【正文】 脈沖非常方便，可以利用它的定時(shí) /計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波頻率信號(hào)，因此，需要弄清楚音樂中的音符和對(duì)應(yīng)的頻率，以及單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)的關(guān)系。 19 如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂的節(jié)拍 除了音符以外，節(jié)拍也是音樂的關(guān)鍵組成部分。 綜上所述，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)已經(jīng)明確 ,在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)上均可行，因此本系統(tǒng)的開發(fā)是完全可行的。其次，在這次設(shè)計(jì)可行性上進(jìn)行分析如下： 經(jīng)濟(jì)可行性： 所謂經(jīng)濟(jì)可行性，即在這次設(shè)計(jì)上需要投入資金的多少，由于 畢業(yè)設(shè)計(jì)是沒有項(xiàng)目資金，沒有開發(fā)經(jīng)費(fèi)，因此在經(jīng)濟(jì)上必須能夠承受，比較理想化的項(xiàng)目對(duì)于我們畢業(yè)設(shè)計(jì)來說是不可行的。 設(shè)計(jì)要求 （ 1）按設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行電路設(shè)計(jì) 。它的典型輸入阻抗為50K。 其 典型應(yīng)用電路 如下： 15 放大器增益 =20（最少器件） 放大器增益 =50 16 圖 35 低頻提升放大器 音頻功放電路 在一定頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)能夠產(chǎn)生樂音，但是用單片機(jī)產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器并不能產(chǎn)生所要實(shí)現(xiàn)的音樂，因?yàn)樗鼪]有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這就需要音頻功率放大電路。 工作電壓范圍寬 ,412V or 518V。輸出端（引腳 5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。 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)。 LM386 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 。 LM386 LM386 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器 ,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。改變編程的存儲(chǔ)單元地址和編程數(shù)據(jù)重復(fù)步驟（ 1）～（ 5），直到編程文件最后。 EPROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。在由外部程序存儲(chǔ)器讀取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 RST：復(fù)位輸入。 P3 口： P3 口管腳是8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這 是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4 TTL 門電流。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8 個(gè) TTL 門電流。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 ●與MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；●片內(nèi)集成 4KB 的 FLASH 存儲(chǔ)器，可反復(fù)編程/擦除 1000 次；●數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年；●全靜態(tài)設(shè)計(jì)，時(shí)鐘頻率范圍為 0～24MHz、 33MHz；●三個(gè)程序存儲(chǔ)器保密位；● 128 8 字節(jié)的內(nèi)部 RAM；● 32 條可編程的 I/O 口線；● 2 個(gè)可工作于 4 種模式的 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器；● 5 個(gè)中斷源 /2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；●可編程串行通道；●具有 4 種工作模式的全雙工串行口；●低功耗的待機(jī)工作模式和掉電工作模式；●片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；●具有 4 種工作模式的全雙工串行口；●低功耗的待機(jī)工作模式和掉電工作模式；●片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； 主要功能特性 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。在 STC89C52 內(nèi)部有 FLASH 程序存儲(chǔ)器，既可用常規(guī)的編程器編程，也可用在線使之處于編程狀態(tài)對(duì)其編程。 