基于单片机的电子琴设计Word格式文档下载.docx

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低1DO

262

63628

#4FA#

740

64860 

#1DO#

277

63737

中5SO

784

64898

低2RE

294

63835

#5SO#

831

94934

#2RE#

311

63928

中6LA

880

64948

低3MI

330

64021

#中6LA#

932

64494

低FA

349

64103

中7SI

968

65030

370 

64185

1046

65058

低SO 

392

64260

#1DO# 

1109

65085

415

64331

高2RE

1175

65110

低6LA

440

64400

1245

65134

#6LA#

466

64463

高3MI

1318

65157

低7SI

494

64524

高4FA

1397

65178

中1DO 

523

64580

1490

65198

554

64633

高5SO

1568

65217

中2RE

587

1661

65235

622

64884

高6LA 

1760

65252

中3MI

659

64732

1865

65268

中4FA

698

64820

高7SI

1967

65283 

用单片机播放音乐，或者弹奏电子琴，实际上是按照特定的频率，输出一连串的方波。

为了输出合适的方波，首先应该知道音符与频率的关系。

2、电子时钟的硬件设计

1、硬件原理图：

本系统有主控芯片STC89C52、发音单元、显示模块、按键模块组成。

硬件电路要以单片机作为主控芯片，实现按键输入音符和音调，两位数码管的显示以及低音频功率放大和蜂鸣器发音。

针对本设计的功能和用途，采用STC89C52单片机更好.

2、时钟电路 

单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。

通常在引脚Xl和X2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构图2 

中X1、C1、C2。

可以根据情况选择6MHz、12MHz或24MHz频率的石英晶体，补偿电容通常选择30pF左右的瓷片电容。

图-时钟电路

3、键盘设计

键盘可以分为2类：

独立连接式键盘和矩阵式键盘。

本设计采用矩阵式按键，矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上。

矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到+5V上．当无键按下时，行线处于高电平状态；

当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。

这是识别按键是否按下的关键。

图-矩阵键盘

4、元件清单

原件名称

数量

焊接位置

电源部分

USB座

1

USB

USB线

双排针

（2）

CONN1

跳帽

2

104电容0.1uF

6

C2,5,6,7,8,9,11

LED灯

D1

电阻2K

R2

最小系统部分

40针座

U1

STC89C52

晶振12MHz

Y1

电容20pF

C3,C4

复位键

SW_RST

电阻10K

R1

蜂鸣器

LS1+

三极管9015（密码锁，电子琴）

5

Q1~Q4,Q9

电阻330

R3

键盘显示、通信部分

16针座

U2

MAX232

单排针（5）

UART

按键（密码锁，电子琴）

8

KEY1~KEY8

单排针（3）

SWITCH1

4位LED（密码锁，电子琴）

DIGILED1

电阻4.7K

R14~R21

R6~R13

5、发音部分设计

如下图所示，发音电路是由蜂鸣器、三极管、上拉电阻构成。

由三极管来驱动扬声器发音的，同时加上拉电阻增强驱动电流，提高驱动能力。

图4发音电路

6、硬件调试

硬件调试主要是针对单片机部分进行的调试。

在上电之前，先确保电路中不存在断路或短路情况，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使用的工具是万用表，用来完成检测电路中是否存在断路或者短路情况的任务。

注意焊点之间，确保焊点没有短接在一起，同时注意焊点的美观，确保没有开路以及短路的现象出现在确保硬件电路正常且无异常情况（断路或短路）的情况下方可上电调试，上电调试的目的是检验电路是否接错，同时还要检验原理是否正确，在本次设计中，上电调试主要是检测单片机控制部分、数码管点亮部分、和音频转换电路硬件调试，

3、电子时钟的软件设计

1、键盘扫描程序：

检测是否有按键按下，有按键按下则记录按下键的键值，并跳转至功能转移程序；

无按键按下，则返回键盘扫描程序继续检测。

2、功能转移程序：

对检测到的按键值进行判断，是琴键则跳转至琴键处理程序，是功能键则跳转至相应的功能程序，我们设计的功能程序有两种，即音色调节功能和自动播放乐曲的功能。

3、琴键处理程序：

根据检测到的按键值，查询音调表，给计时器赋值，使发出相应频率的声音。

4、自动播放歌曲程序：

检测到按键按下的是自动播放歌曲功能键后执行该程序，电子琴会自动播放事先已经存放的歌曲，歌曲播放完毕之后自动返回至键盘扫描程序，继续等待是否有按键按下。

5、程序流程图

T0初始化并开中断允许T0中断

按键是否成功按下

识别按键功能

根据按键功能，转入音符T到T0

启动T0工作

按键释放成功否

停止T0工作

图5流程图

6、设计源程序：

/*说明*************************************************************************

曲谱存贮格式unsignedcharcodeMusicName{音高，音长，音高，音长....,0,0};

