3接收倍频电路2输出的音频脉冲信号Fo，用中央微处理器CPU1在程序控制下进行音频校正，输出标准音阶频率数据至真音源控制电路4;真音源控制电路4接收音频校正电路3输出的标准音阶频率数据，用中央微处理器CPU在程序控制下输出音色段地址码和音阶位地址码以及节奏鼓点地址码信号至真音源电路5，调出真音源电路5中存贮的各种乐器演奏的音乐信号和节奏鼓点信号至混响电路6;真音源电路5是由语音处理电路接存贮器构成。
音频校正电路3和真音源控制电路4是共用一个中央微处理器CPU进行控制或者是分别用中央微处理器CPU1和CPU2进行控制。
音频校正电路3是由中央微处理器CPU1经地址总线连接存贮器I31和译码器I32，译码器I32分别连接定时器CTC3计数器I33以及输出接口电路I34，中央微处理器CPU1经数据总线分别连接存贮器I31、定时器CTC3、计数器I33以及输出接口电路I34、CPU1的写入端控制定时器CTC3定时控制接于计数器I33的三态门I35的通断，让计数器I33对输入的音频脉冲信号进行采样计数，CPU1的读出端接存贮器I31和计数器I33读取存贮器I31内的频率数据和计数器I33的采样数据进行比较，确定存贮器I31内的标准音阶频率数据输出至接口电路I34，CPU1的中断信号端由定时器CTC3输出经非门I36接供。音频校正电路3的存贮器I31内存放数据是按十二平均律的标准音阶频率数据以及将包括各个标准音阶频率数据的频率区段数据，各相邻的频率区段数据之间部分重迭。音频校正电路3的中央微处理器CPU1内的数据比较是当第一次采样完后，CPU1从计数器I33读出采样频率数据与存贮器I31中按顺序读出的频率区段数据进行比较，确定采样频率数据对应的频率区段，并将该频率区段数据寄存在CPU1内，同时将该频率区段数据中的标准音阶频率数据读出送输出口;第二次采样完后，CPU1读取计数器I33的第二次采样频率数据与寄存在CPU1内的上次频率区段数据进行比较，若该采样频率数据属于寄存于CPU1中的频率区段，则CPU1把该频率区段数据内的标准音阶频率数据送输出口I34再进行第三次采样比较，否则CPU1就按顺序读取上述存贮器中I31的频率区段数据与第二次采样频率数据相比较，确定第二次采样频率数据对应的频率区段并将该频率区段数据寄存在CPU1内，作第三次采样频率数据的比较值，同时将该频率区段中的标准音阶频率数据读出送输出口I34;第三次、第四次一直下去都重复第二次采样、比较、寄存、输出的过程进行音频校正。
真音源控制电路4是由中央微处理器CPU2接锁存器IC41和可编程只读存器EPROM进行程序指令数据交换，CPU2输出地址信号和读写信号经译码器IC40译码输出端分别接音色选择开关矩阵电路I41、节奏类型开关矩阵电路I42、音频校正电路3的输出口电路I34输出端的三态门电路Q41、Q42、Q43的使能端，使音色代码、音阶代码、节奏代码分别经上述三态门输入至数据总线P0供CPU2采样;CPU2从数据总线P0上分别采样音色代码、音阶代码后，先后译码成对应的音色段地址码、音阶位地址码输出至数据总线P0上，CPU2输出地址码经译码器IC40译码输出选通锁存器IC44使数据总线P0上的音色段地址码经锁存器IC44输出至真音源电路I52的段地址端口。CPU2输出一个脉冲信号控制双脉冲发生器I02发出双脉冲信号至真音源电路I52的控制端，使其停止原音阶调用、准备下次调音阶数据，CPU2输出地址码经译码器IC40译码输出选通锁存器IC43，数据总线P0上的音阶位地址码经锁存器IC43输至真音源电路I52的位地址端口，使真音源电路I52发出对应的乐音信号;CPU2从数据总线P0上采样节奏类型代码译码成对应的节奏数据组寄存在其内部寄存器中，当超低频脉冲发生器I03输出脉冲信号至CPU2的中断端TNTO后，CPU2输出一个脉冲信号控制双脉冲发生器I01发出双脉冲信号至真音源电路I51的控制端，使其停止原节奏的鼓点调用、准备下次调节奏鼓点数据，CPU2输出的地址码经译码器IC40译码输出选通锁存器IC42，CPU2输出寄存在其内部的节奏数据组中的一个数据至数据总线P0上，经锁存器IC42输至真音源电路I51的地址端口，使其发出对应的鼓点节奏音信号。真音源控制电路4中所选用的锁存器IC42和IC43可以是三态门电路。
