【正文】 圍大、外接元件少和諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。 LM386 內(nèi)部電路 LM386 內(nèi)部電路原理圖如圖 22 所示。與通用型集成運(yùn)放相類似，它是一個(gè)三級(jí)大電路。 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 6 圖 22 LM386內(nèi)部電路原理圖 第一級(jí)為差分放大電路， T1 和 T T2 和 T4 分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管； T5 和 T6 組成鏡像電流源作為 T1 和 T2 的有源負(fù)載； T3 和 T4 信號(hào)從管的基極輸入，從 T2 管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益 [6]。 第二級(jí)為共射放大電路， T7 為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。 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)。二極管 D1 和 D2 為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。 引腳 2 為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端。電路由單電源供電，故為 OTL 電路。輸出端（引腳 5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。 電阻 R7 從輸出端連接到 T2 的發(fā)射極，形成反饋通路，并與 R5 和 R6 構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。 LM386 引腳簡介 圖 23 LM386引腳圖 LM386 的外形和引腳的排列如圖所示。引腳 2 為反相輸入端， 3 為同相輸入端；引腳 5 為輸出端；引腳 6 和 4 分別為電源和地；引腳 1 和 8 為電壓增益設(shè)定端；使用時(shí)在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10μF[7]。 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 7 第 3 章 系統(tǒng)的 硬件 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作原理 樂音實(shí)際上是固有周期的信號(hào)。 我們用 AT89C51 的定時(shí)器 T0 來控制，在 腳上輸出方波周期信號(hào)，產(chǎn)生樂音。根據(jù)不同的按鍵，調(diào)節(jié) T0 溢出的時(shí)間可輸出不同頻率的樂音，這樣就做出了一臺(tái)簡易的電子琴。 音樂產(chǎn)生的原理及硬件設(shè)計(jì)是由于一首音樂的許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以用不同的頻率的組合，就可構(gòu)成我們想要的音樂了，對于單片機(jī)來產(chǎn)生不同的頻率非常的方便，我們利用單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波，因此只要把一首歌的音階對應(yīng)頻率的關(guān)系弄正確即可。在此次設(shè)計(jì)中單片機(jī)晶振為 12MHZ，定時(shí)器的技術(shù)周期為 1MHZ。 總體設(shè)計(jì)框圖 圖 31 硬件組成框圖 中心控制模塊ＡＴ８９Ｃ５１ 播放模塊喇叭 按鍵控制模塊 按鍵狀態(tài) 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 8 中心控制模塊 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1P80C52UBPNX1X2RESGNDVCCVCCP30P31P32P33P34P35P36P37 P23 圖 32 中心控制模塊 本次設(shè)計(jì)中心控制模塊是采用 AT89C51 單片機(jī)來控制整個(gè)系統(tǒng)，其中 口作為輸入口連接喇叭的放大濾波電路，而 P3 口連接按鍵控制電路，當(dāng)系統(tǒng)掃描到按鍵上有按鍵被按下，則快速檢測出是哪一個(gè)鍵被按下，然后單片機(jī)的定時(shí)器被啟動(dòng)，一定的頻率脈沖，該頻率脈沖經(jīng)過喇叭放大濾波后就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)播放音樂的功效。 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 9 播放模塊 LS1BuzzerQ1NPN10KR3Res1VCC300R4Res110R5Res1P23GND 圖 33 播 放模塊 播放模塊是喇叭和音頻功率放大器 LM386 構(gòu)成。信號(hào)脈沖經(jīng) P1 口輸出，由 LM386同相輸入端輸入，經(jīng)過放大濾波后，最后經(jīng)喇叭播放音調(diào)。它幾乎不存在噪聲，音響效果較好。而且由于所需驅(qū)動(dòng)功率較小，且價(jià)格低廉，所以被廣泛應(yīng)用 按鍵模塊 S2S1S5S3 S4S6 S7 S8S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16P30P31P32P33P34P35P36P37 圖 34 矩陣按鍵模塊 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 10 電子琴設(shè)有 16 個(gè)按鍵，能夠發(fā)出 16 個(gè)不同的音調(diào)，并且要求按下按鍵發(fā)聲，松開一段時(shí)間停止，中間在按別的按鍵按下則發(fā)另一音調(diào)的聲音，當(dāng)有按鍵按下時(shí)系統(tǒng)就會(huì)掃描到是哪個(gè)按鍵按下，然后單片機(jī)的定時(shí)器被啟動(dòng)，發(fā)出一定頻率的脈沖，該頻率的脈沖經(jīng)音頻功 率放大器，放大濾波后，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。