CN2520525Y - 卡拉ok系统专用音乐控制芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型卡拉OK系统专用音乐控制芯片,其特点是,包括:一并行接口,与卡拉OK系统的主CPU双向连接;一I/O和A/D输入口,连接话筒接入电路和其他逻辑输入输出;一时钟电路,输出时钟脉冲到中央处理器;一定时器电路;一中央处理器,其与并行接口、I/O和A/D输入口、定时器电路双向连接;一逻辑译码电路,其输入端与中央处理器的输出信号连接,输出端分别与并行接口、I/O和A/D输入口连接;一MPU－401接口;一RAM片内随机存贮器,与中央处理器双向连接;一ROM片内固化的存贮器,其与中央处理器双向连接。能自动分析不同的通道信息和时间信息,将重复的信息转变成各个通道共享的单一信息,可将压缩率提高50%以上,大大减低了存贮介质的成本,提高了歌曲的装载容量。

Description

卡拉OK系统专用音乐控制芯片

技术领域

本实用新型涉及卡拉OK系统专用音乐控制芯片。

背景技术

卡拉OK系统是众所周知的一种娱乐系统，该系统有不同的结构组成方式，一般可将大容量的系统划分成如下两类：

1)采用网络下传图像和音乐，采用点歌器上送“点歌请求”的系统，该系统需设置一个中央控制机以协调和回应各播放点的请点。

2)采用数字压缩技术将音乐和图像先行压缩，并存放在光盘、CDROM、ROM等介质中，用单一的一台机器布置在一个播放点的卡拉OK系统。

由于第(2)类系统采用了数字压缩技术，减少了存贮成本和传输失真，因此在市场上越来越受到欢迎。

第(2)类系统中普遍应用了MIDI(Music Instruments Digital Interface)的技术标准来处理音乐，可以将4分钟左右的一首歌曲压缩成40KB左右的标准MIDI文件。目前市场上的第(2)类卡拉OK系统均采用一个控制器MCU对另一个(或几颗集成电路组成一套)MIDI音源发生器进行控制，将存储介质中的文件读入MCU，按MIDI标准解释后送入音源发生器产生音乐，配合图像和歌词(由另外控制器控制)组成一台卡拉OK系统。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有的卡拉OK音乐控制芯片的缺点，而提出的一种在第二类系统的基础上进行改进，使综合了并行通讯、歌曲播放、话筒输入的评分、歌词与乐曲的同步和MMD压缩解压法的卡拉OK系统专用音乐控制芯片。

本实用新型的目的是这样实现的：卡拉OK系统专用音乐控制芯片，其特征在于，包括

一并行接口，负责与主控CPU的并行通讯，其与卡拉OK系统的主CPU双向连接；

一输入/输出和模/数转换(I/O和A/D)输入口，连接话筒接入电路和其他逻辑输入输出；

一时钟电路，输出时钟脉冲到中央处理器；

一定时器电路；

一中央处理器，该中央处理器负责解压和数据控制，其与并行接口、输入/输出和模/数转换(I/O和A/D)输入口、定时器电路双向连接；

一逻辑译码电路，其输入端与中央处理器的输出信号连接，输出端分别与并行接口、输入/输出和模/数转换(I/O和A/D)输入口连接；

一双向并行(MPU-401)接口，与中央处理器双向连接，其输入端连接逻辑译码电路的输出信号，其输出端并与卡拉OK系统的音源发生器连接；

一片内随机存贮器(RAM)，与中央处理器双向连接；

一片内固化的存贮器(ROM)，用于存放控制和解压软件，其与中央处理器双向连接。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，能自动分析不同的通道信息和时间信息，将重复的转变成各个通道共享的单一信息，最后对一个MMD压缩文件进行解压，可以将压缩率提高50％以上，对于一台装有壹万首左右的卡拉OK播放机，大大减低了存贮介质的成本，提高了歌曲的装载容量。

附图说明

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1是本实用新型的电路方框图。

图2是本实用新型的芯片外形引脚结构示意图。

图3是本实用新型用于卡拉OK产品的结构框图。

图4是本实用新型的工作流程示意图。

具体实施方式

本实用新型主要是对声音子系统进行处理的控制器。它的主要功能是：(1)与主CPU进行通讯。(2)用MMD解压法实时解压，形成标准MIDI文件后播放乐曲。(3)话筒语音输入与音乐比较后进行评分。(4)歌词与乐曲的同步补偿。通过MPU-401标准接口控制音源发生器播放乐曲。