末尾:

0,0表示结束（Important）

音高由三位数字组成：

个位是表示1~7这七个音符；

十位是表示音符所在的音区:

1-低音，2-中音，3-高音；

百位表示这个音符是否要升半音:

0-不升，1-升半音。

音长最多由三位数字组成：

个位表示音符的时值，其对应关系是：

|数值（n）:

|0|1|2|3|4|5|6

|几分音符:

|1|2|4|8|16|32|64音符=2^n

十位表示音符的演奏效果（0-2）:

0-普通，1-连音，2-顿音

百位是符点位:

0-无符点，1-有符点

调用演奏子程序的格式

Play（乐曲名,调号,升降八度,演奏速度）;

|乐曲名:

要播放的乐曲指针,结尾以（0,0）结束;

|调号（0-11）:

是指乐曲升多少个半音演奏;

|升降八度（1-3）:

1:

降八度,2:

不升不降,3:

升八度;

|演奏速度（1-12000）:

值越大速度越快;

***************************************************************************/

#define__SOUNDPLAY_H_REVISION_FIRST__

#include<

reg52.h>

//**************************************************************************

#defineSYSTEM_OSC12000000//定义晶振频率12000000HZ

#defineSOUND_SPACE4/5//定义普通音符演奏的长度分率,//每4分音符间隔

sbitBeepIO=P1^7;

//定义输出管脚

unsignedintcodeFreTab[12]={262,277,294,311,330,349,369,392,415,440,466,494};

//原始频率表

unsignedcharcodeSignTab[7]={0,2,4,5,7,9,11};

//1~7在频率表中的位置

unsignedcharcodeLengthTab[7]={1,2,4,8,16,32,64};

unsignedcharSound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0;

//音符定时器初值暂存

unsignedcharSound_Temp_TH1,Sound_Temp_TL1;

//音长定时器初值暂存

voidInitialSound（void）

{

BeepIO=1;

Sound_Temp_TH1=（65535-（1/1200）*SYSTEM_OSC）/256;

//计算TL1应装入的初值（10ms的初装值）

Sound_Temp_TL1=（65535-（1/1200）*SYSTEM_OSC）%256;

//计算TH1应装入的初值

TH1=Sound_Temp_TH1;

TL1=Sound_Temp_TL1;

TMOD|=0x11;

ET0=1;

ET1=0;

TR0=0;

TR1=0;

EA=1;

}

voidBeepTimer0（void）interrupt1//音符发生中断

BeepIO=!

BeepIO;

TH0=Sound_Temp_TH0;

TL0=Sound_Temp_TL0;

voidPlay（unsignedchar*Sound,unsignedcharSignature,unsignedOctachord,unsignedintSpeed）

unsignedintNewFreTab[12];

//新的频率表

unsignedchari,j;

unsignedintPoint,LDiv,LDiv0,LDiv1,LDiv2,LDiv4,CurrentFre,Temp_T,SoundLength;

unsignedcharTone,Length,SL,SH,SM,SLen,XG,FD;

for（i=0;

i<

12;

i++）//根据调号及升降八度来生成新的频率表

{

j=i+Signature;

if（j>

11）

{

j=j-12;

NewFreTab[i]=FreTab[j]*2;

}

else

NewFreTab[i]=FreTab[j];

if（Octachord==1）

NewFreTab[i]>

>

=2;

elseif（Octachord==3）

NewFreTab[i]<

<

}

SoundLength=0;

while（Sound[SoundLength]!

=0x00）//计算歌曲长度

SoundLength+=2;

}

Point=0;

Tone=Sound[Point];

Length=Sound[Point+1];

//读出第一个音符和它时时值

LDiv0=12000/Speed;

//算出1分音符的长度（几个10ms）

LDiv4=LDiv0/4;

//算出4分音符的长度

LDiv4=LDiv4-LDiv4*SOUND_SPACE;

//普通音最长间隔标准

TR1=1;

while（Point<

SoundLength）

SL=Tone%10;

//计算出音符

SM=Tone/10%10;

//计算出高低音

SH=Tone/100;

//计算出是否升半

CurrentFre=NewFreTab[SignTab[SL-1]+SH];

//查出对应音符的频率

if（SL!

