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单片机电子琴研究思路

htxw 2023-03-14 资讯中心 28 ℃

单片机电子琴的工作原理

众所周知,声音是周围空气的震动,音调取决于震动的频率,频率越高音调越高。

电子琴按下不同的琴键就会发出不同音调的声音,其实就是产生不同频率的震动。

单片机电子琴说白了就是利用单片机产生不同频率的电压波形,推动扬声器或蜂鸣器来发出不同音调的声音。

假设电子琴有八个音阶,就对应8个不同的频率,频率越高音调就越高。单片机很容易输出方波信号,那么只要让它产生不同频率的方波就可以了,然后用这个方波信号驱动扬声器就可以了。单片机的按键可以模拟琴键,按下不同的按键就对应不同的频率的方波,就能发出不同频率的声音了。

用单片机做一个简易电子琴 应该按照什么样的步骤啊 首先应该做什么啊 我一团糟 球高手

第1章 绪论(电子琴概述及技术状况,本设计要求)

第2章 总体方案与特征(电子琴系统组成,各部分模块,系统总体组成框图)

第3章 硬件设计(单片机AT89C51,矩阵式键盘显示及识别,LED数码管,硬件设计)

第4章 软件设计(使用的仪器仪表,整体程序流程图,I/O并行口驱动LED显示,音乐播放设计,放歌子程序流程图)

第5章 系统的调试与测试结果分析(Proteus,Keil,进行的调试)

总结

参考文献

附录1:完整源程序

附录2:电子琴仿真图

用单片机做电子琴,复音(合音)怎么实现?

解析MIDI电子琴的设计用单片机是如何实现的

摘要:用单片机控制通用MIDI音源模块制作制作出的电子琴,结构简单,可靠性高,并且价格低廉,具有实用的价值。这种电子琴能够支持单音和复音弹奏,如果与高品质的音源芯片连接,音质更可与高档电子琴相媲美。我们在实验过程中,也曾采用手机中通用的音乐芯片构成音源模块,效果不错,价格更低廉,如韩国产的QS6400 等,这些芯片的驱动要复杂一些,需要对芯片进行初始化设置,详细内容可参看国防工业出版社出版的《MIDI原理与开发应用》一书中的相关章节。

关键字:电子琴,单片机,音源板,MD2064

1、电子琴的硬件设计方案

本电子琴包含48个按键键盘,即具有4个8度的音域,单片机AT89C51通过对所弹按键的识别,产生相应的MIDI消息。它支持单音弹奏和最多16个复音弹奏。电子琴结构示意图和电路原理图分别如图1和图2所示。AT89C51作为主控芯片,它使得键盘矩阵模块、通道和音色选择以及串口发送等各功能模块协调工作。48按键行列式键盘矩阵构成MIDI电子琴的键盘扫描输入端,由于89C51的P0口内部没有上拉电阻,故这里采用电阻R14——R21将列线拉至高电平,与六条行线组合完成48个琴键的扫描识别,在图1中,单片机与键盘矩阵间的双箭头线表示单片机在扫描键盘矩阵时,P0口和P2口分别作为输入/输出口使用。人机接口电路则利用了单片机P1口的大部分口线,并通过或门向INT0发出中断请求,该部分电路主要完成MIDI电子琴的通道设置和音色选择等人机交互功能。键盘的弹奏信息以及通道、音色信息经CPU处理后,由串口将标准的MIDI数据发送给MIDI音源及放大器,推动扬声器发声。

图1:MIDI电子琴结构示意图

图2:MIDI电子琴电路图

音源模块采用MD2064 套板,如图3所示。它是一种模块化的MIDI音源产品,由得理电子公司开发,具有标准MIDI接口,该板能接受标准GM MIDI命令进行音乐播放,自带3D, REVERB, CHORUS等效果处理。由于该套板的MIDI 接口采用了光耦合器,电流驱动,故设计了由Q1、Q2等器件组成的驱动电路,使单片机串口数据得以正常传输。在模块的耳机输出端取得信号后,经小功率放大即可推动扬声器发声。

