基于单片机的电子琴和音乐播放器设计详解.docVIP

北京邮电大学 基于单片机的电子琴和音乐播放器设计 实验报告 学院：信息与通信工程学院 指导老师：葛顺明 摘要 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容设计为一个基于PIC32MX795F512L单片机的电子琴与音乐播放器，利用单片机上的按键来选择相应功能，利用键盘按键来选择弹奏某一音调或播放某首曲子。能够实时将数据传至液晶屏显示。根据单片机的工作原理，通过硬件电路制作和软件编译，设计出一个能够自由弹奏乐曲及流畅播放内置音乐的电子琴与音乐播放器。该系统主要由液晶显示模块、键盘模块、喇叭模块组成。设计利用MPLAB软件对源程序进行编译和调试。 关键词： PIC32MX795F512L单片机，模块 实验目的 1.通过学习使用单片机PIC32,使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。 2.?使学生掌握单片机的内部功能模块的功能和应用，如定时器/计数器、中断、I/O口等。? 3使学生理解和掌握单片机应用系统的软件硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。 实验分工 本次实验我的队友主要负责的部分是XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 过程期间出现的问题是由我们两个人共同查阅资料完成的，整体合作协调很好，完成的较为顺利。 三．功能简介 1.设计一个电子琴。所能实现的功能如下: (1).能够实现舒适化菜单,由按键选择菜单中的两个功能:播放乐曲和弹奏乐曲,并实现其功能; (2).播放乐曲:又初始化菜单选择进入,进入后屏幕提示”SONGPLAYING”,同时事先在程序中存入了8首不同的乐曲，可以一次通过键盘的按键来选择播放各首乐曲。在播放曲目中设置了暂停键，按下即暂停，不按下则继续播放循环播放。 (3).自行弹奏:设计键盘上的13个键能够发出低音部5，6，7，中音部1，2，3，4，5，6，7，高音部1，2，3总共14个音，要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再换按其他键则发另一音调的声音。 (4).走马灯:设计了4个蓝光走马灯配合播放音乐和演奏时闪烁。 2．当系统扫描到有键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲输入到蜂鸣器后，就会发出相应的音调如果在前一个按下的键发声的同时另一个键被按下，则启动中断系统，前面键的发音停止，转到后按的发音程序，发出后按的键的音调。 四．实验原理 4.1 音频脉冲的产生? 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。? 若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将相应的端口反相，然后重复计时再反相。就可在各对应的引脚上得到此频率的脉冲。? ??我们小组利用PIC32MX795F512L的80M主频，运用delay函数，改变delay的时间以产生不同频率的方法产生不同音阶。由于主频较高，没有一个音符的频率可以参考，于是我们小组是利用自己的乐理知识将每个音校正。 ???? 每个音与delay时间对应如下表所示： 音符 Delay 音符 Delay 中音Do 8876 高音Re 2446 中音Re 7476 高音Mi 1936 中音Mi 6456 高音Fa 1666 中音Fa 5886 高音So 1186 中音So 5036 高音La 766 中音La 4036 高音Xi 376 中音Xi 3236 高音Do 186 高音Do 3006 4.2音乐节拍的产生? 每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍，表1-2为节拍与节拍码的对照表。如果1拍为0.4s，1/4拍是0.1s，只要设定延时时间就可求得节拍的时间。假设1/4拍为1DELAY,那么1拍应为4DELAY,以此类推。所以只要求得1/4拍的DELAY，其余的节拍就是它的倍数，表1-3为1/4和1/8拍的时间设定。 本小组的节拍是由while函数实现的，在每个节拍delay的时间中播放对应的音符，1/8为1，1/4为2，以此类推。而while循环的时间为节拍*310，这是我们经过反复试验确定的最佳的节拍延时。 五．方案设计 5.1硬件设计 5.1.1电路设计框图