论文研究-基于AT89S51单片机的电子琴设计 .pdf

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基于AT89S51单片机的电子琴设计,周琛晖,,单片机的应用已经越来越贴近生活,用单片机来实现一些电子设计也变得容易起来。本文阐述的主要内容是一种基于51单片机的电子琴的�
国科技论文在线 距阵键盘 Pl- PlS s10 S12 S13 SlG PIT 矩阵键盘原理图 在键盘中按键数量较多时,为了减少口的占用,通常将按键排列成矩阵形式,如图 所示。在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是通过一个按键加 以连接。这样,一个端口(如口)就可以构成 个按键,比之直接将端口线用于 键盘多出了一倍,而且线数越多,区别越明显,比如再多加一条线就可以构成键的键盘, 而直接用端口线则只能多出一键(键)。由此可见,在在键盘中按键数量较多时,为了减 口的占用,通常将按键排列成矩阵形式,如图所小。在矩阵式键盘中,每条水丬线 和垂直线在交叉处不直接连通,而是通过一个按键加以连接。这样,一个端口(如口) 就可以构成 个按键,比之直接将端口线用于键盘多出了一倍,而且线数越多,区别 越眀显,比如再多加—条线就可以构成键的键盘,而直接用端口线则只能多出一键( 键)。由此可见,在需要的键数比较多时,采用姮阵法来做键盘是合理的。采用矩阵法来连 接键盘是非常合理的矩阵式结构的键盘显然比独立式键盘复尔一些识别也要复杂一些在上 图中列线通过电阻接电源并将行线所接的单片机个口作为输出端而列线所接 的口则作为输入端这样当按键没有被按下时所有的输出端都是高电平,代表无键按下, 行线输出是低电平一日有键按下,则输入线就会被拉低,这样通过读入输入线的状态就可得 知是否有键按下了。 3.3发声模块 木设计发声模块主要采用 是一种吝频集成功放,具有自身功耗低、电 压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和 收音机之中。 内部电路如下图所示。 国科技论文在线 源 接旁路T 增益 电路 a设置 10 配|R 13 反相 的 输入 L86内都跪理图 图 内部电路原理图 内部电路原理图如图所示。与通用型集成运放相类似,它是一个三级放大电路 第一级为差分放大电路,和 和分别构成复合管,作为差分放大电路的放大 管;和组成镜像电流源作为和的有源负载;和信号从管的基极输入,从 管的集电板输出,为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电跻有源负 载,可使单端输岀电路的増益近似等于双端输岀电容的埤益 第二级为共射放大电路,为放大管,恒流源作有源负载,以增大放大倍数。 第三级中的和管复合成型管,与型管构成准互补输出级。二极管 和为输出级提供合适的偏置电压,可以消除交越失真 引脚为反相输入端,引脚为同相输入端。电嵱由单电源供电,故为电路。输 出端(引脚)应外接输出电容后再接负载。 电阻从输岀端连接到的发射极,形成反馈通路,并与和构戊反馈网络,从 而引入了深度电压串联负反馈,使整个电路具有稳定的电压增益。 显示模块 LED显示模块是利用AT8951单片机的P0端口的P0.0一P0.7连接到一个共 阴数码管的a-h的笔段上,数码管的公共端接地。在数码管上循环显示0-9数 字,时间间隔0.2秒。 发声原理及程序流程图 音乐发声原理 用电子琴可以演奏出各种美妙的音乐,而音乐是由音符组成。不同的音符是由相应频率 的振动产生。由单片机模拟产生音符,只需算出音频周期,利用音频的变化产生 不同电平驱动发声模块,来达到产生音乐的目的,因此我们只要把一首歌出的音阶对应频卒 关系弄正确即可。 率的脉冲。 利用 的内部定时器使其工作计数器模式( )下,改变计数值 及以产生不同频率的方法产生不同音阶,例如,频率为,其周期 国科技论文在线 u,因此只要令计数器计时u ,每计数次时将反相,就可得到中音 计数脉冲值与频率的关系式如式所示是 式中,是计薮佰;是机器频率(晶体振荡器为 时,其频率为 是想要产生的频率 其计数初值的求法如下: 例如:设 ,求低音( )、中音( 高音 )的计数值。 低音的 中音的 高音的 单片机 晶振,高中低音符与计数相关的计数值如表所小 表音符频率表 音符频率()简谱码(值)音符频率()简谐码(值) 低 低 中 低 低 低 高 低 高 低 高 高 音乐发声程序流程图 国科技论文在线 中断入口 重置 取反 图发声程序流程图 结束语 本系统是利用 单片机设计的电子琴,硬件电路简单,如果设计对象是更为复 杂的电子琴系统,其实际原理与方法与本设计基本相同。另外,实例所设计的计算器是用 数码管显示的,当然也可以用其他的器件显示,如液晶显示屏,这样就可以显示 出更加丰富的字符,在此基础上,还可以编写更加完善的程序来实现更多的功能 参考文献 龙威林杨冠声胡山编单片机应用入门 北京:化学工业出版社 黄鑫,马善农,赵永科基于的电子琴研究与设计科技广场, 赵亮侯国锐单片机语言编程与实例北京:人民邮电出版社, 杨恢先,黄辉先单片机原理及应用北七京:人民邮电出版社 张虹单片机原理及应用北京:中国电力出版社, 李云钢邹逢兴龙志强单片机原理与应用系统设计北京:中国水利水电出版社

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