【正文】 果較好且投資相對要低，因此在國內(nèi)外一些教堂和演奏 廳常用此類琴來代替制作工藝復(fù)雜、外型龐大、投資巨大的傳統(tǒng)管風(fēng)琴 5 電子琴工作原理 大家都知道當(dāng)物體振動時，能夠發(fā)出聲音。演奏控制部分和演奏方式與傳統(tǒng)的管風(fēng)琴相仿。如今，雙排鍵電子琴已是音樂院校電子琴專業(yè) 的學(xué)習(xí)、教學(xué)、音樂會的專業(yè)用琴，國際上的電子琴比賽也都是采用雙排鍵電子琴。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。轉(zhuǎn)換音色、變化速度。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 交錯使用的情況）， 第三行為低音，用腳鍵盤演奏。 檔次最高的一類琴。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。 （三）、臺式單排鍵電子琴 這類琴的外形類似風(fēng)琴和電鋼琴；其操作、功能等與便攜式電子琴相同。 攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，是電子琴中最普及、最常見的一種。另外，受功能、琴鍵數(shù)量等因素制約，演奏樂曲的音域 與難度也受到一定制約、非標(biāo)準(zhǔn)型（玩具型）電子琴可作為低齡兒童電子琴入門學(xué)習(xí)或作為 一種娛樂的工具。 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。 電子琴的種類 目前市場上電子琴的各種品牌、型號有上百種，由幾十元的玩具電于琴到幾百幾千元 的學(xué)習(xí)、演奏用琴，真是琳瑯滿目， 總體上可分為兩大類；便攜式電子琴和臺式電子琴。 還常作為獨(dú)奏樂器出現(xiàn)，具有鮮明時代特色。另外，電子琴還安裝有混響、回聲、延長音、震 音和顫音等多項(xiàng)功能裝置，表達(dá)各種情緒時運(yùn)用自如。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）。 樂器特色：屬于電子樂器，發(fā)音音量可以自由調(diào)節(jié)。 附錄 2 源程序 附錄 1 主要電路原理圖 附錄 參考文獻(xiàn) 致謝 第六章 調(diào)試結(jié)論 軟件調(diào)試 軟件仿真調(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)簡單原理介紹 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 設(shè)計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì) 指標(biāo) LM386 工作原理 按鍵選擇方案 控制模塊選擇方案 第二章 方案論證 系統(tǒng)開發(fā)的背景 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)踐動手操作技能。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 個按鍵和揚(yáng)聲器。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。作為 21 世紀(jì)的工科大學(xué)生，學(xué)好單片機(jī)，一方面可以加深對計(jì)算機(jī)原理和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，另一方面也為自身在專業(yè)上的深入發(fā)展構(gòu)筑了一個很好的平臺 ，在實(shí)踐過程中熟悉和熟練單片機(jī)的使用和開發(fā)。雖然它沒有常見的 PC 那樣大的體積和重量，不會在辦公桌或控制臺上占據(jù)一個顯要的位置，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、測量等智能活動的各個角落。因此，單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用已成為高科技和工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。 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)。本論文設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的簡易電子琴。 1 摘 要 隨著社會的發(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向惡。我們都會抽空欣賞世界名曲，作為對精神的洗禮。我們對于電子琴如何實(shí)現(xiàn)其功能，如聲音強(qiáng)弱控制、節(jié)拍器、自動放音功能等等也很好奇。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。 微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大量使用將人類社會帶入一個新的時代 ，單片微型計(jì)算機(jī) (簡稱單片機(jī) )在其中扮演著十分重要的角色。自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來，單片機(jī)以其體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、使用方便、性能價(jià)格比高、容易產(chǎn)品化等特點(diǎn)，在智能儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)、家用電器等各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各個行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的推動作用，對人們生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生了深刻的 影響。 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。本文的主要內(nèi)容是用STC89C52 單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個電子琴。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單，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。 關(guān)鍵詞 ： STC89C52 單片機(jī) 音色 節(jié)拍器 2 目 錄 第一章 續(xù) 論 1 電子琴的概念 1 電子琴的工作原理 系統(tǒng)開發(fā)的意義 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 元件簡介 STC89C52 簡介 主要功能特性 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程 設(shè)計(jì)要求 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第七章 設(shè)計(jì)心得體會 附錄 3 元器件清單 3 第一章 緒論 電子琴概念 簡易電子琴結(jié)構(gòu)組成： 電子樂器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜， 音源是由晶體管產(chǎn)生電振動，并通過音色回路而產(chǎn)生各種音色；同時由周波數(shù)調(diào)制產(chǎn)生顫音效果，由振 幅調(diào)制產(chǎn)生各種樂器的音效。