基于PSoC3的多功能电子琴设计与实现

价 的处 理 器 的选 择 成 为 了关 键 ，而 Ｐ ｏ ３恰 恰 能 ＳＣ 完 成这 些 要 求 【］ 】 。本 系统基 于 Ｐ ｏ ３实 现 的多 功 Ｉ ２ ＳＣ
能 、多 音 阶 电 子 琴 设 计 。该 设 计 具 有 外 围 电 路 简 单 ，系统 原理 清 晰 ，易 于调 试 与 实现 ，成 本 廉价 ， 功 耗低 ，开 发周期 短 ，使 用寿命 长等 特点 Ｊ 。
彭其圣’ ，彭建盛 ，徐
咏
ＰＥ ＮＧ — ｈ ｇ。 ＰＥＮＧ ｉｎ ｓ ｅｎ ＸＵ Ｙ ｎ Ｑｉ ｅｎ ， ｓ Ｊａ — ｈ ｇ ， ｏ ｇ
（． １中南民族大学 电子信息工程学院 。武汉 ４ ０ ７ ３ ０ ４；２河池学院 物理与 电子工程 系 ，宜州 ４ ２ ０ ） ． １ ４ ０
中国密码学会资助项 目 （ Ａ Ｒ ０２ ２ ） Ｃ Ｃ ２ １Ｅ ３ 作者简介：彭其圣 （９ ７ １６ 一），男 ，湖北潜江人 ，副教授 ，硕士研 究生 ，研究方 向为 电路系统设计和计算机应用。
［１ １ 第３ 卷 １６ ４ 第１ 期 Ｏ ２ １ —１ （ ） ０２ ０上
务１
由 Ｖ ｕ 输 出 ，通 过 １ 和 ８脚 之 间 电 容和 电位 器 ｏｔ 脚
数 组 的值 算 出定 时 计 数 器 的 初 值并 保 存 ；通 过 触
摸 感 应 检 测和 液 晶显 示 进 行 人 机 通 信 ，实 现 对 电
责显 示部 分 ，Ｌ ５ ５负 责整 个 系统供 电等 。基 于 Ｍ２ ７ Ｐ ｏ ３的 多功 能 电子 琴设 计 ，要 求 既 能 达 到 价 格 ＳＣ
摘 要 ： 用以Ｐ ｏ ３ Ｓ Ｃ 为主控 柳 ， 设计 了一种新型的触摸感应按键和滑动条设计为主要特点的电子琴 ， 提高了电子琴设计的灵活性和开发周期 ，调试结果表明 ，该设计具有成本廉价 、功耗低、开发 周期短和可 以抵御恶劣的外界环境等特点 ，具有一定的实用性和推广价值。
关键词 ： Ｐ ｏ ３ Ｓ Ｃ ；电子琴 ；触摸感应 中图分类号 ：Ｔ ９ Ｐ３ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ － １ ４ ２ １ ） ０上 ） ｏ ６ ３ ９ ０ （ ０ １ （ － ｌ －０ ０ ３ ２ １
Ｄ ｉ １ ． ９ ９ Ｊ ｉｓ ．０ ９ ０ ． ０ ． ０ － ． ６ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｎ １ ０ － １ ４ ２ １ １ （Ｉ ３ ０ ｓ ３ ２ ）
０ 引言
目前 电 子 琴 朝 着 种 类 繁 多 、体 积 小 、演 奏 携 带 方 便 、价 格 低廉 的方 向发 展 。 传统 的 电子 琴 由
Ｐ ＯＷＥＲ
返 回主 菜单 ；当扫 描返 回值是 除 以上 的其 他 值 时 ， 系统 进行刷新 标志 位检 测 ，当标志位 有效 时进行 显 示刷 新 ，否 则 系统 进入 待机模 式 ，当执行 显示刷 新 后 系统也进 入待机 模式 ，在此 模式下 ，系统 仍然 进 行 Ｃ ｐｅ ｓ 扫描 和刷新 标志位 检测 。 ａｓｎ ｅ
、 Ｉ
ｌ 化 Ｉ ５
基于Ｐ ｏ ３ Ｓ Ｃ 的多功 能电子琴设计与实现
