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電子琴是一種新型的鍵盤樂器，是現代電子科技與音樂完美結合的產物。電子琴應用半導體電子技術產生樂音信號并進行放大，通過揚聲器發音，電子琴發音量可以自由調節，音域寬廣，和聲豐富，音樂表現力強。 一首樂曲是由不同音階組成的，每個音階都有與其對應的頻率，因此通過產生不同頻率創作出音樂作品。而單片機內部資源包含定時器/計數器，能夠方便、靈活的產生各種方波頻率信號，易實現電子琴的基本功能。 1. 課題概述 本課題“簡易電子琴”的解決方案是基于ZY15MCU12BC2實驗平臺，以AT89C51單片機為核心控制元件，與鍵盤、發光二極管指示燈、揚聲器等相關功能模塊構成簡易電子琴系統，實現單獨演奏和自動播放樂曲等功能，系統工作原理如圖6-22所示。
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2017-9-8 21:54 上傳
圖6-22 簡易電子琴系統工作原理圖 簡易電子琴系統具有2個功能： （1）單獨演奏 鍵盤上“1、2、3、4、5、6、7”這7個按鍵分別對應“do、re、mi、fa、so、la、si”七個音階。當按下音階按鍵時，揚聲器發出對應頻率音調。表6-12給出了C調高、中、低音的音階與頻率對應關系。 表6-12 C調高、中、低音階與頻率關系對應表 【注】表中音調頻率僅供參考。 根據表中的頻率，分別計算出產生各音調時單片機內部定時器T0或T1的初值X，并建立C調高、中、低音的音階初值X數據表，當按下音階按鍵時，由查表指令獲取該音階頻率的定時器初值X，啟動定時器工作產生頻率信號并輸出至揚聲器發出對應音調。鍵盤上“1、2、3、4、5、6、7”這7個按鍵同時對應實驗平臺上L0～L7發光二極管電路，當按下音階按鍵時，產生相應的音調，同時對應二極管指示燈點亮。表6-12中高、中、低音的產生方法：可以在鍵盤設置高、中、低音3個功能鍵，由功能鍵+“1、2、3、4、5、6、7”按鍵產生高、中、低音的音調。建議在單片機內存設定高、中、低音3個定時器初值X音調表分別調用。 （2）播放音樂 在單片機內存建立若干個樂曲頻率表，并在鍵盤設置對應播放功能鍵，按下播放鍵，系統調用對應樂曲表播放樂曲，同時在LED顯示器顯示播放樂曲編號“− − − − ××”。 圖中鍵盤模塊采用實驗平臺2×8矩陣鍵盤電路， LED顯示模塊采用實驗平臺6個七段LED顯示器，電路設計參照本書第1部分第4章“圖4-13 8279、鍵盤及LED顯示電路示意圖”。 系統設置啟動/停止按鍵，系統啟動后LED顯示器即顯示啟動界面，系統啟動界面由用戶自行設置。在系統工作的任意時刻，按下停止鍵，系統停止工作回到啟動界面。 2. 設計要求 （1）基本要求 本課題實現鍵盤演奏功能為系統設計的基本要求。其中硬件部分要求根據系統工作原理圖繪制系統硬件電路圖，在實驗平臺上設計組成簡易電子琴系統，并調試自主設計、編寫的程序，主要包括：主程序、定時器子程序、鍵盤控制子程序、LED顯示子程序、揚聲器驅動子程序等。在調試程序時，要求整個系統工作正常、顯示正確、結果滿意，并希望同學能深入思考、精益求精，提出對課題的改進意見。 （2）附加要求 播放音樂功能作為系統功能的擴展，對于單片機掌握和運用能力較好的學生，可以考慮選擇。
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