音域較寬，和聲豐富，甚至可以演奏出一個管弦樂隊(duì)的效果，表現(xiàn)力極其豐富。另外，電子琴在獨(dú)奏時，還可隨意配上類似打擊樂音響的節(jié)拍伴奏，適合于演奏節(jié)奏性較強(qiáng)的現(xiàn)代音樂。簡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。但電子琴的局限性也十分明顯：旋律與和聲缺乏音量變化，過于協(xié)和、單一；在模仿各類管、弦樂器時，音色還不夠逼真，模仿提琴類樂器的音色時，失真度更大，還需要不斷改進(jìn)。 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．而臺式電子琴包括單排鍵臺式電子琴。這類琴琴鍵較狹小，從音質(zhì)、功能及性能等方面與標(biāo) 準(zhǔn)便攜式電子琴相比較有一定差距。 （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、動能完備、性能憂異、體小量輕。鍵盤數(shù)量通常為六十一健，也有四十 九鍵和七十三鍵甚至更多者，這類琴有高、中、低幾種不同檔次，不同檔次的電了琴其音質(zhì)， 功能等方面有一定的差異．標(biāo)準(zhǔn)型電子琴有學(xué)習(xí)，娛樂、伴奏、獨(dú)奏等多種用途；是大多數(shù) 電子琴愛好者學(xué)習(xí)用琴較理想的選擇。臺式電子琴的 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。是電子琴中性能最優(yōu)、功能最全。它不僅有雙層（也有三層）演奏鍵盤，同時在琴的底部還設(shè)有腳鍵盤． 腳鍵盤主要是用來演奏低音的，有時也用來演奏旋律。一般由左腳來演奏，有時也可雙腳并用．琴的底部還有兩個 控制踏板；由右腳來控制力度。開關(guān)節(jié)奏、制造滑音等。一個優(yōu)秀的演奏家在一臺性能卓越的雙排鍵電子琴 上的演奏；其效果能與一個大型樂隊(duì)相媲美。 （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。電子管風(fēng)琴全部采 用了管風(fēng)琴音色，沒有普通電子琴中的自動伴奏功能，主要用于演奏宗教音樂。振動的頻率不同，聲音的音調(diào)就 不 同。當(dāng)按動某個琴鍵時， 就會使與它對應(yīng)的電裝置工作，從而使喇叭發(fā)出某種音調(diào)的聲音?？刂泼姘迳系陌粹o來選擇處理器對音色、音量、輸出方式、伴奏的控制。鍵盤實(shí)際上 就是一些開關(guān)，如果沒有鍵盤，許多種頻率的信號一齊進(jìn)到放大器里，通過 揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音就會亂七八糟，不成音樂。 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。壓控振蕩器的輸出 Uo 接至相位比較器的一個輸入端，其輸出頻率的 高低由低通濾波器上建立起來的平均電壓 Ud 大小決定。這個平均值電壓 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頻率獲得一致。當(dāng)鎖相環(huán)入鎖時，它還具有“捕捉”信號的能力， Vco 可在某一范圍內(nèi)自動 跟蹤輸入信號的變化，如果輸入信號頻率在鎖相環(huán)的捕捉范圍內(nèi)發(fā)生變化，鎖相 環(huán)能捕捉到輸人信號頻率， 并強(qiáng)迫 Vco 鎖定在這個頻率上。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。利用定時器可發(fā)出不同頻率的脈沖，不同頻率的 脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動電路放大濾波后，就會發(fā)出不同音調(diào)。 當(dāng)簡易電子琴發(fā)聲時，除了發(fā)出某一頻率的聲音──基音以外，還會發(fā)出響 度較小、頻率加倍的輔助音──諧音。不同的樂器發(fā)出同一基音時，不僅諧音的數(shù)目不同，而且各諧音的響度也不同。在電子琴里，除了有與基音對應(yīng)的電裝置外，還有與許多諧音對應(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。其次，定時器按設(shè)置的定時參數(shù)產(chǎn)生中斷，這一次中斷發(fā)出脈沖低電平，下一次反轉(zhuǎn)發(fā)出脈沖高電平，由于定時參數(shù)不同， 就發(fā)出不 同頻率的脈沖，本設(shè)計(jì)中按鍵一次，會發(fā)出 50 個脈沖，松開后隨之延時 10 個脈沖，但在延時的 10 個脈沖期間繼續(xù)檢測鍵盤，若此時又有鍵被按下，若被按下的仍為原鍵則聲音不變，否則鍵盤會譯出被按下的另一個鍵的音調(diào)。軟件的設(shè)計(jì)思 路通過框圖形式說明在正文中會有介紹。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。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 個按鍵和揚(yáng)聲器。利用單片機(jī)產(chǎn)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(dá)的音樂。設(shè)計(jì)了用 AT89s52 單片機(jī)設(shè)計(jì)一個簡易的電子琴，有16 個按鍵，可以做一些基本的 彈奏。其中包括了音調(diào)的產(chǎn)生，節(jié)拍的產(chǎn)生，以及如何合理應(yīng)用單片機(jī)的定時，中斷系統(tǒng)生成相應(yīng)的音調(diào)和節(jié)拍，設(shè)計(jì)出音樂演奏系統(tǒng)。 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。 將 單向可控硅 SCR 和 電阻、電容 組成馳張振蕩器電路。 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)將來升級方面沒有潛力。 鑒于上述對比與分析，本設(shè)計(jì)采用方案三 按鍵選擇方案 組成鍵盤的按鍵有機(jī)械式、電容式、導(dǎo)電橡膠式、薄膜式多種，但不管什么形式，其作用都是一個使電路接通與斷開的開關(guān)。 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。所以，編碼鍵盤接口簡單、使用方便。 非編碼鍵盤：鍵盤只簡單地提供按鍵開關(guān)的行列矩陣。目前微機(jī)系統(tǒng)中，一般為了降低成本大多數(shù)采用非編碼鍵盤。 （ 1）去抖動 :每個按鍵在按下或松開時，都會產(chǎn)生短時間的抖動。所謂抖動是指在識別被按鍵是必須避開抖動狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識別正確無誤。 （ 2）防串鍵：防串鍵是為了解決多個鍵同時按下或者前一按鍵沒有釋放又有新的按鍵按下時產(chǎn)生的問題。雙鍵鎖定，是當(dāng)有兩個或兩個以上的按鍵按下時，只把最后釋放的鍵當(dāng)作有效鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