真音源电路5是由数据总线和地址数据总线连接语音处理电路IC51和存贮器IC52进行数据交换，真音源控制电路4输出的指令信号至语音处理电路IC51读出存贮器IC52中存放的真实乐器演奏的音乐数据，经语音处理电路IC51的数模转换输出音乐信号。在语音处理电路IC51的控制端接有状态选择电路IC53。真音源电路5中的语音处理电路IC51是由时钟单元CTC5控制自适应增量控制单元ADM5对录入或读出数据进行分解、量化，时钟单元CTC5同时控制地址计数、变址、终止单元，时间数据和地址数据经存贮器ROM的接口I/O与外接存贮器IC52交换数据，读出数据经数模转换及宽带滤波单元输出，时钟单元CTC5输入连接接口单元I/O。
本发明声控电脑伴奏机用音频校正电路的中央微处理器对人们歌声频率信号进行快速准确的采样校正，只输出标准音阶频率，克服了目前声控伴奏机所出现的串音现象，用带有中央微处理器的控制电路控制真音源电路，能快速准确地按歌声频率校正后的信号要求调出存放在真音源电路中的各种真实乐器演奏的音乐信号，克服了模拟音源的音色不真实感，大大地提高了声控伴奏机的伴奏效果它可随意选择或组合输出按歌声变化的各种真实乐器演奏的主弦音和弦以及节奏鼓点、板、钗等音，它具有音域范围宽、音色丰富且真实，能发出多种花样的伴奏音乐，它基本上是采用大规模集成电路，不需调试，能大大提高生产效率，便于大批量生产。它适用于专业表演、歌舞厅伴奏以及单位和个人作为学唱和娱乐的专用电子乐器，具有优于卡拉OK的功能。
图1是本发明电路原理2是基频分选电路1电路原理3是倍频电路2电路原理4是音频校正电路3电路原理5是真音源控制电路4电路原理6是真音源电路5电路原理7是CPU1的程序框8是CPU2的程序框图下面结合附图对本发明作进一步详细的说明本发明声控电脑伴奏机如图1所示，它是由声传感器MC接收人们的歌声信号后，一路送混响电路6放出歌声，另一路经基频分选电路1、倍频电路2、音频校正电路3、真音源控制电路4、真音源电路5进行歌声信号分选倍频和对输入音频信号校正调出真音源电路5中的音乐信号输至混响电路6推动扬声器工作。
基频分选电路1如图2所示歌声信号由声传感器M输入后，经电容C1耦合至反相交流放大器IC1a放大，放大后信号一路经C3送至混响电路6的对比控制器再经前置放大和功率放大推动扬声器发出歌声，另一路经电阻R8送至带通放大器IC16，滤除其它高次谐波频率信号后，送至比较器IC1c，选出其基频信号fo即可得到峰值为电源电压的基频脉冲信号fo输入至倍频电路2。
倍频电路2如图3所示，它是为了减短采样计数的时间，提高歌声与乐音的响应速度，如本发明设计响应速度为1/32秒，故采样时间为1/64秒，所以需对歌声频率信号进行倍频，选用64倍频。在图2电路中，采用锁相环频率合成技术，将计数器IC22作为分频器，对输入的基频脉冲信号fo进行64分频插入在锁相环IC23的压控振荡器的输出端与相位比较器的输入端之间，锁相环IC23即可对输入的基频信号fo的频率进行准确的64倍频，从而在其输出端得到64倍fo的音频脉冲信号Fo。输入至音频校正电路3。
