【正文】 用知識的能力；平時的工作態(tài)度及表現(xiàn)；答辯情況。組長: 張 娜組員:龔壽濤、趙偉任務分配:組員任務分配表資料準備全 組硬件原理圖繪制與PCB板制作張娜、龔壽濤硬件實物的焊接張娜、龔壽濤軟件設計與實現(xiàn)趙偉上機調(diào)試全 組報告撰寫全 組摘 要本設計主要是通過對電子琴主體部分的電路進行模仿設計，達到電子琴固有的基本功能，故叫簡易電子琴。通過編寫程序讓其中七個按鍵分別對應音樂的七個音符，可以通過這七個按鍵任意彈奏我們想要的音樂節(jié)奏，最終實現(xiàn)電子琴的模擬設計，寧外一個按鍵用來控制歌曲的連續(xù)播放，將一首歌曲翻譯成單片機定時器能識別的頻率初值通過按下第八個按鍵就能播放設計好的歌曲，同時還增加了流水燈的動感效果，用流水燈反應音樂的音階，流水燈將隨音樂節(jié)奏的跳動而不停的切換。利用單片機定時器產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階，最終可通過按鍵隨意彈奏想要表達的音樂節(jié)奏。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。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8個按鍵和揚聲器。 每首歌曲是由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(gòu)成我們所想要的音樂，當然對于單片機來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時/計數(shù)器T0來產(chǎn)生這樣方波頻率信號。方案一：采用單個的邏輯器件組合音樂是有由不同的音階組成的，而不同的音階又是由不同的頻率發(fā)出的，那么利用不同的頻率，就可以發(fā)出不同的音樂了。根據(jù)本實驗要求，采用8279將鍵掃得到的鍵值通過查表得到相應的8253的頻率值，將從8253得到相對應的按鍵彈奏信號經(jīng)過LM386進行放大，再用喇叭輸出，就實現(xiàn)了簡易電子琴的基本功能，也就完成了實驗的要求。利用按鍵實現(xiàn)音符和音調(diào)的輸入；兩位的數(shù)碼管進行被操作的按鍵顯示；用PNP型三極管9012實現(xiàn)低音頻功率放大；最后用蜂鳴器發(fā)音。這樣雖然比較直觀，邏輯器件分工鮮明，思路也比清晰，一目了然，但是由于元器件種類、個數(shù)繁多，而過于復雜的硬件電路也容易引起系統(tǒng)的精度不高、體積過大等不利因素。方案二與前一種方案相比，主控芯片采用AT89S52單片機，它是大規(guī)模集成電路技術發(fā)展的產(chǎn)物，具有高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠、應用廣泛的特點。而第二種方案具有經(jīng)濟可行性、技術可行性、實物應用性。 系統(tǒng)硬件組成框圖實驗中每按下一個琴鍵，單片機能夠檢測到鍵盤的按鍵，并根據(jù)按鍵的位置，通過程序來控制，使喇叭發(fā)出不同頻率（音調(diào)）的聲音，聲音延遲一段時間，等到按鍵放開之后，聲音停止。如此循環(huán)，即可實現(xiàn)基本的琴鍵功能。針對本設計的功能和用途，采用AT89C52單片機更好，實現(xiàn)功能完全，性價比較高，更適合本設計。使用Atmel司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。另外，STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 RST——復位輸入。 89C52直插式封裝 復位電路單片機最小系統(tǒng)常采用上電自動復位和手動按鍵復位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復位操作。手動復位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關操作使單片機復位。上電自動復位通過電容C4充電來實現(xiàn)。 時鐘電路單片機內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。可以根據(jù)情況選擇6MHz、12MHz或24MHz等頻率的石英晶體，補償電容通常選擇30pF左右的瓷片電容。機械觸點式按鍵是利用機械彈性使鍵復位，手感明顯，連線清晰，工藝簡單，適合單件制造。導電橡膠按鍵是利用橡膠的彈性來復位，通過壓制的方法把面板上所有的按鍵制成一塊，體積小，裝配方便，適合批量生產(chǎn)。柔性按鍵是近年來迅速發(fā)展的一種新型按鍵，可以分為凸球型和平面型兩種。