本例使用國(guó)家半導(dǎo)體公司的低壓音頻功率放大器 LM386 來實(shí)現(xiàn)音頻功放電路 。 該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)一種由單片機(jī)控制的電子琴，單片機(jī)工作于 12MHZ 時(shí)鐘頻率，使用其定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0，工作模式為 1，改變計(jì)數(shù)值 TH0 和 TL0 可以產(chǎn)生不同頻 9 率的脈沖信號(hào)。 傳統(tǒng)電子琴可以用鍵盤 上的“ 1”到“ A”鍵演奏從低 SO 到高 DO 等11 音。常用的方法有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法兩種。常用的方法有雙鍵鎖定和 N 鍵輪回兩種方法。抖動(dòng) 的持續(xù)時(shí)間與鍵的質(zhì)量相關(guān)，一般為 5— 20mm。有關(guān)按鍵的識(shí)別、鍵碼的確定與輸入、去抖動(dòng)等功能均由軟件完成。不僅能自動(dòng)檢測(cè)被按下的鍵，并完成去抖動(dòng)、防串鍵等功能，而且能提供與被按鍵功能對(duì)應(yīng)的鍵碼（如 ASCII 碼）送往 CPU。 方案三 ：采用 AT89S51 單片機(jī)進(jìn)行控制，由于其性價(jià)比高，完全滿足了本作品智能化的要求，它的內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間達(dá)到 8K，使軟件設(shè)計(jì)有足夠的內(nèi)部使用空間并且方便日后系統(tǒng)升級(jí)，使用方便，抗干擾性能提高。將 220V 交流電經(jīng)變壓器降壓， 再經(jīng)過 整流 、濾波，獲得 + 直流電壓。與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)不同，本設(shè)計(jì)主要介紹的是數(shù)字信號(hào)連接功率放大電路，驅(qū)動(dòng)喇叭，產(chǎn)生樂音。 本文主要對(duì)使用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機(jī)電子琴統(tǒng)硬件組成。 系統(tǒng)開發(fā)背景 電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。利用定時(shí)器可發(fā)出不同頻率的脈沖，不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動(dòng)電路放大濾波后，就會(huì)發(fā)出不同音調(diào)。我們聽到的樂器的聲音是它發(fā)出的基音和諧音混合而成的。 本設(shè)計(jì)主要是通過對(duì)電子琴主體部分的電路進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)， 達(dá)到電子琴固有的基本功能， 故叫簡(jiǎn)易電子琴。這時(shí)兩個(gè)信號(hào)的頻率相同，兩相位差保持恒定（即同步）稱作相位鎖定。電源的任務(wù)是給各部分供電。振蕩器是根據(jù)需要產(chǎn)生一定頻率的振蕩信號(hào)，振蕩信號(hào)通過分頻器分解成不同頻率的信號(hào)輸送到放大器，放大器將信號(hào)放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。在簡(jiǎn)易電子琴里，雖然沒有振動(dòng)的弦、簧、管等物體，卻有許多特殊的電 裝置，每個(gè)電裝置一工作，就會(huì)使喇叭發(fā)出一定頻率的聲音。演奏控制部分和演奏方式與傳統(tǒng)的管風(fēng)琴相仿。因此 雙排 鍵電子琴演奏比便攜式更復(fù)雜、更困難些，往往是手腳并用十分繁忙，但這種根據(jù)樂曲需要 的四肢及體態(tài)繁忙給人以視覺上的享受。雙排鍵電子琴的樂譜用三行大譜表記 譜，第一行譜多為旋律，用右手演奏．第二行多為伴奏，用左手演奏（也有 交錯(cuò)使用的情況）， 第三行為低音，用腳鍵盤演奏。這類琴有學(xué)習(xí)、娛樂、伴奏、獨(dú)奏等多種用途：其缺點(diǎn)是不便攜帶． （四）、雙排鍵電子琴 雙排鍵電子琴是吸取管風(fēng)琴的結(jié)構(gòu)原理發(fā)展而來的。 攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，是電子琴中最普及、最常見的一種。 4 雙排鍵電子琴、電于管風(fēng)琴等． （一）、非標(biāo)準(zhǔn)型（玩具型）電子琴 非標(biāo)準(zhǔn)型（玩具型）電子琴是電子琴中最普通，價(jià)格較實(shí)惠的一種、琴的體積大小不一， 鍵盤數(shù)量從二十四鍵至四十九鍵不等。 還常作為獨(dú)奏樂器出現(xiàn)，具有鮮明時(shí)代特色。它還可模仿多種音色，甚至可以奏出常規(guī)樂器所無法發(fā)出的聲音（如人聲，風(fēng)雨聲等）。 附錄 2 源程序 附錄 致謝 軟件調(diào)試 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 原理圖 總體方案及設(shè)計(jì)流程 設(shè)計(jì)說明 如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂的頻率 如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂的節(jié)拍 音樂相關(guān)的知識(shí) 設(shè)計(jì)目標(biāo) 第二章 方案論證 1 電子琴的種類 通過基于單片機(jī)的嵌入式電子琴的設(shè)計(jì)課題熟悉和理解單片機(jī)應(yīng)用和開發(fā)過程，培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)踐出真知的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的態(tài)度，提高實(shí)踐動(dòng)手操作技能。