本实施例采用CPU1和PU2分别作音频校正电路3和真音源控制电路4的控制。音频校正电路3如图4所示它是由中央处理器CPU1、存贮器I31、译码器I32、定时器CTC3、计数器I33输出接口电路I34、三态门I35、非门I36构成三态门I35输入端接倍频电路2输出的音频脉冲信号Fo。声控电脑伴奏机对歌唱者的歌声信号经过采样、分选倍频后得到频脉冲信号Fo，该信号输入至三态门I35，中央处理器CPU1在复位或开机后将时间常数送往定时器CTC3，同时对计数器I33进行清零，然后启动定时器CTC3开始定时，定时器CTC3输出低电平使三态门I35导通，此时音频脉冲信号Fo输入至计数器I33进行计数，定时器CTC3设定时间到，则它输出高电平使三态门I35关断，停止计数器I33对音频脉冲信号Fo的计数，同时定时器CTC3经非门I36向CPU1发出(中断信号)时间到信号，CPU1响应此信号后，从计数器I33读出计数值。至此在CPU1的控制下完成一次采样。存贮器I31采用只读存贮器EPOM，当然也可用其它形式的存贮器。在存贮器I31中存放有按12平均率的标准音阶频率数据，以及将包括各个标准阶频率数据也存贮在存贮器I31中，且各相邻的频率区段数据之间部分重叠。CPU1经译码器I32读出计数器I33中的采样计数值和存贮器I31(EPROM)数据区中的标准音阶频率数据和频率区段数据按顺序进行比较，确定采样计数值落在某个频率区段数据区中，并将该频率区段数据寄存在CPU1内寄存器中同时将该区段中的标准音阶频率数据送输出口电路I34(高四位送口1低四位送口2)，同时CPU1启动定时器CTC3开始下一次采样，输出标准音阶频率数据经接口电路I34向真音源控制电路4输入，使真音源电路5发出对应的乐音信号，经混响电路6推动扬声器发出音乐。完成上述采样比较读出标准音阶频率后，CPU1对第二次采样的数据的处理是先将读出的第二次采样数据与上次(第一次)所选定的保存在CPU1内寄存器中的频率区段数据进行比较确定若第二次采样数据超出上次寄存的频率区段数据，则按顺序读出存贮器I31中的其它频率数据进行比较，以确定第二次采样数据对应的频率区段数据，并将该频率区段数据寄存在寄存器中，读出该区段内的标准音阶频率送输出口I34输出;若第二次采样频率数据仍落在第一次寄存的频率区段数据中，则仍将第一次标准音阶频率送输出口I34输出，第三次采样比较仍重复第二次的过程，这样一直下去，就完成了频率校正，只发出标准音阶频率信号。
本发明音频校正电路3是用地址总线和数据总线连接CPU1和存贮器I31译码器I32定时器CTC3，计数器I33输出接口电路I34。定时器CTC3输出端接非门I36控制CPU1的INT端(中断请求)，定时器CTC3控制接于计数器I33输入端的三态门I35，如图3所示。
音频校正过程是首先在存贮器I31EPROM中存入根据十二平均律表所确定的标准音阶频率数据，以及把每个标准音阶频率包括在一个频率区段的上限和下限频率数据存入存贮器中。例如发B音的频率区段数据是119HZ-129HZ，标准音阶频率为123HZ，这三个频率数据构成一个上限129HZ、下限119HZ，其中123HZ是处于上下限之中。同样，发C音的频率区段是下限125HZ、上限137HZ、上下限之中的标准音阶频率是131HZ，发＃C音的下限133HZ、上限145HZ，上下限之中的标准音阶频率是139HZ等等。把十二平均律标准音阶频率数据划在若干上述频率区段数据之中。一般来说存在存贮器I31中的每个频率区段的上下限频率数据只有三个即可，这样可减小存贮器I31的容量，每个频率区段的上下限频率数据是人为设定的，但有一个原则是每个相邻频率区段数据有部分重迭，如上述发C音的上限137HZ大于发＃C音的下限133HZ，而发C音的下限125HZ小于发B音的上限129HZ等等，这样就在存贮器中存放有按频率大小顺序频率区段数据交错重迭的数据以及标准音阶频率数据。