请参阅图1，本实用新型卡拉OK系统专用音乐控制芯片1，包括：

一并行接口11，负责与主控CPU的并行通讯，其与卡拉OK系统的主CPU2双向连接；

一I/O和A/D输入口12，连接话筒接入电路3和其他逻辑输入4；

一时钟电路13，输出时钟脉冲到中央处理器15；

一定时器电路14；

一中央处理器15，该中央处理器负责解压和数据控制，其与并行接口11、I/O和A/D输入口12、定时器电路14双向连接；

一逻辑译码电路16，其输入端与中央处理器的输出信号连接，输出端分别与并行接口11、I/O和A/D输入口12连接；

一MPU-401接口17，与中央处理器15双向连接。MPU401是一个国际标准的MIDI接口。其输入端连接逻辑译码电路1 6的输出信号，其输出端并与卡拉OK系统的音源发生器5连接；

一RAM片内随机存贮器18，与中央处理器15双向连接；

一ROM片内固化的存贮器19，用于存放控制和解压软件，其与中央处理器15双向连接。

本实用新型直接用I/O口构造了并行接口，该接口由两个单向口组成，分别称为下传接口和上传接口，它们的时序是相同的，当发送方发送数据时，先将数据送出，拉低REQ(请求发送电平)，接收方以查询或中断方式检测到REQ的低电平，立即读入数据，并拉低ACK，通知发送方数据已被读取，发送方随后拉高REQ，并测试ACK(答复信号)的电平，直到接收方拉高了ACK，一幀数据传送结束，并为下一幀数据的传送做好了准备。

本实用新型的产品外形如图2所示，其各引脚如下表所示：

功能分组	引脚名	脚号	功能描述
				MPU-401接口	MPU-401 D0-D7	57-64	MPU-401接口的数据线
MPU_A0	65	MPU-400接口的地址线
			MPU-401 CS		2	MPU-401接口的片选
MPU-401 RD	3	MPU-402接口的读信号
			MPU-401 WR		4	MPU-403接口的写信号
主控CPU接口	DA0-DA7	22-29					并行接口下传数据线
			Host_ACK	44	并行接口下传请求信号
	Slave_REQ	43				并行接口下传回复信号
			DB0-DB7	30-37	并行接口上传数据线
	Host_REQ	42				并行接口上传回复信号
			Slave_ACK	41	并行接口上传请求信号
	话筒输入接口	MIC_In1				49	话筒输入信号1
MIC_In2			48	话筒输入信号2
		AVref			50	ADC参考电压
输入/输出接口			P0-P7	8-11，17，18，20，21			输入/输出口，保留
	其它	Vcc，Vdd1，Vdd2			16，12，53	电源
Vss1，Vss2			13，52	地
		Xin			15	振荡输入
Xout			14	振荡输出
		NC				悬空空脚
RESET			19	复位输入

请参阅图3，这是本实用新型用于卡拉OK产品的实施例的结构框图。该卡拉OK产品包括VFD显示屏41、键盘42、遥控接收器43、主控CPU44、话筒输入电路45、本实用新型音乐控制芯片1、Mask ROM46、I/O接口47、解码器48、视频编码器49、第一DRAM51、第一ROM50、音源发生器52、DAC(数模转换器)53、第二DRAM55、第二ROM54，主控CPU44的输入端与VFD显示屏41、键盘42、遥控接收器43的输出信号连接，与音乐控制芯片1双向连接，其输出端并与解码器48的输入端连接；解码器48合并与Mask ROM46、第一DRAM51、第一ROM50双向连接，其输出端并与视频编码器49连接；本实用新型音乐控制芯片1的输入端与话筒输入电路45连接，与I/O接口47双向连接，其输出端与音源发生器52的输入端连接；音源发生器52的输出端与DAC53的输入端连接，其并与第二DRAM55、第二ROM54双向连接。

请配合参见图4，使用了本实用新型芯片后的卡拉OK机的工作原理是：主控CPU通过并行口传送命令和数据给本实用新型芯片1区分出命令和数据块，将数据块存放在数据缓冲区中，将命令存放在命令队列中，再按先进先出原则，解释不同的命令，按不同的命令执行不同的功能子程序，完成不同的功能。其流程如下：

上电复位后，本实用新型芯片进行系统初始化：清零所有的寄存器，分配I/O口并根据不同的作用分别设置为输入、输出口，设置相应的状态标志。

对音乐发生器进行初始化：通过双向并行接口MPU-401送入复位命令，关闭所有的发音通道，设置初始的总音量值、八度音高值，选定数字输出口的格式。完成任务后进入主循环程序。

进入主循环程序后，通过与主机的通信口接受命令，若没有主机发过来的命令，就循环测试，等待主机的命令；若测试到有主机发过来的命令，读入该命令并答复主机，可以发送下一个命令，随后进入命令解释程序。

经解释不同的命令并转相应的处理，这些处理是：

(1)播放当前歌曲：

建立数据缓冲区，为接下来将接受的大量歌曲数据作准备；

设置定时器内容并打开该定时器，设定节拍；

清零评分寄存器，为歌唱者演唱水准评分作准备；

建立播放状态标志，使定时处理子程序能够不断发送音乐数据。

(2)接收播放数据：

播放是一个较长的、连续的和实时的过程，需要不断实时接受到大量歌曲数据并将数据送入缓冲区。

调用MMD实时解压子程序，对数据缓冲区1中的数据解算后，送入到数据缓冲区2中，准备给定时处理子程序使用。

(3)改变播放参数：

播放时允许调整播放速度的快慢，这是通过调整定时器的定时常数实现的；

播放时允许调整音高，这是通过调整数据缓冲区中的每个发音数据的音高参数实现的；

播放时允许调整音量，这是通过调整音源芯片中的音量参数实现的；

微调歌词同步，因为主控CPU与本实用新型使用的是不同的时钟，长时间运行后会出现感觉得到的不同步现象，需要接受同步命令加以校准，校准是通过改变定时器的参数实现的。

(4)查询状态：

查询命令主要是评分查询和工作状态查询；可以通过读取相应的评分寄存器单元和工作状态寄存器单元获得。

将查询到的相关状态参数回传给主控CPU。

(5)停止播放：

复位音源IC；

复位播放状态标志；

复位定时器。该定时处理子程序主要是为播放中的MIDI音乐定时、定节奏，并按节奏将数据缓冲区中的发音数据传送给音源芯片。当定时处理子程序判断出播放状态标志为“1”时，按节奏传送发音数据，并读入话筒输入信号，与主旋律的发音数据比较后送入评分寄存器，其中唱准的分数加“1”，没唱准的分数加“0”。当判断出播放状态标志为“0”时，立即返回。

本实用新型是专为MIDI卡拉OK系统设计的，应用在MPEG2(DVD)的卡拉OK系统中，可以得到高质量的运动图象和MIDI音乐，配合同步显示的歌曲唱词，组成完整的一套卡拉OK系统。由于图象和音乐都采用了数字压缩，存储图象和音乐的成本很低，一张DVD的碟片可以存放几万首歌曲和1个半小时高质量的运动图象。

本实用新型也可以应用在低端的卡拉OK系统中，用MPEG1的图象和低成本的音源发生器。因为本实用新型采用MPU-401标准接口控制音源发生器，符合MPU-401标准的音源发生器均能正常工作，大大提高了系统应用的灵活性。

Claims (1)

1、卡拉OK系统专用音乐控制芯片，其特征在于，包括

一并行接口，负责与主控CPU的并行通讯，其与卡拉OK系统的主CPU双向连接；

一输入/输出和模/数转换输入口，连接话筒接入电路和其他逻辑输入输出；

一时钟电路，输出时钟脉冲到中央处理器；

一定时器电路；

一中央处理器，该中央处理器负责解压和数据控制，其与并行接口、输入/输出和模/数转换输入口、定时器电路双向连接；

一逻辑译码电路，其输入端与中央处理器的输出信号连接，输出端分别与并行接口、输入/输出和模/数转换输入口连接；

一双向并行接口，与中央处理器双向连接，其输入端连接逻辑译码电路的输出信号，其输出端并与卡拉OK系统的音源发生器连接；

一片内随机存贮器，与中央处理器双向连接；

一片内固化的存贮器，其与中央处理器双向连接。

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