如果在前一個(gè)按下的按鍵發(fā)出聲的同時(shí)有另一個(gè)按鍵被按下，則啟用中斷系統(tǒng)，前面按鍵的發(fā)音停止，轉(zhuǎn)到后按的按鍵的發(fā)音程序，發(fā)出音調(diào)。 電路仿真圖 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2X1CR Y S T A LC13 0 p FC23 0 p FR11kC31 0 u F R21 0 kR33 0 0R410R51 0 kQ1NP NL S 1S O UN D E R 圖 35 電路仿真圖 用矩陣按鍵的 16 個(gè)按鍵模擬電子琴的 16 個(gè)音符。具體音符為：按壓 S0、 S SS S4 鍵，發(fā)出低音 7；按壓 S S S S S S S11 鍵，發(fā)出中音 7；按壓 S1 S1 S1 S15 鍵，發(fā)出高音 4，通過按下不同的按鍵發(fā) 出不同的音符。（電路原理圖詳見附錄一） 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 11 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 否 否 是 否 是 圖 41 主程序流程圖 主函數(shù)是一個(gè)無限循環(huán)的函數(shù)，用來組織和調(diào)用各函數(shù)。工作時(shí)，首先對定時(shí)器T0 進(jìn)行初始化，暫時(shí)不開啟定時(shí)器。然后調(diào)用矩陣鍵盤掃描函數(shù)，判斷按鍵是否按下。若未按下，繼續(xù)掃描；若按下，則求出按鍵號(hào)，送入顯示緩沖區(qū) disp_buf，同時(shí)將對應(yīng)的計(jì)數(shù)初值裝入定時(shí)器 T0，并開啟定時(shí)器 T0，然后等待按鍵釋放。在等待按鍵釋放的過程中，若定時(shí)時(shí)間到，則進(jìn)入定時(shí)器 T0 中斷函數(shù)。 開 始 定時(shí)器 T0初始化 延時(shí) 10 ms 按鍵是否按下？ 求出按鍵號(hào)，送顯示緩沖區(qū) 裝入音符計(jì)數(shù)初值到 定時(shí)器 T0并啟動(dòng)定時(shí)器 按鍵是否彈起？ 關(guān)閉定時(shí)器 T0和蜂鳴器 結(jié) 束 按鍵是否按下？ 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 12 定時(shí)器 T0 程序流程圖 圖 42 定時(shí)器 T0程序流程圖 在定時(shí)器 T0 函數(shù)中，重新計(jì)數(shù)初值，并將 不斷取反，這樣，就可以驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出與按鍵相對應(yīng)的按鍵音符音。開 始 重裝計(jì)數(shù)初值 取反 結(jié) 束 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 13 結(jié)論 通過本次設(shè)計(jì)，我懂得了如何解決電路中出現(xiàn)的問題，從而能夠使自己更好的學(xué)習(xí)和掌握一些電路常識(shí)，在本次設(shè)計(jì)中，我對一些常用的集成塊有了一些了解，如AT89C51， LM386。在本次設(shè)計(jì)中我犯了許多問題，如喇叭沒有驅(qū)動(dòng)就可以發(fā)音，在老師的指導(dǎo)下選擇正確的放大電路使喇叭發(fā)音，使電路可以正確的仿真，經(jīng)過這一階段的設(shè)計(jì)，我深刻明白了理論與社會(huì)實(shí) 踐相結(jié)合的道理，從中得到了書本中沒有學(xué)到的東西，明白了如今信息時(shí)代電子技能知識(shí)的重要性，通過本次設(shè)計(jì)我對自己的動(dòng)手能力有了信心，使我充分體會(huì)到再創(chuàng)造過程中探索的艱難與成功的喜悅。 通信 103班 付紅娜 基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 14 參考文獻(xiàn) [1] 劉啟文 ， 劉啟武 ， 王麗娟 .電子琴中的放大器 [J].電子技術(shù) ， 1982，（ 05）： 5670. [2] 陸大鈞 ， 魯文煥 .單音電子琴的音源 [J].電子技術(shù) ， 1981， (04)： 100120 . [3] 路民峰 .集成電路電子音階 [J].電子技術(shù) ， 1981， (06) ： 130140. [4] 楊應(yīng)全 .簡易電子琴模擬程序 [J].電腦知識(shí)與技術(shù) ， 1998，（ 03）： 246253. [5] 杜麗芳 .用單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子琴 [J].電子世界 ， 2020， (07) ： 230270. [6] 馮博琴 .微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) .清華大學(xué)出版社， 2020： 2025. [7] 李林濤 ， 梁宜勇 . 基于單片機(jī)的簡易電子琴錄 /放音系統(tǒng) [J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用 ， 2020(02)： 346354. 通信 103班 付紅娜