基于單片機(jī)的電子琴電路設(shè)計(jì)
引言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/172620.htm隨著計(jì)算機(jī)在社會各領(lǐng)域的滲透,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入,同時(shí)帶動著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、家電以及玩具的日新月異更新,極大地提高了電子電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。
本文中所設(shè)計(jì)的具有存儲功能的單片機(jī)電子琴是由STC89C51單片機(jī)、小鍵盤、LCD以及音頻功放電路和揚(yáng)聲器組成的。利用該電子琴電路,用戶可以自由地輸入音符,利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階,使揚(yáng)聲器發(fā)出悅耳的音樂,最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂。同時(shí)詳細(xì)論述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程及關(guān)鍵技術(shù)。
1 系統(tǒng)硬件組成
電子琴的控制電路分為單片機(jī)STC89C51、工作指示LED、LCD顯示器、按鍵輸入、喇叭接口等幾部分。其硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
1.1 單片機(jī)STC89C51簡介
STC單片機(jī)是一款增強(qiáng)型5l單片機(jī),完全兼容MCS-51。STC89C51可以代替AT89C51,而且功能更強(qiáng),速度更快,壽命更長,價(jià)格更低。該單片機(jī)具有40個(gè)引腳,采用雙列直插DIP-40封裝。STC89C51可以完成ISP在線編程功能,而AT89C51則不能。因此,將AT89C51中的程序直接燒錄到STC89C51中后,STC89C5l就可以代替AT89C51直接工作。STC推出的系列51單片機(jī)芯片全面兼容其它51單片機(jī)。STC89C51內(nèi)部有E2PROM,可以在程序中修改,而且斷電不丟失數(shù)據(jù)。此外,還增加了兩級中斷優(yōu)先級等等,STC89系列單片機(jī)的基本特性如圖2所示。
通常電子琴所輸入的音階值都先存入變量數(shù)組中,演奏時(shí)才逐一取出來播放單音。程序中的變量使用的是內(nèi)部存儲器RAM,范圍為空間30H~7FH,因此,其程序內(nèi)存規(guī)劃是:RAM地址30H~70H存放音階值,最大內(nèi)存空間為64字節(jié);RAM地址71H~7FH存放程序其他變量。程序執(zhí)行后,工作指示LED閃動,表示程序開始執(zhí)行。當(dāng)按下鍵盤組中的相對按鍵時(shí),壓電喇叭會發(fā)出相對音階單音,全系統(tǒng)共有2個(gè)8度音階,DO~SI,HI DO~HI SI,14個(gè)音階,所輸入的單音會存入89C5l內(nèi),至多可以輸入64個(gè)單音,并可以一起演奏出來,同時(shí)還有清除存儲功能,可將原數(shù)據(jù)清除后再重新輸入。
1.2 LCD硬件接口
本設(shè)計(jì)所用LCD的引腳如圖3所示,其中,DO~D7為雙向數(shù)據(jù)總線,LCD數(shù)據(jù)讀寫方式可以分為8位及4位兩種。若以8位數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫,則DO~D7皆有效,若以4位方式進(jìn)行讀寫,則只用到D7~D4。RS為寄存器選擇控制線,當(dāng)RS為O且做寫入操作時(shí),可以寫指令寄存器;若RS為l,則用于讀寫數(shù)據(jù)寄存器。P/W為LCD讀寫控制線,R/W為0,LCD執(zhí)行寫作,R/W為1時(shí),則做讀操作。VO為亮度調(diào)整電壓輸入控制引腳,輸入0V時(shí),字符顯示最亮。
LCD可以實(shí)時(shí)顯示目前演奏的單音碼,可以實(shí)時(shí)顯示所存儲的單音計(jì)數(shù)。按鍵9是清除鍵,可將存儲的單音計(jì)數(shù)清0;按鍵8是放音鍵,可將內(nèi)存中的單音逐一演奏出來,演奏中可以按K4鍵來中斷。本設(shè)計(jì)使用一般的LCD顯示器來顯示音樂演奏的消息及單音碼。按下鍵盤組按鍵,喇叭就會發(fā)出相對音階。將這些音階存儲起來然后放音,就可成為自動演奏電子琴。
1.3 鍵盤掃描
鍵盤上的每一個(gè)鍵都有兩個(gè)唯一的數(shù)值進(jìn)行標(biāo)志。為什么要用兩個(gè)數(shù)值而不是一個(gè)數(shù)值呢?這是因?yàn)橐粋€(gè)鍵可以被按下,也可以被釋放。當(dāng)一個(gè)鍵按下時(shí),它們產(chǎn)生一個(gè)唯一的數(shù)值,當(dāng)一個(gè)鍵被釋放時(shí),它也會產(chǎn)生一個(gè)唯一的數(shù)值,我們把這些數(shù)值都保存在一張表里面,到時(shí)候通過查表就可以知道是哪一個(gè)鍵被敲擊,并且可以知道是它是被按下還是被釋放了。
整個(gè)4x4鍵盤按鍵的分配及配置原理圖如圖4所示。圖4中為16鍵的控制電路,使用AT89S51端口2的8條I/O線做16個(gè)按鍵的鍵盤掃描,并由P2.0~P2.3送出掃描信號,而由P2.4~P2.7讀取按鍵數(shù)據(jù)返回碼。表l所列是4x4按鍵與音階的對應(yīng)表。
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