電子琴設(shè)計(jì)和制作

1、電子琴設(shè)計(jì)與制作1.1項(xiàng)目描述或許你從小就想擁有一臺(tái)屬于自己的電子琴，或許你在音樂方面有很高的天賦，但卻一直苦于沒工具玩弄。讓我們來通過這個(gè)項(xiàng)目做一個(gè)屬于自己的電子琴，你肯定滿意通過單片機(jī)主機(jī)和功放產(chǎn)生的音樂效果。1.2項(xiàng)目分析通過思考我們得知這樣一個(gè)信息：要想電子琴發(fā)出音樂的效果，我們就必須先知道音樂的組成元素。簡單的來說音樂樂譜包含兩個(gè)基本的參數(shù)：“音調(diào)”和“節(jié)拍”。音調(diào)：表示一個(gè)音符的高低即頻率的高低。節(jié)拍：表示一個(gè)音符持續(xù)的時(shí)間。弄懂這些問題之后我們可以開始這手這個(gè)項(xiàng)目了。下面先從幾個(gè)簡單的任務(wù)開始。下圖為本項(xiàng)目的圖片：1.3 任務(wù)一 中斷控制發(fā)音實(shí)驗(yàn) 任務(wù)分析本實(shí)驗(yàn)主機(jī)中的晶振為11

2、.0592MHZ，利用單片機(jī)主機(jī)的定時(shí)器中斷定時(shí)，計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相,從而控制輸出口按照一定時(shí)間比例取反就達(dá)到中斷發(fā)音的效果。1.3.2硬件電路設(shè)計(jì)中斷控制發(fā)音實(shí)驗(yàn)電路由單片機(jī)主機(jī)、LM386功放組成。具體電路如下：1.3.3軟件編程程序流程圖如下圖所示。任務(wù)程序如下：#include<reg51.h>#define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit P3_7=P37;sbit P2_0=P20;char temp1,temp2;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x&

3、gt;0;x-)for(y=110;y>0;y-); void init()ET0=1; EA=1;TMOD=0x01;TR0=0;void main()init();while(1)P3_7=1;if(P2_0=0)while(P2_0=0);TR0=1;temp1=0Xfb;temp2=0Xe9;TH0=temp1;TL0=temp2;delay(250);TR0=0;void time0() interrupt 1P3_7=P3_7;TH0=temp1;TL0=temp2;1.4 任務(wù)二 音樂盒開發(fā)實(shí)驗(yàn) 1.4.1任務(wù)分析在前面中斷控制功放發(fā)音的基礎(chǔ)上，讓我們從中體會(huì)到了原來單片機(jī)

4、是可以發(fā)出音樂的。現(xiàn)在先來了解一下想要單片機(jī)自動(dòng)播放一首優(yōu)美的音樂到底需要怎樣做。前面已經(jīng)說過了，音樂樂譜包含兩個(gè)基本的參數(shù)：“音調(diào)”和“節(jié)拍”。音調(diào)：表示一個(gè)音符的高低即頻率的高低。節(jié)拍：表示一個(gè)音符持續(xù)的時(shí)間。先來分析一下音樂中的音調(diào)，該任務(wù)中我們采用的是標(biāo)準(zhǔn)的C調(diào)。例如C調(diào)中的DO的頻率是523Hz。然后單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（MODE1）下，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音調(diào)，例如，頻率為523Hz，其周期T1/5231912s，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956s/1s956，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的

5、關(guān)系式(如式2-1所示)是： Nfi÷2÷fr 2-1式中，N是計(jì)數(shù)值；fi是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為12MHz時(shí)，其頻率為1MHz）；fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計(jì)數(shù)初值T的求法如下：T65536N65536fi÷2÷fr以下為音符頻率表音符頻率（HZ）簡譜碼（T值）音符頻率（HZ）簡譜碼（T值）低1DO262F921# 4 FA#739FD90#1DO#277F980中 5 SO784FDB3低2RE294F9DB# 5 SO#830FDD4#2 RE#311FA36中 6 LA879FDF3低 3 M330FA87# 6931FE11低 4 FA349F

6、AD7中 7 SI987FE2D# 4 FA#370FB22高 1 DO1045FE47低 5 SO392FB68# 1 DO#1106FE5F# 5 SO#415FBA9高 2 RE1171FE76低 6 LA440FBE8# 2 RE#1241FE8C# 6466FC23高 3 M1316FEA1低 7 SI494FC5B高 4 FA1393FEB5中 1 DO523FC8E# 4 FA#1476FEC7# 1 DO#554FCBE高 5 SO1563FED9中 2 RE587FCED# 5 SO#1658FEEA# 2 RE#621FD19高 6 LA1755FEF9中 3 M658FD

