简易电子琴设计与实现.doc
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1、 简易电子琴设计与实现一、概 述1。1 课题设计目的及其意义单片机(单片微型计算机)是大规模集成电路技术发展的产物,具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠等特点。单片机的应用相当广泛,从平常的家用电器到航空航天系统和国防军事、尖端武器都能找到它的身影。因此,单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。随着社会的发展进步,人们的生活水平也逐步提高,音乐已经成为了我们生活中很重要的一部分,在工作和学习之余,欣赏音乐不仅使身心得到放松,同时也提高人们的精神品质和个人素养.当代,爱好音乐的年轻人越来越多,也有不少人自己练习弹奏乐器,作为业余爱好和一种放松的手段,鉴于一些乐器学习难度大
2、需花费太多精力,且其价格太过于高昂,使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法,而电子琴又是一种新型的键盘乐器,它是现代电子科技与音乐结合的产物,价格相对便宜,能够满足一般爱好者的需求,因此,在现代音乐中扮演着重要的角色。 故简易电子琴的研制具有一定的社会意义。1。2 课题设计的任务与主要内容本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简单的电子琴.以单片机作为主控核心,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有16个按键和扬声器。定时器按设置的定时参数产生中断,由于定时参数不同,就会发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出不同音调。
3、先根据要求设计硬件电路和编写相应的程序,然后进行仿真调试,最后细心焊接硬件电路图,将程序烤入芯片中,最终达到设计目的。本系统运行稳定,其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高等,具有一定的实用和参考价值。具体实现的功能:按下音符键可以发出相应的音符。二、基本组成和原理 2.1 音乐相关知识在人类还没有产生语言时,就已经知道利用声音的高低、强弱等来表达自己的思想和感情。声带、琴弦等物体振动时会发出声波,声波通过空气传播进入人耳,人们就听到了声音。声音有噪音和乐音之分振动有规律的声音是乐音,音乐中所用的声音主要是乐音。 乐音听起来有的高、有的低,这就叫做音高。音高是由发声物体振
4、动频率的高低决定的,频率高声音就高,频率低声音就低。音持续时间的长短即时值,一般用拍数表示。休止符表示暂停发音。一首音乐是由许多不同的音符组成的,而每个音符对应着不同的频率,这样就可以利用不同的频率组合,加以拍数对应的延时,构成音乐。如果单片机要自己播放音乐就必须考虑到节拍的设置。对于AT80C51而言要产生一定频率的方波一般是先将某口线输出高电平,延迟一段时间后再输出低电平.通过改变延迟时间可以改变单片机的输出频率。单片机的延时主要有两种方式,即软件延时和使用定时/计数器延时。其中软件延时不是很精确,而电子琴电路由于每个音符的频率值要求比较严格,因此我们选用定时/计数器延时.由于本课程设计是
5、由用户通过键盘输入弹奏乐曲的,所以节拍由用户掌握,不由程序控制。因此,我们只需弄清楚音乐中的音符和对应的频率,利用单片机的定时/计数器来产生方波频率信号即可.要产生相应的音频脉冲,只需要计算出某音频的周期,再除以2.利用计数器计时半周期,计满时使P2.0反向,然后重复计时再反向.本例中,单片机工作在12MHz时钟,使用定时器/计数器T0,工作模式为1,改变计数初值TH0、TL0就可产生不同频率的脉冲信号.例如低3MI音,频率为330Hz,其周期T=1/f=1/330=3030us,计数值N=3030/2=1515,所以每计数1515次P2.0反向。计数初值T=65536-N=64021。C调的
6、各音符频率与计数值T的对照表如表1所示.表1 C调各音符频率与计数值T对照表音符频率(HZ)简谱码(T值)音符频率(HZ)简谱码(T值)低 1 DO26263628 4 FA74064860# 1 DO#27763731中 5 SO78464898低 2 RE29463853 5 SO#83164934 2 RE#31163928中 6 LA88064968低 3 M33064021# 693264994低 4 FA34964103中 7 SI98865030# 4 FA37064185高 1 DO104665058低 5 SO39264260 1 DO#110965085# 5 SO#415
7、64331高 2 RE117565110低 6 LA44064400 2 RE#124565134 646664463高 3 M131865157低 7 SI49464524高 4 FA139765178中1 DO52364580 4 FA148065198# 1 DO55464633高 5 SO156865217中 2 RE58764684# 5 SO166165235# 2 RE#62264732高 6 LA176065252中 3 M65964777 6186565268中 4 FA69864820高 7 SI1967652832。2 简易电子琴基本原理及其框图1、 基本思想: 简易的电
8、子琴系统主要是采用AT89C51单片机,单片机工作于12MHZ的时钟频率,使用其定时/计数器T0,工作模式为1,设计44键盘矩阵,设置成16个音,可随意弹奏想要表现的音乐,因为单片机产生的音频脉冲没有足够的驱动能力,所以用三极管放大电路实现音频的放大,保证扬声器能产生所要实现的音符声音.2、硬件框图:3、 软件设计流程图: 本设计采用AT89C51单片机作为核心处理器件,按下复位键,进入初始化,调用键盘扫面子程序,获得键值,查询音阶表,获取定时初值,向喇叭输入相应频率的脉冲驱动,发出相应的音调,若按键没有释放,则一直发声;若按键松开,则停止发声。当读到结束符时,停止播放音乐。 具体软件流程图如
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