它在現(xiàn)代音樂扮演著重要的角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。雖然它沒有常見的 PC 那樣大的體積和重量，不會(huì)在辦公桌或控制臺(tái)上占據(jù)一個(gè)顯要的位置，但它就像小小的螺絲釘一樣，鑲嵌在人們工作、生活中需要計(jì)算、控制、測(cè)量等智能活動(dòng)的各個(gè)角落。 單片微型計(jì)算機(jī)它具有高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。 1 摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，音樂逐漸成為我們生活中很重要的一部分，有人曾說喜歡音樂的人不會(huì)向惡。我們對(duì)于電子琴如何實(shí)現(xiàn)其功能，如聲音強(qiáng)弱控制、節(jié)拍器、自動(dòng)放音功能等等也很好奇。 微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大量使用將人類社會(huì)帶入一個(gè)新的時(shí)代 ，單片微型計(jì)算機(jī) (簡(jiǎn)稱單片機(jī) )在其中扮演著十分重要的角色。 電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。 1 電子琴的概念 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及說明 系統(tǒng)組成及總體框圖 主要功能特性 設(shè)計(jì)要求 附錄 3 元器件清單音域較寬，和聲豐富，甚至可以演奏出一個(gè)管弦樂隊(duì)的效果，表現(xiàn)力極其豐富。簡(jiǎn)易電子琴是電聲樂隊(duì)的中堅(jiān)力量，常用于獨(dú)奏主旋律并伴以豐富的和聲。 便攜式電子琴包 括非標(biāo)準(zhǔn)型電于琴和標(biāo)準(zhǔn)型電子琴．而臺(tái)式電子琴包括單排鍵臺(tái)式電子琴。 （二）、標(biāo)準(zhǔn) 型單排鍵便攜式電子琴 標(biāo)準(zhǔn)型單排鍵便攜式電子琴具有琴鍵規(guī)范，音質(zhì)優(yōu)美、動(dòng)能完備、性能憂異、體小量輕。臺(tái)式電子琴的 影體較大．琴身與柜式琴架合為一體，琴的下半部分帶有音箱，其音量可滿足一般音樂教室 和小型舞廳的使用需要。它不僅有雙層（也有三層）演奏鍵盤，同時(shí)在琴的底部還設(shè)有腳鍵盤． 腳鍵盤主要是用來演奏低音的，有時(shí)也用來演奏旋律。開關(guān)節(jié)奏、制造滑音等。 （五）、電子管風(fēng)琴 電子管風(fēng)琴是采用管風(fēng)琴音色并運(yùn)用電子發(fā)聲原理制作而成的，它有一層健盤、雙層鍵 盤和多層鍵盤幾種類型。振動(dòng)的頻率不同，聲音的音調(diào)就 不 同?？刂泼姘迳系陌粹o來選擇處理器對(duì)音色、音量、輸出方式、伴奏的控制。 這樣，按照一定的演奏規(guī)律來按鍵，就能奏出美妙的音樂來。這個(gè)平均值電壓 Ud 朝著減小 Co 輸出頻率和輸入頻率之差的方向變化，直至 Vco 輸出頻率和輸入信號(hào)頻率獲得一致。過去的鎖相環(huán)多采用分立元件和模擬電路構(gòu)成，現(xiàn)在常使用集成電路的鎖相環(huán)， CD4046 是通用的 CMOS 鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬（為 3V － 18V） ，輸入阻抗高 (約 100MΩ )，動(dòng)態(tài)功耗小，在中心頻率 fo 為 10kHz 下功耗 僅為 600μ W，屬微功耗器件。 當(dāng)簡(jiǎn)易電子琴發(fā)聲時(shí)，除了發(fā)出某一頻率的聲音──基音以外，還會(huì)發(fā)出響 度較小、頻率加倍的輔助音──諧音。在電子琴里，除了有與基音對(duì)應(yīng)的電裝置外，還有與許多諧音對(duì)應(yīng)的電裝置，適當(dāng)?shù)剡x擇不同的諧音電裝置，就可以模仿出不同樂器的聲音來。軟件的設(shè)計(jì)思 路通過框圖形式說明在正文中會(huì)有介紹。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設(shè)有 16 個(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。設(shè)計(jì)了用 AT89s52 單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的電子琴，有16 個(gè)按鍵，可以做一些基本的 彈奏。 系統(tǒng)開發(fā)意義 該設(shè)計(jì)具有 以下優(yōu)點(diǎn)： (1)可以隨意彈奏想要表達(dá)的音樂 ； (2)制作簡(jiǎn)單，成本低 第二章 方案論證 控制模塊的選擇方案 方案一：用可控硅制作電子琴。 方案二： 采用 AT89C51 單片機(jī)進(jìn)行控制，由于 AT89C51 不具備 ISP 功能， 因此 Atmel 公司已經(jīng)停產(chǎn)在市面上已經(jīng)不常見，況且其 ROM 只有 4K 在系統(tǒng)將來升級(jí)方面沒有潛力。 編碼鍵盤：鍵盤本身帶有實(shí)現(xiàn)接口主要功能所需的硬件 電路。 非編碼鍵盤：鍵盤只簡(jiǎn)單地提供按鍵開關(guān)的行列矩陣。 （ 1）去抖動(dòng) :每個(gè)按鍵在按下或松開時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的抖動(dòng)。 （ 2）防串鍵：防串鍵是為了解決多個(gè)鍵