电子琴设计报告

电子琴设计报告

院系：计算机科学学院专业：计算机科学与技术学号：201003784

姓名：张林峰

班级：计科1002

设计时间：2012.10.22

设计地点：4#2号机房

指导教师：严圣华

目录

一、总体方案

二、硬件介绍

三、音乐产生原理

四、软件设计

五、电子琴演示

六、实验体会

一、总体方案

1.1设计要求

1.要求达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲。

2.用键盘作出电子琴的按键，每键代表一个音符。

3.各音符按一定的顺序排列，必须符合电子琴的按键排列顺序。

4.固定音乐播放有按键控制。

1.2电子琴系统的组成

STC89C52单片机设计微型电子琴的方法，仅需STC89C52最小系统，扩展一组矩阵键盘，再接一组发光二极管用来指示电子琴的工作状态。

本系统分为两个部分，一个是音乐另一个是电子琴。

音乐播放部分：音乐实际上是有固定周期的信号。本文介绍用STC89C52的两个定时器（如T0，T1）控制，在P1.3脚上输出方波周期信号，产生乐音

电子琴弹奏部分：实际上就是把每个按键所对应的值经过处理后发给单片机，再在单片机内把数字当作指针指向所对应的音符。

二、硬件介绍

2.1 STC89C52

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用

系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。

2.2 STC89C52引脚图

2.3引脚功能介绍

在这里就只介绍一下制作电子琴所用到的一些引脚功能。

VCC：供电电压。

GND：接地。

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0外部输入）

P3.5 T1（记时器1外部输入）

P3口连接矩阵键盘用来控制音符输出及音乐播放。

P0口控制数码管，以显示音符。

P2.6连接锁存器U6控制数码管的段选。

P2.7连接锁存器U7控制数码管的位选。

P2.0控制蜂鸣器

2.4矩阵键盘工作原理

列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。具体的识别及编程方法如下所述。

2.5矩阵键盘的按键识别方法

1、判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

2、判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

三、音乐产生原理

3.1不同频率产生原理

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，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。

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P2.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.3引脚上得到此频率的脉冲。利用STC89C52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。

3.2 计数值TH0及TL0的计算方法

例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令计数器计时956μs/1μs＝956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。

要是计数器记956次，就要设定此时的TH0、TL0的值。

TH0=（65536-956）/256=（11111100)2=0xfc

TL0=(65536-956）%256=(01000100)2=0X44

3.3音节频率表

四、软件设计

4.1数组的运用

为数码管写了一个显示0~F的数组，便于直接调用，来显示不同音符表示的数字，代码如下：

uchar code

shuma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x 83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0 ,0xc0,0xc0,0xc0,0xc0,};

不同频率声音的TH0、TL0值也分别存在两个数组中，便于直接运用，如下：

codeunsignedcharFREQH[]={ 0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0x F8,

0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC,

0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE