8键电子琴的设计.docVIP

简易电子琴设计说明 方案选择 1、任务要求 1）、任务： 设计并制作一个能完成电子琴基本功能的电路。 2）、技术要求： ①发生器件为8Ω、0.25W动圈式扬声器； ②设置至少八个音符的按键； ③+5V稳压电源供电。 3）、发挥要求： ①增加演奏三首固定乐曲的按键； ②增加其他音乐效果； ③固定乐曲演奏计时。 2、设计方案 用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简易的电子琴. 本方案以AT89C51单片机作为主控核心，并与键盘、扬声器等模块组成，设有16个按键和一个扬声器.根据使用者的操作随意弹奏想要表达的音乐。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，其中T0用来产生音频频率，T1用来产生音调。，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。 通过对单片机系统的学习和认识，我们可以通过AT89C51可以完成此建议电子琴的任务，因为我们学过并且有很多的资料里，但是使用AT89C51单片机做此电子琴是我们的不二选择，因为我们的了解和接触最多的就是AT89C51，别的型号的芯片我们不熟，所以AT89C51是个很好的选择。 AT89C51单片机有128B的数据存储器RAM，对于一般的小型应用系统已经够用，对需要存放大量数据的系统，就需要扩展数据存储器。作为数据存储器的使用有静态读/写存储器SRAM，动态读写存储器DRAM和E2PROM存储器等。单片机一般用SRAM扩展数据存储器。 本次设计共有十六个键，由于在音阶中“0”不代表任何音阶，所以，没有使用“0”键。其余15个键是发生键，按键时间长发生长，按键时间短发生短；按“唱歌键”后，再按“1”键或“2”建….“14”键，可播放14个键所代表的14首歌曲；按“1”到“F”键后，可发出低、中音哆、来、咪、发、梭、拉、西、哆。 二、音乐发生原理 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，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系正确即可。 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AT89C51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T＝1/523＝1912us，因此只要令计数器计时956us/1us＝956，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：N＝fi÷2÷fr（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： T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr ??例如：设K＝65536，fi＝1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的计数值。 T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr ??? 低音DO的T＝65536－500000/262＝63627 ??? 中音DO的T＝65536－500000/523＝64580 ??? 高音DO的T＝65536－500000/1046＝65059 单片机12MHZ晶振，高中低音符与计数T0相关的计数值如表2-2所示 表2-2 音符频率表 音符 频率（HZ） 简谱码（T值） 音符 频率（HZ） 简谱码（T值） 低1　DO 262 63628 # 4 FA# 740 64860 #1　DO# 277 63731 中 5 SO 784 64898 低2　RE 294 63835 # 5 SO# 831 64934 #2 RE# 311 63928 中 6 LA 880 64968 低 3 M 330 64021 # 6 932 64994 低 4 FA 349 64103 中 7 SI 988 65030 # 4 FA# 370 64185 高 1 DO 1046 65058 低 5 SO 392 64260 # 1 DO# 1109 65085 # 5 SO# 415 64331 高 2 RE 1175 6