=0）

if（SM==1）CurrentFre>

=2;

//低音

if（SM==3）CurrentFre<

//高音

Temp_T=65536-（50000/CurrentFre）*10/（12000000/SYSTEM_OSC）;

//计算计数器初值

Sound_Temp_TH0=Temp_T/256;

Sound_Temp_TL0=Temp_T%256;

TH0=Sound_Temp_TH0;

TL0=Sound_Temp_TL0+12;

//加12是对中断延时的补偿

SLen=LengthTab[Length%10];

//算出是几分音符

XG=Length/10%10;

//算出音符类型（0普通1连音2顿音）

FD=Length/100;

LDiv=LDiv0/SLen;

//算出连音音符演奏的长度（多少个10ms）

if（FD==1）

LDiv=LDiv+LDiv/2;

if（XG!

=1）

if（XG==0）//算出普通音符的演奏长度

if（SLen<

=4）

LDiv1=LDiv-LDiv4;

else

LDiv1=LDiv*SOUND_SPACE;

else

LDiv1=LDiv/2;

//算出顿音的演奏长度

LDiv1=LDiv;

if（SL==0）LDiv1=0;

LDiv2=LDiv-LDiv1;

//算出不发音的长度

if（SL!

TR0=1;

for（i=LDiv1;

i>

0;

i--）//发规定长度的音

{

while（TF1==0）;

TH1=Sound_Temp_TH1;

TL1=Sound_Temp_TL1;

TF1=0;

}

if（LDiv2!

TR0=0;

BeepIO=1;

for（i=LDiv2;

i--）//音符间的间隔

Point+=2;

Tone=Sound[Point];

Length=Sound[Point+1];

#endif

REG52.H>

#include"

SoundPlay.h"

//*****************************Music******************************************************

unsignedcharcodesound1[]={0x15,0x02,0x00,0x00};

//1

unsignedcharcodesound2[]={0x16,0x02,0x00,0x00};

//2

unsignedcharcodesound3[]={0x17,0x02,0x00,0x00};

//3

unsignedcharcodesound4[]={0x18,0x02,0x00,0x00};

//4

unsignedcharcodesound5[]={0x19,0x02,0x00,0x00};

//5

unsignedcharcodesound6[]={0x1A,0x02,0x00,0x00};

//6

unsignedcharcodesound7[]={0x1B,0x02,0x00,0x00};

//7

unsignedcharkey;

//挥着翅膀的女孩

unsignedcharcodeMusic_Girl[]={0x17,0x02,0x17,0x03,0x18,0x03,0x19,0x02,0x15,0x03,

0x16,0x03,0x17,0x03,0x17,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,

0x19,0x02,0x16,0x03,0x17,0x03,0x18,0x02,0x18,0x03,

0x17,0x03,0x15,0x02,0x18,0x03,0x17,0x03,0x18,0x02,

0x10,0x03,0x15,0x03,0x16,0x02,0x15,0x03,0x16,0x03,

0x17,0x02,0x17,0x03,0x18,0x03,0x19,0x02,0x1A,0x03,

0x1B,0x03,0x1F,0x03,0x1F,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,

0x19,0x02,0x16,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,0x17,0x03,

0x18,0x03,0x1F,0x03,0x1F,0x02,0x16,0x03,0x17,0x03,

0x18,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,0x20,0x03,0x20,0x02,

0x1F,0x03,0x1B,0x03,0x1F,0x66,0x20,0x03,0x21,0x03,

0x20,0x03,0x1F,0x03,0x1B,0x03,0x1F,0x66,0x1F,0x03,

0x1B,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x15,0x03,0x1A,0x66,

0x1A,0x03,0x19,0x03,0x15,0x03,0x15,0x03,0x17,0x03,

0x16,0x66,0x17,0x04,0x18,0x04,0x18,0x03,0x19,0x03,

0x1A,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x1F,0x03,0x1B,0x03,

0x1F,0x00,0x1A,0x03,0x1A,0x03,0x1A,0x03,0x1B,0x03,

0x1B,0x03,0x1A,0x03,0x19,0x03,0x19,0x02,0x17,0x03,

0x15,0x17,0x15,0x03,0x16,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,

0x17,0x04,0x18,0x0E,0x18,0x03,0x17,0x04,0x18,0x0E,

0x18,0x66,0x17,0x03,0x18,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,

0x20,0x03,0x20,0x02,0x1F,0x03,0x1B,0x03,0x1F,0x66,

0x20,0x03,0x21,0x03,0x20,0x03,0x1F,0x03,0x1B,0x03,

0x1F,0x66,0x1F,0x04,0x1B,0x0E,0x1B,0x03