7、43# 61860FF08中 4 FA697FD6A高 7 SI1971FF16現(xiàn)在我們?cè)賮矸治鲆幌乱魳分械墓?jié)拍，通俗的來講節(jié)拍就是每個(gè)音調(diào)的延時(shí)的長短。每個(gè)節(jié)拍有1/4節(jié)拍，2/4節(jié)拍，3/4節(jié)拍，4/4節(jié)拍。在這里我們定義最小節(jié)拍1/4節(jié)拍延時(shí)100ms為基準(zhǔn)吧。1.4.2硬件電路設(shè)計(jì)1.4.3軟件編程程序流程圖如圖所示，具體程序如下。#include<reg52.h>sbit speak=P30;unsigned int code table9=0xfc5b,0xfc8e,0xfced,0xfd43,0xfd6a,0xfdb3,0xfdf3,0xfe2d,0xfb68;uns

8、igned char code music2=1,4,2,4,3,4,1,4,3,4,2,4,3,4,1,4,3,4,4,4,5,8,3,4,4,4,5,8,5,3,6,1,5,3,4,1,3,4,1,4,5,3,6,1,5,3,4,1,3,4,1,4,1,4,8,4,1,8,1,4,8,4,1,8,OXFF,OXFF;unsigned char n=0;void timer0() interrupt 1TH0=tablemusicn0/256;TL0=tablemusicn0%256;speak=!speak;void init()TMOD=0X01;ET0=1;EA=1;void dela

9、y100ms(unsigned char z)unsigned int i;z+;while(-z)for(i=11502;i;i-);void main()init();while(1)TH0=tablemusicn0/256;TL0=tablemusicn0%256;TR0=1;delay100ms(musicn1);n+;if(musicn0=0xff)n=0;TR0=0;1.5 項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)過前面幾個(gè)任務(wù)的訓(xùn)練下，現(xiàn)在來做一個(gè)電子琴應(yīng)該來說更加簡單了。從前面我們可以看到音符表上一共有21個(gè)音調(diào)。在這里我們只做了中音的7個(gè)調(diào)，如果想要擴(kuò)展成21個(gè)調(diào)的，實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的其他模組中提取按鍵組成功能比

10、較完整的電子琴。1.5.1項(xiàng)目設(shè)計(jì)分析1.5.2項(xiàng)目硬件設(shè)計(jì)整個(gè)項(xiàng)目的硬件電路主要由單片機(jī)主機(jī)、功放電路、按鍵電路組成，具體電路如下圖所示。1.5.3項(xiàng)目軟件設(shè)計(jì)程序流程圖如圖所示，具體程序如下。#include<reg51.h>#define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit P3_7=P37;sbit P2_0=P20;sbit P2_1=P21;sbit P2_2=P22;sbit P2_3=P23;sbit P2_4=P24;sbit P2_5=P25;sbit P2_6=P26; sbit P1_7=P17

11、;char temp1,temp2;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-); void main()ET0=1; EA=1;TMOD=0x01;TR0=0;P1_7=0;while(1)P3_7=1;if(P2_0=0)TR0=1;temp1=0Xfb;temp2=0Xe9;TH0=temp1;TL0=temp2;while(P2_0=0);delay(250);if(P2_1=0)TR0=1;temp1=0Xfc;temp2=0X51;TH0=temp1;TL0=temp2;while(P2_1=0)

12、;delay(250);if(P2_2=0)TR0=1;temp1=0X0fc;temp2=0X0c1;TH0=temp1;TL0=temp2;while(P2_2=0);delay(250);if(P2_3=0)TR0=1;temp1=0Xfc;temp2=0Xef;TH0=temp1;TL0=temp2;while(P2_3=0);delay(250);if(P2_4=0)TR0=1;temp1=0Xfd;temp2=0X5f;TH0=temp1;TL0=temp2;while(P2_4=0);delay(250);if(P2_5=0)TR0=1;temp1=0Xfd;temp2=0X92

13、;TH0=temp1;TL0=temp2;while(P2_5=0);delay(250);if(P2_6=0)TR0=1;temp1=0Xfd;temp2=0Xd6;TH0=temp1;TL0=temp2;while(P2_6=0);delay(250);TR0=0;void time0() interrupt 1P3_7=P3_7;TH0=temp1;TL0=temp2;1.6 項(xiàng)目要點(diǎn)該項(xiàng)目涉及到的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)來說比較基礎(chǔ)，但是該項(xiàng)目涉及到的知識(shí)點(diǎn)還是比較重要的。該項(xiàng)目主要考擦的是思維以及對(duì)單片機(jī)定時(shí)中斷的熟練程度。1.7 項(xiàng)目總結(jié)1.8 知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展1.8.1 LM386功放芯片的介紹LM

14、386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。一、LM386內(nèi)部電路LM386內(nèi)部電路原理圖如圖所示。與通用型集成運(yùn)放相類似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路。第一級(jí)為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入