启动中央处理器CPU1，用CPU1控制定时器CTC3进行定时采样，用CPU1进行读出采样数据和上述存贮器I31中的数据进行比较，第一次采样、比较、寄存、输出，第二次采样、比较、寄存、输出，等等。这种方法如上所述。以下用频率数据例说明，如第一次采样的歌声频率是128HZ，这是一这不标准音，CPU1读出后CPU1按顺序从存贮器I31中搜索频率区段数据逐个与128HZ进行比较，找出125HZ和137HZ的频率区段数据，调出该段中的标准音阶频率131HZ(C音)输出至音源电路，同时将125HZ和137HZ寄存在CPU1内寄存器中。若第二次采样频率数据是137HZ(因歌唱者发音不准确或者不稳定或者是电路产生的不稳定性使频率发生抖动、偏移)，这时CPU1读出计数器I33中的137HZ与CPU内寄存的125HZ和137HZ比较，比较结果137HZ仍属于该区段，CPU1仍调出131HZ(发音)送输出口I34，这样就消除了歌唱者发音不准确或者不稳定或者由电路产生的不稳定性而造成的频率抖动、偏移现象。只有当采样频率数据大于137HZ或者小于125HZ时，CPU1才按顺序读出存贮器I31中的数据与第二次采样频率数据相比较，若第二次采样频率数据小于125HZ则往小的方向搜索，若大于137HZ则往大的方向搜索，找到第二次采样频率数据属于的那个区段频率数据则将该区段上下限频率数据寄存在CPU1内以备下次比较之用，并调出相应的标准音阶频率数据输出。CPU1的程序框图如图8所示，CPU1对第二次以后采样的数据处理方法和第二次采样数据处理方法相同。上述CPU1读出存贮器I31中的频率区段数据的顺序可以是按频率分布由小到大或由大到小或按照先读出某设定的一个频率区段数据进行比较，若不属于该区段就按频率上限往上搜索，小于下限则往下搜索。从上述可知对于每个标准音阶频率本发明都允许歌唱者的发音有一定范围的误差并自动将误差校正输出标准音阶频率。如歌唱者发C音时是131HZ(标准音阶)允许的频率误差范围是125-137HZ。也就是说允许发C音时的不准确程度为137-125＝12HZ。要说明的一点是允许的不准确程度在不同音阶时有不同的值，音阶频率越高该值就越大，音阶频率越低该值就越小。频率重迭部分的大小与音阶频率有关、该值越大消除串音的能力越强重迭部分值越小消除串音能力越弱。
应该指出采样频率原则上为32HZ，是这样使用的，在一个周期内前半周期进行采样，后半周期进行数据处理。由于CPU1的处理速度快使得采样频率为非标准32HZ，前半周期(采样周期)为标准32HZ半周期，后半周期时间长短取决于CPU1的速度因此音频信号需经64倍频后才能进行采样，否则得不到正确的频率数值。采样频率太高采样的误差越大，太低则跟不上速度的要求。所以本发明选择了32HZ为采样频率是根据误差和速度两项指标来选定的。音频脉冲信号经音频校正电路3采样比较校正后，输出准音阶频率数据至真音源控制电路4。真音源控制电路4如图5所示，它是CPU2连接锁存器IC41和可编程只读存贮器EPROM进行程序指令数数据交换，在音色选择开关电路I41、节奏类型开关矩阵I42、音频校正电路3的I34输出端分别接有三态门电路Q41、Q42、Q43，用CPU2输出地址码经译码器IC40输出选通信号控制三态门Q41、Q42、Q43，用数据总线Po连接三态门Q41、Q42、Q43的输出端和CPU2以及锁存器IC42、IC43IC44，锁存器IC43输出端接真音源电路5的I52的位地址端口，锁存器IC44输出端接真音源电路5的I52的段地址端口，锁存器IC42输出端接真音源电路5的I51地址端口。锁存器IC42、IC43、IC44的选通信号由CPU2输出地址码经译码器IC40译码成选通信号提供，在CPU2的P17、P16输出端分别接双脉冲发生器I02、I01，分别经反相器输至真音源电路5的控制端，真音源电路5由存放节奏鼓点音数据(如鼓、板、钗等节奏音数据)的I51和存放标准音阶或复音或和弦音数据的I52构成。超低频脉冲发生器I03输出接CPU的中断端INTo。
真音源控制电路4的工作过程是开机或复位后，CPU2按顺序来回往复地采样音色选择代码和音频校正电路3输出的音频代码及节奏类型代码，并对采样结果做出相应的处理。
超低频脉冲发生器I03发出低频矩形脉冲送往CPU2的INTo端(中断请求端)，CPU2因无其它中断处理，故CPU2采样到INTo端有效时立即进入中断运行状态，在这个状态中CPU2将在P16端用软件办法产生一个正脉冲，该正脉冲输至双脉冲发生器I01产生两个负脉冲，再经反相后得到两个正脉冲，它输入至真音源电路的I51，关断原存鼓点乐声，同时准备发出下一鼓点声，然后CPU2输出地址码至译码器IC40译出选通信号送锁存器IC42以选通锁存器IC42，然后CPU2将寄存在CPU2内部寄存器中的节奏鼓点代码数据组中的一个数据输至数据总线Po上，Po上的数据通过锁存器IC42送经真音源电路的I51，真音源电路的I51接受此信号就发出新的鼓点声，同时CPU2返回中断。
CPU2对音色选择代码的采样和处理，CPU2发出地址信号和读RD信号至译码器IC40，译码器IC40译出的选通信号打开三态门Q41使音色选译代码输至数据总线Po上，CPU2从数据总线P。上读取此信号后，通过内部译码译成真音源电路I52的段地址码，然后输出地址码至译码器IC40译出选通信号使锁存器IC44被选通，输出段地址至数据总线P0，P0上的数据通过锁存器IC44送真音源电路I52的段地址端口，从而使真音源电路I52音色发生改变。CPU2对音频校正电路3输出的标准音阶编码的采样和处理CPU2发出地址信号和读RD信号至译码器IC40，译码器IC40译出的选通信号打开三态门Q43，使音阶编码输至数据总线P0上，CPU2从数据总线P0上读取信号，然后对音阶编码进行译码变换，找出对应于音阶编码的发音代码(偏移地址)并送往数据总线P0，并在P17端用软件方法产生一个正脉冲，该正脉冲输至双脉冲发生器I02产生两个负脉冲，经反相后，得到两个正脉冲，它输入至真音源电路I52关断原存音，准备发出下一音。然后输出WR信号和地址码至译码器IC40，译码器IC40译出的选通信号送锁存器IC43，使发音代码经数据总线P0和锁存器IC43送往真音源电路I52发出新的对应的音，完成上述工作后，锁存器IC43由选通状态返回锁存状态。
CPU2对节奏类型代码的采样和处理CPU2发出地址信号和读RD信号至译码器IC40，译码器IC40译出的选通信号打开三态门Q42使节奏类型代码输至数据总线P0上，CPU2从数据总线P0上读取信号，便完成对节奏类型代码的采样，CPU2将节奏类型代码译成对应的节奏数据组保存于CPU2内部寄存器中，至此CPU2就完成了对节奏类型的采样和处理。
节奏数据组中存多少个数据是由节奏类型决定的，比如四拍子，则有四个数据，三拍子则有3个数据，每个数据都代表本拍的鼓点类型，比如是大鼓还是钗等等，由于鼓点类型较少，所以真音源I51不需要大容量的存贮器，也即不需段地址，只用16个位地址就行，一般说来这16个位地址可以调出15种鼓点声(将其中一个地址作空输出)，这15种鼓点声可以经排列组合成非常丰富的节奏类型。
应该说明在真音源电路I51中只存放各种类型的鼓点声，并不存放节奏音，靠CPU2按不同的排列和组合依次调出不同的鼓点声而组成各种类型的节奏，比如，数据0001代表大鼓声、0002代表钗声，若选择三拍子、大鼓一钗一钗，那么在第一次INTo中断有效时CPU2将0001送真音源I51，调出大鼓声，发出“彭”(强)，在第二次INTo中断有效时，CPU2将0002送真音源电路的I51发出“钗”(弱)，第三次INTo中断有效时，CPU2将0002送真音源电路的I51发出“钗”(弱)…依次重复，这样真音源电路的I51就发出三拍子节奏音，彭钗钗、彭钗钗…。对应的节奏数据组是0001、0002、0002。CPU2的工作过程是音色选择代码的采样和处理、音阶编码的采样和处理…依次重复，若遇到INTo有效时，CPU2将中断以上工作立即进行中断处理。
