基于单片机的电子琴课程1.doc
《基于单片机的电子琴课程1.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的电子琴课程1.doc(19页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、河南理工大学本科课程设计报告摘要设计的主要内容是用 AT89S52单片机为核心控制元件,通过脉冲触发产生出电子音调,设计一个简易的电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘、蜂鸣器等模块组成控制模块。该系统运行稳定,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,具有一定的实用与参考价值。关键词:AT89S52;单片机;脉冲触发;电子琴设计目录1 概述21.1 功能简介21.2 功能的实现21.3 音乐产生原理32 系统总体方案及硬件设计42.1 总体方案42.2 硬件部分42.2.1 矩阵键盘部分42.2.2 扬声器接口电路部分53 软件设计64 Proteus软件仿真85 课程设
2、计体会9参考文献10附录1 源程序代码10附录2系统原理图181 概述1.1 功能简介电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物,是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色,单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。本简易电子琴的设计可实现的功能如下:程序中预存了一首音乐月亮代表我的心,通过一个独立键盘可以实现对该音乐的播放和停止操作的控制。4*4矩阵键盘的16个按键分别对应着16个不同的音符,分为高、低两个八度,当按下某一按键,会发出相应的音调。按下按键时,扬声器会发出声音,松开按键后,扬声器停止发声,按键的时间越长,发声时间越久。连续
3、按下不同的按键,可以实现乐曲的演奏。1.2 功能的实现功能的实现部分分为软件和硬件两部分来简介。1.3 音乐产生原理一首音乐是许多不同的音阶组成的,而每个音阶对应着不同的频率,这样我们就可以利用不同的频率的组合,即可构成我们所想要的音乐了,当然对于单片机来产生不同的频率非常方便,我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号,因此,只需将一首歌的音阶和频率相对应即可。若要产生音频脉冲,只要算出某一音频的周期(1/频率),再将此周期除以2,即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间,每当计时终止后就将P1.0反相,然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。利用AT89
4、S52的内部定时器使其工作计数器模式(MODE1)下,改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶,例如,频率为523Hz,其周期T1/5231912s,因此只要令计数器计时956s/1s956,每计数956次时将I/O反相,就可得到中音DO(523Hz)。计数脉冲值与频率的关系式(如式2-1所示)是: Nfi2fr 2-1式中,N是计数值;fi是机器频率(晶体振荡器为12MHz时,其频率为1MHz);fr是想要产生的频率。其计数初值T的求法如下: T65536N65536fi2fr 2-2 例如:设K65536,fi1MHz,求低音DO(261Hz)、中音DO(523Hz)、高音
5、DO(1046Hz)的计数值。 T65536N65536fi2fr6553610000002fr65536500000/fr 低音DO的T65536500000/26263627 中音DO的T65536500000/52364580 高音DO的T65536500000/104665059我们要为这个音符建立一个表格,单片机通过查表的方式来获得相应的数据,音符表见附录一。 音乐的音拍,一个节拍为单位(C调)(如表2-1所示) 表2-1 曲调值表曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125ms调4/462ms调3/4187ms调3/494ms调2/4250ms调2/4125msError! No
6、 bookmark name given. 对于不同的曲调我们也可以用单片机的定时/计数器来完成。程序流程图如图2.5。2 系统总体方案及硬件设计2.1 总体方案本设计采用4*4键盘控制通过程序产生高八度和低八度音律,要考虑到软件和硬件的匹配以及硬件电路焊接时的排版问题,否则建会带来不必要的焊接麻烦,在编程序时要注意仿真与实际电路中可能的不符,2.2 硬件部分本设计硬件电路共由以下几部分构成:矩阵键盘部分;扬声器部分;AT89S52主控电路部分;独立按键部分。2.2.1 矩阵键盘部分设计中采用AT89S51的并行口P3接44矩阵键盘,以P3.0P3.3作输入线,以P3.4P3.7作输出线。每个
7、按键有它的行值和列值,行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”,开关的一端(列线)通过电阻接VCC,而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是:确定有无键按下,判断哪一个键按下,键的功能是什么;还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中,一个输出扫描码,使按键逐行动态接地,另一个并行口输入按键状态,由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键,通过软件查表,查出该键的功能,在本程序中,当程序检测到有键按下时,将查表使按键值与预存数据表中数据对应,并调用发声程序。图2.1 矩阵键盘的连
8、接2.2.2 扬声器接口电路部分仿真中的扬声器一段接CPU的P24口,另一端接高电平。当P24口有电平变化时,扬声器被驱动发声。而在实物制作中,这样是难以实现功能的,需要增加模拟电路以除去多余的干扰信号。也可选用集成芯片LM386作为扬声器的驱动芯片。若使用LM386驱动扬声器,通过相应的模拟电路的设计,还可以实现音量的调节。不过,在平时做实物时,我们一般用一个三极管作为放大器,这次我采用的是8050图2.2扬声器接口电路3 软件设计本设计使用Protues仿真软件进行仿真,在程序设计部分,包括键盘扫描程序,音乐发声程序。程序见附录1。4*4矩阵键盘是由CPU控制I/O口来实现扫描的。具体程序
9、见附录二主程序键盘扫描部分。键盘扫描程序流程图如图2.4。程序首先给P3口赋值,然后读取P3的状态,将读取的状态值同所赋值相比较,如果二者不相同,则说明有键按下,子程序将按键值返回主程序;否则,说明没有键按下,程序继续进行下一次扫描。 本系统的软件流程图如下图 2.3 系统主程序流程键盘扫描程序流程图图 2.4键盘扫描程序流程图音乐发声程序图 2.5音乐发声程序流程图4 Proteus软件仿真仿真电路图5 课程设计体会将程序烧入芯片,调试成功后,可任意弹奏自己想要的旋律。本设计通过制作电子琴,将几个模块很好的融合,对使用单片机设计简易电子琴进行了分析,并了解了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单
10、片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,最终可随意弹奏想要表达的音乐。说明一首音乐是许多不同的音阶组成的,而每个音阶对应着不同的频率,这样我们就可以利用不同的频率的组合,即可构成我们所想要的音乐了,于是我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号,因此,我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可,然后我们利用功放电路来将音乐声音放大。 遇到的问题:在刚刚焊接好后,程序烧入芯片后,发现并不发声,经检查才发现是对键盘没看清楚,将键盘接乱了,另外,在硬件电路修改好后,发现每次按键时会引起蜂鸣器一直响,再按键时有可能会消失,经检查后知道是再每按键件程序后蜂鸣器对应参值没有直接置零。 总
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
20 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 电子琴 课程