單片機
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60-基于51單片機簡易電子琴設計

2021-09-10 來源:eefocus

具體實現功能

 

系統由STC89C52單片機+數碼管+電源電路+音符按鍵+樂曲切換按鍵+蜂鳴器構成。


具體功能:


1、數碼管顯示所按的音符


2、從左到右的按鍵實現的音符分別是:do、re、mi、fa、so、la、si、do(高音);


3、三個按鍵可實現三首歌的切換:A是《揮著翅膀的女孩》,B是《同一首歌》,C是《兩只蝴蝶》。


設計背景

單片微型計算機是大規模集成電路技術發展的產物,屬第四代電子計算機,它具有高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩定可靠、應用廣泛的特點。它的應用必定導致傳統的控制技術從根本上發生變革。因此,單片機的開發應用已成為高科技和工程領域的一項重大課題。


電子琴是現代電子科技與音樂結合的產物,是一種新型的鍵盤樂器。它在現代音樂扮演著重要的角色,單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現特性,它已經溶入現代人們的生活中,成為不可替代的一部分。本文的主要內容是用AT89S52單片機為核心控制元件,設計一個電子琴和音樂發生器雙功能。以單片機作為主控核心,與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊,在主控模塊上設有25個按鍵和揚聲器。

利用單片機產生不同頻率來獲得我們要求的音階,最終可隨意彈奏想要表達的音樂。并且本文分別從原理圖,主要芯片,各模塊原理及各模塊的程序的調試來詳細闡述。


一首音樂是許多不同的音階組成的,而每個音階對應著不同的頻率,這樣我們就可以利用不同的頻率的組合,即可構成我們所想要的音樂了,當然對于單片機來產生不同的頻率非常方便,我們可以利用單片機的定時/計數器T0來產生這樣方波頻率信號,因此,我們只要把一首歌曲的音階對應頻率關系弄正確即可。


硬件設計

硬件設計的任務是根據總體設計要求,在選擇的機型的基礎上,具體確定系統中所要使用的元器件,設計出系統的原理框圖、電路原理圖。


該設計要實現一種由單片機控制的電子琴,單片機工作于12MHZ時鐘頻率,使用其定時/計數器T0,工作模式為1,改變計數值TH0和TL0可以產生不同頻率的脈沖信號。該設計具有25個音節的鍵盤,用戶可以根據樂譜在鍵盤上進行演奏,音樂發生器會根據用戶的彈奏,通過揚聲器將音樂播放出來。由于本例實現的音樂發生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的,所以節拍由用戶掌握,不由程序控制。用單片機產生的音頻脈沖直接蜂鳴器并不能產生所要實現的音樂,因為它沒有足夠的驅動能力,這就需要音頻驅動電路。

軟件設計

聲音有噪音和樂音之分振動有規律的聲音是樂音,音樂中所用的聲音主要是樂音。


樂音聽起來有的高、有的低,這就叫做音高。音高是由發聲物體振動頻率的高低決定的,頻率高聲音就高,頻率低聲音就低。音持續時間的長短即時值,一般用拍數表示。休止符表示暫停發音。


一首音樂是由許多不同的音符組成的,而每個音符對應著不同的頻率,這樣就可以利用不同的頻率組合,加以拍數對應的延時,構成音樂。如果單片機要自己播放音樂就必須考慮到節拍的設置。

原理圖

本系統原理圖設計采用Altium Designer19,具體如圖。

程序

本設計利用KEIL5軟件實現程序設計,具體如圖。

仿真實現

本設計利用protues8.7軟件實現仿真設計,具體如圖。

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