从真音源电路的I51和I52中调出音阶或复音或和弦音数据信号，以及节奏鼓点、板、钗等数据信号，经数/模转换及宽带滤波器后输至混响电路6。
真音源电路5如图6所示，它的音乐发生方法是首先将各种乐器演奏的标准音阶或按节拍规律的各种节奏鼓、钗、板、钞锤等通过专用机如用CPU控制语音处理集成电路将各音阶数据信号存入存贮器中以备调用。存贮器采用只读存贮器EPROM。工作时在真音源控制电路4的输出指令控制下读出存放在存贮器中的各种乐器演奏的音阶数据和节拍节奏数据，经数/模转换后，连续输出所要求的各种乐器演奏的音阶或有节奏节拍的合成旋律乐信号，对于音乐的节奏节拍读出可以用两种方法实现，其一是按迪斯科、华尔兹等节奏存入EPROM中，用真音源控制电路4的程序指令按时间顺序读出，即可形成有节拍有节奏的音乐信号;其二是在EPROM中存入单个打击乐音阶。如鼓点、板、钗，用真音源控制电路4的程序指令按时间顺序和地址计数指令读出EPROM中的单个打击乐音阶，组合构成有节奏节拍的音乐信号。这种方法处理的优点在于可以减少EPROM的存贮容量。
真音源电路5如图6所示。本发明真音源电路5是由状态选择电路IC53语音处理电路IC51、存贮器IC52构成。状态选择电路IC53是由录放音选择电路、自动模式选择电路、停止按钮Kc及复位按钮KD构成。如图6所示。它们是分别接语音处理电路IC51的控制端，用脉冲信号改变IC51的工作状态。在语音处理电路IC51的输入端接信号输入拾音器MIC，也可以是线路内录输入，但信号输入应该是用录入专用机，如CPU编程读入，录放音选择电路是由开关KA串接与非门和单稳触发器输出稳定脉冲信号构成，自动模式选择电路是由开关Kg串接与非门和单稳触发器输出稳定脉冲信号构成。在每一个状态选择电路中都接与非门和单稳触发器输出稳定脉冲信号构成。在每一个状态选择电路中都接有信号指示灯L，如图6所示，L2、L1分别指示按键KA、KB是否与所要求工况相符，否则再按一次，否则再按一次，复位按钮KD即清零之用。语音处理电路IC51是由时钟单元CTC5接口I/O、自适应增量控制单元ADM5、地址计数器、终止电址寄存、变址寄存器、数/模转换及宽带滤波以及存贮器一ROM的接口I/O构成。如图6所示，它可采用大规模集成电路构成。数据录入是信号输入后，经内部的ADM自适应增量控制和分解合成，通过ROM的接口I/O转出至外部存贮器IC52(EPROM)存贮起来，上述ADM工作过程是严格在时钟CTC5控制下进行，与此同时，地址计数终址、变址在时钟单元CTC5控制下也在为外接存贮器IC52(EPROM)中的每一段地址作存入量的计数，这种计数时间的长短直接与外接存贮器IC52EPROM的容量及一次录入的时间长短等有关。对于信号要分段记录的情况则需按一次Kc暂停，再录便是下一区段内，地址计数便重新从新存贮处开始计数。语音处理电路IC51与外接存贮器IC52之间用并行数据总线和地址数据总线连接。在记录过程中D0-D7的并行数据与A0-A14地址数据均根据录入信号所分解的数据不断地往IC52(EPROM)送出。本发明采用一组EPROM存放各种真实乐器演奏的标准音阶数据的I52，另一组EPROM存放节奏鼓点(如鼓、板钗)数据的I51组成。这样便组成了录入的全部过程。每次重新录音以前，均应按一次KD按钮进行清零。放音过程是首先进行状态选择。