Ｄｅ ｇｎ ａｎｄ ｉ ｐｌ ｓｉ ｍ ｅｍ ｅｎｔ ｔ ｏｎ ｏｆｍ ｕｌｉ ｕｎｃｔｏｎ ｅｌ ａｉ ｔ－ ｆ ｉ ｅｃｔ ｏｎｉ ｏｒ ｒ ｃ ｇａｎ ｂａｓ ｅｄ ｏｎ ＰＳｏＣ３
【】何 宾． ５ 可编程片上系统Ｐ ｏ 设计 指南［ ． ＳＣ Ｍ】 北京： 学工 化
业 出 版社 ， ０ １ ２１．
［】刘织财， ６ 万选明． ｐ ｅ ｓ电容触摸 感应技术 的原理 及 Ｃａ Ｓ ｎｅ
３ 次级菜单程序设计 ． ２ 次 级 菜 单 主 要 是 完 成 各 模 块 功 能 的 设 置 ，与 主菜单 的程 序设 计思路 类似 ，如 图 ８所 示 。从 主菜
设 置播 放速 度模 式
ＶＯ ＵＴ
图６ 音 频 功 放 原理 图
３ 系统软件设计
系 统 程 序 设 计 是 在 赛 普 拉 斯 半 导 体 公 司 的 Ｐ ｏ ｒａ ｒ集成 开 发环 境 中进 行 的 。使 用 Ｐ ｏ Ｓ Ｃ Ｃ ｅｔ ｏ ＳＣ Ｃ ｅｔｒ 是根 据 应 用需 求进 行 设 计 ，而 不 受 目标 ｒａ ， ｏ 器件 的 限制 。Ｐ ｏ ｒａ ｒ Ｓ Ｃ Ｃ ｅｔ 集成 开发 环境 为每个 模 ｏ 块 的应 用提 供 了许 多 Ａ Ｉ 中断服 务程 序 ＩＲ ， Ｐ和 Ｓ 当 编写 应 用程 序时 只需 调用 这些 函数 ， 即可 实现该 模
图 ８ 次 级 菜 单 程 序 框 图
４ 结束 语
通过 实物 测试 ，本设 计 已达到 了预期 的相关 技
奏 模 式 ，音 乐 播 放 １ 、３模 式 ，次 级 菜 单 ，扫 、２ 描返 回值 是 除 以上 其 他 值 时 ，系统 进 入 定 时 和 刷
新 标 志 位 检 测 ， 当检 测 到 有 效 标 志 位 时执 行 显 示 刷 新 和模 块 重置 ， 当标 志 位 无效 或 执行 显 示 刷 新 和 模块 重 置 后 ，系统 进入 待 机 模式 ，在 此 模式 下 ，
８ ＤＡＣ产 生相 应 音 色 的乐 音 波形 和 定 时计 数 器 位
２ 系统硬 件设计
２１ Ｓ Ｃ 内部资源配置 ． Ｐ ｏ ３ Ｐ ｏ ３的 Ｃ ８ ３ ＳＣ Ｙ Ｃ ８系 列 芯 片 具 有 多 器 件 集 成 性 ，这样 既避免 了复杂 的连 线 ，又 减少 了外 围器件
收稿 日期：２ １— ３ ０ ０２ ０－ ２ 基金项 目：湖北省教研究项 目（０ １８） ２ １１２ ；广西教改 Ａ类项 目（０ ０Ｇ ０ ５；广西教育科学 “ ２ １Ｊ Ａ ６） 十二五” 规划课题 （０ １ ００ ） ２ １Ｃ １４ ；
１ ３
参考文献：
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—
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【】舒 红波， ２ 李蔚， 王治国． 用单片机 实现各音色 电子琴【】 Ｊ．
块 的功能 。
匝墅匾堕 三 １ 匝墅匿亟巫
４— 一 —７ ５ — ６
３１ 主菜 单程 序设计 ．
从 系 统 上 电 后 ，各 模 块 和 变 量 进 行 初 始 化 ， 初 始 化 成 功 后 进入 触 摸 感 应 扫 描 ，当扫 描 返 回值 为 ｌ 、１ 、１ 、１ 、 １ ， 相 应 的 进 入 音 乐 演 ３ ４ ５ ６ ７时
