基于单片机的十六音键电子琴设计.docVIP

第1章 前言 1.1 系统开发背景 随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。 基于当前市场上的，我们可以利用软件实现电子琴的功能，从而，并且可以进行一定的功能扩展。以下优点：；220V交流电经变压器降压，整流滤波，获得+13.5V直流电压。单向可控硅SCR和组成驰张振荡器电路。个按钮矩阵，设计成16个音 图3.1 系统结构图 3.2显示电路 本次设计的显示电路采用LCD液晶显示。通过单片机编程，让LCD液晶显示，以此来实现按键与显示程序的一致性。 3.3部分功能模块原理图 3.3.1 AT89S52模块电路原理图 单片机主程序模块通过对键盘扫描程序信号的读取，在通过调出对应的子程序，取出液晶显示的编码和定时器初始值以产生不同的声音信号。在这一过程中，对液晶显示通过对数组的操作，对声音信号则是通过中断程序进行控制。 图3.2 AT89S52模块电路原理图 3.3.2 LCD液晶显示模块电路原理图 图3.4 LCD液晶显示模块电路原理图 3.3.3音频处理模块电路原理图 由于单片机驱动能力不够，在处理音符信号时，需加功率放大装置，因LM324芯片具有低功耗、高增益的特点，这合适单片机低功耗输出，所以加装LM324音频信号放大器对信号进行放大。 图3.5 音频处理模块电路原理图 3.3.4掉电保护电路原理图 图3-7掉电保护电路原理图 第4章 系统软件设计 本软件设计关键是要实现一种由单片机控制的简单音乐发生器，它由16个音节组成的的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。 4.1音乐相关知识 乐音听起来有的高，有的低，这就叫音高，音高是由发音物体振动频率的高低决定的，频率高声音就高，频率低，声音就低，不同音调的乐音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，这7个字母就是乐音的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名。 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频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。 4.2如何用单片机实现音乐的节拍 除了音符以外，节拍也是音乐的关键组成部分。 节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机系统中可以用延时来实现，如果1/4拍的延时是0.4秒，则1拍的延时是1.6秒，只要知道1/4拍的延时时间，其余的节拍延时时间就是它的陪数。如果单片机要自己播放音乐，那么必须在程序设计中考虑到节拍的设置，由于本例实现的音乐发生器是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。对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）曲调值 DELAY 曲调值 DELAY 调4/4 125ms 调4/4 62ms 调3/4 187ms 调3/4 94ms 调2/4 250ms 调2/4 125ms 　　　　　　　　　　　　 图4.1 主程序框图 按键子程序流程图如下： 图 第5章 电路仿真 5.1 仿真图 图5.1 仿真图 第6章 PCB印制板制作 6.1 印制板制作的要求 （1）电源线、地线应各设置一条总线； （2）线宽尽可能的宽； （3）应减少软线跳线的使用； （4）元器件排版要均匀，按模块排版，防止各模块信号干扰； （5）铜箔线不可以产生锐角。 6.2 印制电路板图 图 6.1 主控电路PCB板图 第7章 系统调试 电路调试是整个系统功能否实现的关键步骤，我们将整个调试过程分为三大部分：硬件调试、软件调试和综合调试。 7.1软件仿真调试 软件仿真调试主要是针对单片机部分进行调试。 在软件运行前，先确保电路中连线正确，这一工作是整个调试工作的第一步，也是非常重要的一个步骤。在这部分调试中主要通过目测，用来完成检测电路中是否存在断路或者短路情况等。 在确保软件仿真电路正常，无异常情况(断路或短路)方可进行软件运行，在本次设计中，软件运行主要是测试单片机键盘控制部分、数码管点亮部分、和音频功放电路调试。 1、LCD液晶电路调试：软件运行，随机按下按钮可以看到数码管显示数字； 2、单片机键盘控制部分调试：软件运行，随机按动键盘可以发现各个按键对应的音正确。 7.2 软件调试 调试主要方法和技巧： 通常一个调试程序应该具备至少四种性能：跟踪、断点、查看变量、更改数值。整个程序是一个主程序调用各个子程序实现功能的过程，要使主程序和整个程序都能平稳运行，各个模块的子程序的正确与平稳运行必不可少，所以在软件调