按KA按钮，使灯L2熄灭，进入放音等待状态，这时真音源控制电路4输出音色的段地址码和位地址码以节奏鼓点地址码经IC51的接口电路I/O输入指令数据给存贮器IC52，语音处理电路IC51接收指令后由时钟单元CTC5按指令给ADM5一路指令由时钟控制地址码转ROM接口I/O输出从IC52存贮器EPROM中调出相应的标准音阶数据。这样根据程序发出的指令连续不断地根据节拍规律出现选定音乐的一连串音阶，组成有规律的旋律音。同理节奏的调出方式也是由真音源控制电路4输出的指令根据所选用的区段内存的如1/4拍、2/4拍……鼓点节奏数据调出构成，所调节奏在录放音片内的过程与上述音乐的调出过程相同，存贮器IC52采用可编程只读存贮器EPROM。本发明采用四块1M的芯片并联。EPROM内存数据库可用专用机进行批量复制。在语音处理电路IC51输出与存贮器IC52EPROM之间还接有锁存器和译码器是供选择EPOM内数据库区段之用，如图6所示，按指令要求调出的数据经IC51内ADM合成后，经数/模转换再经宽带滤波器后，输出至混响电路6。混响电路6是由对比度控制器前置放大电路、功率放大电路构成。歌声信号和音乐信号输至对比度控制器后经前置放大电路放大，再经功率放大电路进行功率放大推动扬声器工作，发出音色丰富多彩的伴奏乐音和歌声。
权利要求
1.一种声控电脑伴奏机，它包括基频分选电路(1)和倍频电路(2)选出歌声信号的基频信号fo并倍频后输出音频脉冲信号Fo，以及混响电路(6)接收音乐信号和歌声信号推动扬声器工作，其特征是音频校正电路(3)接收倍频电路(2)输出的音频脉冲信号Fo，用中央微处理器CPU在程序控制下进行音频校正，输出标准音阶频率数据至真音源控制电路(4)；真音源控制电路(4)接收音频校正电路(3)输出的标准音阶频率数据，用中央微处理器CPU在程序控制下输出音色段地址码和音阶位地址码以及节奏鼓点信号至混响电路(6)；真音源电路(5)是由语音处理电路接存贮器构成。
2.根据权利要求1所述伴奏机，其特征在于音频校正电路(3)和真音源控制电路(4)是共用一个中央微处理器CPU进行控制或者是分别用中央微处理器CPU1和CPU2进行控制。
3.根据权利要求1所述声控电脑伴奏机，其特征在于音频校正电路(3)是由中央微处理器CPU1经地址总线连接存贮器I31、和译码器I32，译码器I32分别连接定时器CTC3计数器I33以及输出接口电路I34，中央微处理器CPU1经数据总线分别连接存贮器I31、定时器CTC3、计数器I33以及输出接口电路I34、CPU1的写入端控制定时器CTC3定时控制接于计数器I33的三态门I35的通断，让计数器I33对输入的音频脉冲信号进行采样计数，CPU1的读出端接存贮器I31和计数器I33读取存贮器I31内的频率数据和计数器I33的采样数据进行比较，确定存贮器I31内的标准音阶频率数据输出至接口电路I34，CPU1的中断信号端由定时器CTC3输出经非门I36接供。
4.根据权利要求3所述的伴奏机，其特征在于音频校正电路(3)的存贮器I31内存放数据是按十二平均律的标准音阶频率数据以及将包括各个标准音阶频率数据的频率区段数据，各相邻的频率区段数据之间部分重迭。
5.根据权利要求3所述的伴奏机，其特征在于音频校正电路(3)的中央微处理器CPU1内的数据比较是当第一次采样完后，CPU1从计数器I33读出采样频率数据与存贮器I31中按顺序读出的频率区段数据进行比较，确定采样频率数据对应的频率区段，并将该频率区段数据寄存在CPU1内，同时将该频率区段数据中的标准音阶频率数据读出送输出口;第二次采样完后，CPU1读取计数器I33的第二次采样频率数据与寄存在CPU1内的上次频率区段数据进行比较，若该采样频率数据属于寄存于CPU1中的频率区段，则CPU1把该频率区段数据内的标准音阶频率数据送输出口I34再进行第三次采样比较，否则CPU1就按顺序读取上述存贮器中I31的频率区段数据与第二次采样频率数据相比较，确定第二次采样频率数据对应的频率区段并将该频率区段数据寄存在CPU1内，作第三次采样频率数据的比较值，同时将该频率区段中的标准音阶频率数据读出送输出口I34;第三次、第四次一直下去都重复第二次采样、比较、寄存、输出的过程进行音频校正。
