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电子琴设计eda

更新时间:2010-2-2:  来源:毕业论文

电子琴设计eda
目录

带记忆播放功能的电子琴(摘要)………………………………………1

第一章  硬件线路基本框架………………………………………………2

第二章  硬件设计…………………………………………………………4

第三章  总电路图…………………………………………………………15

第四章  软件设计…………………………………………………………17

第五章  仪器设备…………………………………………………………24

结束语………………………………………………………………………24

参考文献……………………………………………………………………24
 
带记忆播放功能的电子琴

【摘要】本电子琴由单片机最小系统、EEPROM2864总线扩展线路、16琴键线路、喇叭驱动等模块组成。以AT89C51单片机为控制芯片,实现对2864A进行存贮、播放等的操作。利用三个功能键对相关功能进行控制,并由发光二极管指示相应工作状态。通过设计制作基本实现了设计的任务要求,得到了较好的效果。

【关键字】电子琴;记忆;AT89C51;EEPROM2864;琴键;
第二章  硬件线路基本框架
2.1电子琴发声原理
音乐中每个音都对应一种频率,即音频。电子琴的发声,实际上就是向扬声器输入一个交变的谐波使其发声,如正弦波、方波.只要波形的频率与某个音频的频率相同,即可发出对应的音频声音.设计电子琴就从产生这种音频的方法入手。
2.2音乐产生电路方案选择
要实现音乐发生,常用的可用模拟与数字电路和单片机电路实现。
用模拟与数字电路实现电子琴,可用555时基电路为核心组成的多谐振荡器电路,如下图所示,通过改变两组琴键开关的通断来改变音调和音符。改变其充电电阻的阻值可改变不同的发音频率,IC2采用小功率集成电路放大器LM386,用双音频信号放大,可通过RP1调节音量。从中可发现用该电路实现电子琴电路比较复杂,而且发音频率很难控制,发音达不到理想的效果,并且电路中不能扩展存储器,不能通过此电路来达到设计要求,因此我们选择用单片机实现电子琴。
 
图2-1
在单片机的选择中,我们选择了AT89C51作为核心,此电路的设计选择由同组其他同学负责。要以89C51实现音乐发生,就要在单片机一口线上产生一与所发音对应频率的方波,通过功率放大线路驱动扬声器发生。用定时器定时实现这一方波,在定时器中设置一与频率相对应的初值,定时器定时计数结束便产生中断,在中断服务程序中将口线取反,并重装初值,中断一次,口线取反一次,以此产生对应频率的方波。发音频率稳定准确,并且电路能扩展很多种存储器,能够满足我们的设计要求。
音频通常采用十二平均律,将一个八度音程十二半音频率按等比数列,比例系数为K(K为2开12次方)。更进一步的计算公式为:音频=36.8*K*I。其中I=22、33、44…,下表为音名与音频对应表。
 
图2-2
2.3存储芯片选择
用89C51实现电子琴中,用到的存储方法是将弹奏时的音长与键号分别存储到存储器的不同存储单元中,当按播放键时重新把存储的音长和键号读出查对应的频率值赋给定时器,在口线上输出相应频率的方波,即发音。
在51系列的存储器扩展中,分RAM和ROM扩展。
2.3.1 RAM存储器扩展
RAM扩展的芯片有6264、62128等,存储容量也较大,根据设计要求,用RAM当作存储芯片也基本符合要求,且其读写速度快,当芯片掉电时,RAM中的数据将会消失,当重新上电时,不能播放上次存储的音乐,而且我们为了学习ROM的使用,RAM不是我们理想的存储器,因此我们选择用ROM存储器来存储数据。
2.3.2 ROM存储器扩展
在89C51的ROM扩展电路中,包括串口和并口扩展。
a、选择串口扩展存储器有AT24系列的存储芯片24C04、24C64等,它们与单片机的连接方便,占用的口线资源少,相对有优势。但是串口扩展的最大缺点是,数据传输速度比并口慢,传送控制比并口复杂,不太适合我们的需要,因此我们着重考虑用并口扩展电路。
b、能作为ROM片外并口扩展的芯片主要有EPROM和EEPROM存储器等。
EPROM存储器是紫外线擦除芯片扩展存储器,常用芯片有2732、2764等,它的缺点是每次擦写数据都要用紫外线来擦除,而且编程电压高,在实际使用中并不实用。而EEPROM是电可擦存储器,不仅具有ROM的非易失性,同时又具有RAM的随机读写特性,每个单元可以重复进行1万次改写,掉电保留信息的时间长达20年,且对硬件电路无特殊要求,操作简便。可以直接使用单片机系统的5V电源在线擦除和改写,同时为了学习EEPROM的扩展使用方法,因此在本次选择中我们选项择了EEPROM AT28C64作为音乐存储器,具体内容见3.3。
2.4电路框图
从以上的分析结合设计要求,可基本得出本电子琴设计包括了键盘、单片机小系统、EEPROM2864扩展等组成得到如下电路框图:整个电路由键盘控制,经过单片机系统对键盘信息进行处理,对EEPROM进行读写,并推动喇叭发声和发光管发光。得到的电路框图如下图2-3。下面对各电路软硬件分别进行详细分析。728

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