基于 C++/MFC实现的键盘电子乐器演奏程序设计（电子琴）

# PianoMFC 西电微机原理课设项目，键盘电子乐器演奏程序设计（电子琴），MFC 需要连接西电微机原理实验室提供的 QTH9054 微机试验箱，使用其蜂鸣器发声，若不连接，程序会直接播放 mp3 文件模拟钢琴声。 请在 release 处下载编译好的 exe 文件运行，如需计算机喇叭发声，请选择声卡输出，并保证 sound 文件夹与 piano.exe 在同一目录下。 ## 功能设计 **基础功能** 1. 能够演奏 C 调包含高、中、低音的不同节拍的乐曲，音调与频率的对应关系如下： 微机键盘与电子琴键盘的对应关系为：高音依次为 Q,W,E,R,T,Y,U，中音依次为A,S,D,F,G,H,J，低音依次为 Z,X,C,V,B,N,M。 **附加功能** 1. 增加自动演奏乐曲功能。当按下 P 键后，自动播放一首乐曲，曲长大于 20 秒。 2. 增加琴键图形显示功能。屏幕上显示 21 个琴键（高中低音），当按下某键后屏幕上的对应琴键有所反映。 3. 增加一个音调 D，当从 C 调改为 D 调后，演奏音按照 D 调(比 C 高一个调)发音。 **进阶功能** 1. 实现键位切换功能：除了基础功能要求的按键映射关系外，额外增加可以选择 按键A~Z 对应于音调的最低音到最高音 2. 实现声卡输出功能：在脱离了微机实验箱的情况下，程序仍然能够使用计算机内置的声卡，通过计算机喇叭或者耳机进行声音的输出 ## 环境要求 - 开发环境： - 开发工具：实验室给定的 Visual C++ 6.0 - 操作系统：实验室给定的 Windows XP - 软件执行环境 - 执行程序需要在 WIndows 平台上运行，在 Windows10、Windows 7 、Windows XP 上通过兼容性测试 - QTH9054 微机试验箱 （可选） ### 为什么用 vc6.0 因为实验室的电脑上面只有 vc6.0 ## 硬件设计方案及硬件连线图 硬件部分使用8254定时器，控制音调的高低，为了使蜂鸣器发出声音，使用高频时钟脉冲信号（32.768KHz），向8254写入方式三控制字，之后通过改变计数值值来获得期望得到的脉冲信号，将可听频率内的脉冲信号直接接入蜂鸣喇叭，获得声音输出。 **硬件连线**： - 总线 LD0-LD7 接8254的 D0-D7 ， - LA0和LA1接8254的A0和A1， - IOWR和IORD接8254的WR和RD， - 地址0000H接8254的CS - 8254的GATE0接VCC - CLK0接初始的时钟频率32.768KHZ - OUT0接蜂鸣器输入 ### 硬件驱动部分设计 使蜂鸣喇叭发出声音的核心是 `set_freq_dividing_ratio()` 函数，其参数 `ratio` 设定了计数值，`time` 定义了声音发出的时长。 开始时，先写入 8254 的方式控制字，使其工作在方式 3，之后写入计数值。该方式输出的是方波。如果初始计数值是N， 那么方波的频率是输入时钟的N分之一。该方式的特点是方波占空比约为1比1 ```c++ void set_freq_dividing_ratio(int ratio,int time) { if(ratio!=0){ IO8bWrite(P8254MODE,0x14);//0x03 char input = (char)(ratio); IO8bWrite(P8254A,input); } Sleep(time); IO8bWrite(P8254MODE,0x10); } ``` 而计数值则由`play_one_tone()` 函数通过查表并计算得出 ```c++ void play_one_tone(int freqnum,float flag) { //printf("\b%c%c\n",tone_list[freqnum-1][0],tone_list[freqnum-1][1]); int div_ratio = get_div_ratio(freqnum, flag); if (isLocalSound){ if(flag < 1) flag = 0; play_one_toneL('a'+freqnum-1 + flag*7); }else{ set_freq_dividing_ratio(div_ratio,beat); } } ```