6.根据权利要求1所述伴奏机，其特征在于真音源控制电路(4)是由中央微处理器CPU2接锁存器IC41和可编程只读存贮器EPROM进行程序指令数据交换，CPU2输出地址信号和读写信号经译码器IC40译码输出端分别接于音色选择开关矩阵电路I41、节奏类型开关矩阵电路I42音频校正电路(3)的输出口电路I34、输出端的三态门电路Q41、Q42、Q43的使能端，使音色代码、音阶代码分别经上述三态门输入至数据总线P。供CPU2采样;CPU2从数据总线P0上分别采样音色代码、音阶代码后，先后译码成对应的音色段地址码、音阶位地址码输出至数据总线P0上CPU2输出地址码经译码器IC40译码输出选通锁存器IC44使数据总线P0上的音色段地址码经锁存器IC44输至真音源电路I52的段地址端口。CPU2输出一个脉冲信号控制双脉冲发生器I02发出双脉冲信号至真音源电路I52的控制端，使其停止原音阶调用，准备下次调音阶数据，CPU2输出地址码经译码器IC40译码输出选通锁存器IC43，数据总线P0上的音阶位地址码经锁存器IC43输至真音源电路I52的位地址端口，使真音源电路I52发出对应的乐音信号;CPU2从数据总线P0上采样节奏类型代码译码成对应的节奏数据组寄存在其内部寄存器中，当超低频脉冲发生器I03输出脉冲信号至CPU2的中断端TMT后，CPU2输出一个脉冲信号控制双脉冲发生器I01发出双脉冲信号至真音源电路I51的控制端，使其停止原节奏的鼓点调用准备下次调节奏鼓点数据，CPU2输出的地址码经译码器IC40译码输出选通锁存器IC42、CPU2输出寄存在其内部的节奏数据组中的一个数据至数据总线P0上，经锁存器IC42输至真音源电路I51的地址端口，使其发出对应的鼓点节奏音信号。
7.根据权利要求6所述伴奏机，其特征在于其音源控制电路(4)中所选用的锁存器IC42和IC43可以是三态门电路。
8.根据权利要求1所述伴奏机，其特征在于真音源电路(5)是由数据总线和地址数据总线连接语音处理电路IC51和存贮器IC52进行数据交换，真音源控制电路(4)输出的指令信号至语音处理电路IC51读出存贮器IC52中存放的真实乐器演奏的音乐数据，经语音处理电路IC51的数模转换输出音乐信号。在语音处理电路IC51的控制端接有状态选择电路IC53。
9.根据权利要求8所述伴奏机，其特征在于真音源电路(5)中的语音处理电路IC51是由时钟单元CTC5控制自适应增量控制单元ADM5对录入或读出数据进行分解、量化，时钟单元CTC5同时控制地址计数、变址、终止单元，时间数据和地址数据经存贮器ROM的接口I/O与外接存贮器IC52交换数据，读出数据经数模转换及宽带滤波单元输出，时钟单元CTC5输入连接接口单元I/O。
全文摘要
本发明属于电子乐器技术领域，它是一种能随人们歌声变化而发出各种真实乐器演奏声的声控电脑伴奏机。它是由基频分选电路倍频电路、音频校正电路、真音源电路以及混响电路构成，它克服以往声控伴奏机的串音现象和音乐不真实感，大大地提高了声控电动伴奏机的伴奏效果，它采用CPU技术进行音频校正和控制录入真实乐器声的真音源电路，具有响应速度快、音乐伴奏花样多，电路集成度高而简单，适用于专业表演和个人娱乐。
文档编号G10H1/36GK1077045SQ9311060
公开日1993年10月6日 申请日期1993年3月6日 优先权日1993年3月6日
发明者伍尚魁 申请人:湘潭市新产品开发研究所