2、电子琴的软件设计特点

该电子琴软件采用模块化设计方法,程序也较简单。软件中各功能模块都由相应的子程序完成,主要包含通道选择模块,音色选择模块,48按键键盘扫描模块,串口发送模块等,其中为了及时完成用户命令,音色选择模块采用了中断服务子程序,可以在演奏中快速响应使用者的请求。

主程序在完成串口初始化、相关变量的初始化以及设置通道后,即进入键盘扫描、发送音符消息流程,为了使按键识别准确可靠,还设置了两个缓冲区BUFF1和BUFF2保存键盘扫描值。主程序流程图如图3。

图3:MIDI电子琴程序的流程图

以下是部分功能模块的程序设计介绍。

2.1 音色选择模块的设计

该模块的功能是使MIDI电子琴能按要求快速改变音色,所以采用了中断服务子程序。当某个音色选择按键压下时,通过或门向单片机的INT0发出中断请求,CPU响应后进入该中断服务子程序。MIDI技术规范规定,标准MIDI含有128种音色,它们的编号范围是0~127,为了能够快速找到所需音色,硬件中设置3个按键,其中2个用于音色编号的单步增加和减小,每次增加或减小1个音色编号,另外一个键用于音色快进,当快进键有效时,每次增加8个音色编号,选择增加8个音色的原因是:标准MIDI的128种音色是按每8个音色一组编排的,共包含16个乐器组。电子琴开机时默认的音色编号是0,即大钢琴音色。

单片机的P1.2口线连接着音色增加按键,P1.3则连接音色减小按键,P1.4连接音色快进键。低电平时按键有效,这三个按键通过与门连接外部中断INT0,以便实时响应音色设置。该外部中断0的中断服务子程序流程图见图4,(图中省去了按键延时去抖动部分):

图4:音色改变子程序流程图

在该子程序中,变量TAMBER中存放当前音色,其值可在0~127间循环,当TAMBER是最大值127时,加1后又变为0;而当TAMBER为0时,减1则变为127;在边界范围加8取模后,刚好为其对应的音色值。

2.2 串口发送模块

串口发送模块主要用于发送产生的MIDI消息,串口采用的模式1,发送的波特率是31.25KBPS。串口通过驱动电路连接MIDI音源,发送MIDI消息。通道号存放在变量CHANNEL中,通过与90H相与,所得值就是当前所设置的通道号。

2.3 键盘扫描模块

本电子琴提供了48个MIDI按键,即4个8度音的音域范围,当按下单个键时,产生一条MIDI消息,当按下多个键值时产生对应键值的多条MIDI音符开消息,当某个键值被释放时,发送对应的音符关消息。这些MIDI消息通过串口发送给MIDI音源,产生MIDI音乐。音乐的时值由按键的时间长度控制,当按键被释放,实时产生MIDI消息,关闭被释放的键值音。

由P0口和P2口的P2.0~P2.5构成行列式键盘,也可继续扩展键盘,例如改为常用的49键或64键。因为支持复音按键,键盘扫描程序必须扫描到行列式键盘的每个键值,扫描所得的键值存放在缓冲区BUFF1或BUFF2中。键盘扫描程序获得的键盘编号范围是0~47,还需将这个键盘编号值转换为MIDI设备能够识别的钢琴键盘编号,这个功能由一个子程序来完成,限于篇幅本文不再详述。键盘扫描子程序流程如图5。

图5:键盘扫描子程序

单片机电子琴创新点是什么

制作简便。单片机电子琴创新点是制作简便。电子琴是一种电子键盘乐器,属于电子音乐合成器。它采用大规模集成电路,大多配置声音记忆存储器。

单片机电子琴研究思路的介绍就聊到这里吧,感谢您花时间阅读,谢谢。

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