电子琴是一种新型的键盘乐器,是现代电子科技与音乐完美结合的产物。电子琴应用半导体电子技术产生乐音信号并进行放大,通过扬声器发音,电子琴发音量可以自由调节,音域宽广,和声丰富,音乐表现力强。 一首乐曲是由不同音阶组成的,每个音阶都有与其对应的频率,因此通过产生不同频率创作出音乐作品。而单片机内部资源包含定时器/计数器,能够方便、灵活的产生各种方波频率信号,易实现电子琴的基本功能。 1. 课题概述 本课题“简易电子琴”的解决方案是基于ZY15MCU12BC2实验平台,以AT89C51单片机为核心控制元件,与键盘、发光二极管指示灯、扬声器等相关功能模块构成简易电子琴系统,实现单独演奏和自动播放乐曲等功能,系统工作原理如图6-22所示。 图6-22 简易电子琴系统工作原理图 简易电子琴系统具有2个功能: (1)单独演奏 键盘上“1、2、3、4、5、6、7”这7个按键分别对应“do、re、mi、fa、so、la、si”七个音阶。当按下音阶按键时,扬声器发出对应频率音调。表6-12给出了C调高、中、低音的音阶与频率对应关系。 表6-12 C调高、中、低音阶与频率关系对应表 【注】表中音调频率仅供参考。 根据表中的频率,分别计算出产生各音调时单片机内部定时器T0或T1的初值X,并建立C调高、中、低音的音阶初值X数据表,当按下音阶按键时,由查表指令获取该音阶频率的定时器初值X,启动定时器工作产生频率信号并输出至扬声器发出对应音调。键盘上“1、2、3、4、5、6、7”这7个按键同时对应实验平台上L0~L7发光二极管电路,当按下音阶按键时,产生相应的音调,同时对应二极管指示灯点亮。表6-12中高、中、低音的产生方法:可以在键盘设置高、中、低音3个功能键,由功能键+“1、2、3、4、5、6、7”按键产生高、中、低音的音调。建议在单片机内存设定高、中、低音3个定时器初值X音调表分别调用。 (2)播放音乐 在单片机内存建立若干个乐曲频率表,并在键盘设置对应播放功能键,按下播放键,系统调用对应乐曲表播放乐曲,同时在LED显示器显示播放乐曲编号“− − − − ××”。 图中键盘模块采用实验平台2×8矩阵键盘电路, LED显示模块采用实验平台6个七段LED显示器,电路设计参照本书第1部分第4章“图4-13 8279、键盘及LED显示电路示意图”。 系统设置启动/停止按键,系统启动后LED显示器即显示启动界面,系统启动界面由用户自行设置。在系统工作的任意时刻,按下停止键,系统停止工作回到启动界面。 2. 设计要求 (1)基本要求 本课题实现键盘演奏功能为系统设计的基本要求。其中硬件部分要求根据系统工作原理图绘制系统硬件电路图,在实验平台上设计组成简易电子琴系统,并调试自主设计、编写的程序,主要包括:主程序、定时器子程序、键盘控制子程序、LED显示子程序、扬声器驱动子程序等。在调试程序时,要求整个系统工作正常、显示正确、结果满意,并希望同学能深入思考、精益求精,提出对课题的改进意见。 (2)附加要求 播放音乐功能作为系统功能的扩展,对于单片机掌握和运用能力较好的学生,可以考虑选择。
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