而且外形和面板的布局、色彩、鍵距可按照整機的要求來設計。當測試表明有鍵被按下之后，緊接著就進行去抖動處理。為保證鍵識別的準確，在電壓信號抖動的情況下不能進行行狀態(tài)輸入。去抖動有硬件和軟件兩種方法。軟件消抖，在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時程序之后，再檢測此按鍵，如果第二次檢測結(jié)果仍為按下狀態(tài)，CPU便確認此按鍵己按下，消除了抖動。如果在前一個按下的鍵發(fā)聲的同時有另一個按鍵被按下，則啟動中斷系統(tǒng)。發(fā)出后按的鍵的音調(diào)。使小燈隨音樂跳動起來，這就是小燈顯示的優(yōu)點。MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標準串口設計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。由6腳和4只電容構(gòu)成。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從11引腳（T1IN）、10引腳（T2IN）輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從14腳（T1OUT）、7腳（T2OUT）送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從13引腳（R1IN）、8引腳（R2IN）輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從12引腳（R1OUT）、9引腳（R2OUT）輸出。15腳GND、16腳VCC（+5v）。 MAX232封裝引腳圖 串口電路 電容器應選擇1μF的電解電容。 揚聲器發(fā)聲電路本設計采用9012PNP型三極管，三極管9012是一種常用的小功率PNP型硅管， 在圖中，三極管主要是做驅(qū)動用的，因為單片機的IO口驅(qū)動能力不夠讓蜂鳴器發(fā)出聲音，所以我們通過三極管放大驅(qū)動電流，從而可以讓蜂鳴器發(fā)出聲音，集電極電流通過蜂鳴器讓蜂鳴器發(fā)出聲音，當輸出低電平時，三極管截止，沒有電流流過蜂鳴器，所以就不會發(fā)出聲音，從而實現(xiàn)單片機控制發(fā)聲。因此單片機奏樂只需弄清楚兩個概念即可，也就是“音調(diào)”和“節(jié)拍”。在音樂中所謂“音調(diào)”，其實就是我們常說的“音高”。當兩個聲音信號的頻率相差一倍時，也即f2=2*f1時，則稱f2比f1高一個倍頻程,在音樂中1（do），2（re）……正好相差一個倍頻程，在音樂學中稱它相差一個八度音。以1—i 八音區(qū)為例， 12 個半音是：1—＃＃1—2—＃＃2—3—4—＃4，＃4—5 一＃＃5—6—＃＃6—7—i。如果我們只要知道了這十二個音符的音高，也就是其基本音調(diào)的頻率，我們就可根據(jù)倍頻程的關系得到其他音符基本音調(diào)的頻率。我們就以本次設計中標準音高A為例進行演示。一般情況下，單片機奏樂時，其定時器為工作方式1，它以振蕩器的十二分頻信號為計數(shù)脈沖。因此定時器的高低計數(shù)器的初值為：TH=THL/256=(TALL–t*f0/12)/256TL=THL%256=(TALL–t*f0/12)%256將t=1136μs 代入上面兩式（注意：計算時應將時間和頻率的單位換算一致），即可求出標準音高A 在單片機晶振頻率f0=12Mhz，定時器在工作方式1下的定時器高低計數(shù)器的予置初值為：TH440Hz=(65536–1136*12/12)/256=0XFBTL440Hz=(65536–1136*12/12)%256=0X90根據(jù)上面的求解方法，我們就可求出其他音調(diào)相應的計數(shù)器的予置初值。在一張樂譜中，我們經(jīng)常會看到這樣的表達式，如1=C、1=G…… 等等，這里1=C,1=G表示樂譜的曲調(diào)，和我們前面所談的音調(diào)有很大的關聯(lián)，、就是用來表示節(jié)拍的。比如： 部分樂譜圖 、2 為一拍，5 為一拍，6為一拍共三拍。一般說來，如果樂曲沒有特殊說明，一拍的時長大約為400—500ms ?？梢?，在單片機上控制一個音符唱多長可采用循環(huán)延時的方法來實現(xiàn)。通過上面關于一個音符音調(diào)和節(jié)拍的確定方法，我們就可以在單片機上實現(xiàn)演奏音樂了。另外，對于樂曲中的休止符，一般將其音調(diào)參數(shù)設為0XFF，0XFF，其節(jié)拍參數(shù)與其他音符的節(jié)拍參數(shù)確定方法一致，樂曲結(jié)束用節(jié)拍參數(shù)