电子设计竞赛实验报告之电子琴(含详细原理-流程图-c语言程序-proteus图等).doc

创新教育设计题目报告
电子琴
摘要：
电子琴系统使用喇叭，数码管及矩阵键盘，通过设置不同定时器0初值，改变喇叭发声频率，可以实现调性转换、改变音高与播放速度、播放已有曲目、声音录音及声音回放的功能。
关键字: 喇叭,键盘，定时器0，频率
设计题目及要求：
（1）能够通过键盘演奏音符.
（2）能够保存演奏的音乐,并实现回放.
(3）有音调调整功能（如:C调，G调).
（4）自由发挥其他功能。
（5）要求有单片机硬件系统框图,电路原理图，软件流程图。
一、系统方案：
1、方案:
1） 显示部分：采用两位共阴数码管的动态扫描方式，第一位数码管显示当前调性，第二位数码管显示当前演奏音.
2） 控制部分：采用8Ω喇叭与8550三极管，连接成喇叭放大电路，矩阵键盘使用扫描的方式,通过按下键盘，实现对应声音的演奏。八个功能键，实现转调，录音\停止录音，播放录音等种功能。
2、总体方案：
1）硬件系统框图：
AT89S52单片机
喇叭
键盘
输入
输出

2）软件流程图：
否
是否发音键
无按键
有按键
数码管显示
按键扫描
初始化
功能键
第一次
录音键
flag=1
开启录音
修改music[]值
第一次
录音键
flag=0
停止录音
flag=1
播放键
播放music[]
定时器0赋初值
中断服务函数
spk=!spk
是否仍在按键
是

二、单元电路:
1、单片机电路
2、喇叭发声电路:
3、矩阵键盘电路：
三、算法原理：
1、键盘扫描：
先检测P3口是否等于0xf0，检测是否有按键按下，并加入消抖功能，接着依次对P3口赋0xfe,0xfd,0xfb,0xf7，逐行扫描，并且检测是否有值变化，检测有变化的一行,返回相对应的值，实现对4×4键盘按键的检测。
2、音调频率：
 根据十二平均律作的音阶频率表：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
c4
#c4
d4
＃d4
e4
f4
＃f4
g4
#g4
a4
#a4
b4
2095.1
2219。76
2351.83
2491.77
2640.03
2797。11
2963.54
3139.87
3326。69
3524。63
3734。34
3956。54
c3
＃c3
d3
#d3
e3
f3
#f3
g3
#g3
a3
#a3
b3
1047。1
1109。4
1175.41
1245。35
1319.45
1397.95
1481.13
1569.26
1662.63
1761。56
1866.37
1977。42
c2
#c2
d2
#d2
e2
f2
#f2
g2
#g2
a2
＃a2
b2
523。31
554。447
587。437
622。389
659.421
698.657
740。227
784.27
830.934
880.375
932。757
988。256
c1
#c1
d1
#d1
e1
f1
＃f1
g1
#g1
a1
#a1
b1
261.63
277.81
293.66
311.13
329.63
349.23
369。99
392
415。3
440
466.16
493.88
c
＃c
d
#d
e
f
＃f
g
＃g
a
#a
b
130。76
138.541
146。784
155.517
164。771
174.575
184。962
195.967
207.627
219.981
233.07
246.937
C
＃C
D
＃D
E
F
#F
G
＃G
A
＃A
B

69.2413
73.3612
77。7262
82。3509
87.2508
92.4422
97。9425
103.77
109.944
116。486
123。417
这里所用音范围从e～d3，
根据公式t=1/f设定定时器0的初值。其中t单位为s，故将单位转换为us，T=10^6/f （us）
TH=(65536-T)/256
TL=(65536—T)%256
每进入中断一次，取反一次P1。2输出电平，即改变喇叭电路接受电平。通过单位时间内进入中断的次数影响发声频率。
C调对应音阶:C D E F G A B
G调对应音阶：G A B C D E ＃F
A调对应音阶：A B ＃C D E ＃F ＃G
附录:
1.参考文献：
[1] 郭天祥视频《十天学会单片机》
[2］ 21IC社区http://bbs.21ic。com/
[3］ 阿莫电子论坛 http：//
［4］ 尹经民《大学音乐教程》，湖南大学出版商，2004
2．总电路图：