垂
图７ 主菜单程序框图
控 制工 程 ， ０ ４￥ ）１７ １８ ２０ （１： —１ ． １
【】徐 开芸， ３ 刘兰英， 金永 良． Ｓ Ｃ Ｐ ｏ 在针织机械设备电气控
系统 中 的应 用 【】制 造 业 自动 化 ， ０ ２ （０： ３４ ． Ｊ． ２ １０１ ）４ －５ 【】 朱 明 程 ， ４ 李晓 滨 ． Ｓ Ｃ 理 与 应 用 设 计 【 ． Ｐ ｏ原 Ｍ］ 北京 ： 械 机 工 业 出 版社 ， ０ ８ ２０ ．
于 其 设 计 复 杂 ，成 本 高 昂 ，无 法 抵 御 恶 劣外 界 环
境 需 要 经 常 保 养 ，而 家 用 电子 琴 的 音 色 和 灵敏 度 又 达 不 到 专 业 电子 琴 的 需 求 。 因 此 ， 降 低 成 本 ， 方 便 携 带 ，功 能 齐全 ，又 能 达 到 专 业 电 子 琴 音 质 的 电子 琴 成 为 了 摆在 电子 琴 设 计 者 面 前 的 首要 任 务 。 要设 计 出 一 款 廉 价 的 、高 质 的、娱 乐性 强和 方 便 携 带 的 受 普 通 老 百姓 欢 迎 的 电子 琴 ，高 质 廉
调节 放大倍 数 。
訇 化
单 进 入 次 级 菜 单 后 ，首 先 进 行 Ｃ ｐｅ ｓ ａｓｎｅ扫描 ， 当
扫 描 返 回值 为 分 别 为 １ 、 １ 、１ 、 １ 、１ ３ ４ ５ ６ ７时 ， 系
统相 应的进 入设置 播放 速度模 式 、设 置播 放音量 模 式 、设置演 奏录 制模式 、播放 演奏 音乐模 式和 系统
子 琴 的 多功 能 控 制 ；当播 放 音 乐 时 ，定 时 计 数 器
工作 ，控 制 Ｄ ＡＣ产生 乐 音波 形 ，乐 音波 形 经功 放 电路 驱动 扬声器 产 生优质 的乐 音 。
低 廉 ，播 放 和 演 奏 高 音 质 ，功 能 齐 全 ，又 能 具 有
便 携 时 尚功 能 的 电子 琴 。基 于 以上 的要 求 我 们 采 用 了如 图 １ 示的 结构进 行设 计 。 所 系统 的工 作 原 理 如 下 ：为 方 便 Ｐ ｏ ３的 内置 ＳＣ
系 统 仍 然 进 行 Ｃ ｐｅｓ 描 和 相 关 标 志 位 检 测 ， ａ ｓｎｅ扫 如 图 ７所 示 。
开始ｌ
］一 厂— 音乐演奏模式
术指 标 ，既克服设 计复 杂 、成 本高 昂 、无 法抵 御恶
劣外 界环境 需要 经常保 养等 困难 ，又提高 音色 和灵 敏 度。对 比传统 的单 片机 系统 ，本 设计 进一步 突 出 了外 围硬件 电路 简单 、操作方 便 、节能 、便携 、成 本低 廉 、开 发 周期 短 、生命 周期长 和性能 稳定 等特 点 ，且体现 了触 摸设计 新颖 时 尚、灵敏 度高 、抗干 扰能 力强 和系统 演奏乐 曲效果 良好 ，具 有较高 的实 用价 值和开 发前 景 ，具 有广泛 的市场 应用前 景 。
图 １系统 结构 图
图 １ 系统 结 构 图
１ 系统结构 与原理
系 统 选 用 了 Ｃ Ｃ ８ ６ ｘＩ的 Ｐ ｏ ３芯 片 ， Ｙ８ ３ ６ Ａ ＳＣ
Ｔｍｅ２控制 乐 音 的节 拍 ，首 先 ，将 各 音 色 波形 图 ｉ ｒ 和 常 用 音乐 节 拍 数 字 化 保 存 ；其 次 ，将 需 要播 放