ATmega16电子琴的设计与实现.doc

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1、简易电子琴的设计与实现2011年10月16日目录摘要…………………………………………………………………………3引言…………………………………………………………………………31、方案的设计与论证……………………………………………………31.1芯片选择…………………………………………………………31.2电源控制模块……………………………………………………31.3功放模块……………………………………………………………31.4键盘输入模块………………………………………………………42、系统框图和仿真图…………………

2、……………………………………43、各模块的设计与论证……………………………………………………53.1中央处理器MCU……………………………………………………53.24x4键盘……………………………………………………………53.3功放模块……………………………………………………………64、程序流程图………………………………………………………………75、总结………………………………………………………………………86、源程序……………………………………………………………………8摘要：本设计设计了一种基于ATmeg

3、a16的电子琴,该电子琴由用C语言控制核心部件和适当的外围电路构成,可从琴键上进行演奏也可自动进行乐曲演奏,实验验证了该设计的正确性。关键词：电子琴;乐曲演奏；自动演奏；ATmega16引言：进入21世纪后，由于电子技术及计算机技术的迅猛发展，新型电子产品的更新换代速度越来越快。以单片机为核心构成的智能化产品具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未有的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有领地。本作品是基于单片机控制系统的简易电子琴，可实现通过按键控制，发出1、2、

4、3、4、5、6、7……等十六个音符。该电子琴亦能够自动演奏乐曲，也可手动进行乐曲选择；实验验证了该设计的正确性。1、方案的设计和论证1.1芯片选择方案一：核心芯片：atmega16单片机优点：对于atmega16的使用较熟悉，基本功能实现比较容易。缺点：I/O口多，配置起来容易出错。方案二：核心芯片：8051单片机优点：I/O口配置较为方便，芯片价格便宜。缺点：使用汇编语言编程，较为繁琐，况且队员汇编语言知识薄弱。通过比较，结合自身的知识，选择方案一。1.2电源控制控制模块方案一：外置开关电源，其优点是电路

5、设计比较简单。方案二：运用晶体管的开关功能设计电源开关控制电路，通过向单片机输入外部中断来使得单片机自动控制电源的关断。为使设计简便，采用方案一。1.3功放模块方案一：采用LM386芯片对对输出的音乐信号进行放大，其优点是电路简单，稳定性强；方案二：采用TDA2822芯片放大音乐信号，但是TDA2822在单电源供电下，工作不是很稳定。考虑到稳定性因素，选用方案一1.4键盘输入模块方案一：采用矩阵键盘（N×M），每个按键占据行列的一个交点，需要的I/O口数目是N+M,容许的最大键数是N×M。方案二：采用独立式

6、按键新型键盘，但占用硬件资源较多。为了节省资源，选择方案一。2、系统框图和仿真图基于ATmega16电子琴系统的硬件总体结构图如图1所示，主要包括中央处理器MCU、，功放模块、键盘模块。图13、各模块的设计与论证3.1中央处理器MCU图2中央处理器选用的是ATMega16，如图2所示。PB0～PB7用于连接键盘输入；PD5用于音律PWM的输出；PA0连接自动演奏按钮。单片机输出频率CTC不同的信号来产生各种音符，将歌曲各个音符的转化成相应的数字信号，存放在单片机程序寄存器中，当播放音乐时，程序从该寄存器里读

7、取数据，然后以CTC信号的模式传给功放电路，实现放音乐的功能。3.24x4键盘图3键盘与接PB口连接，见图3。键盘的工作原理：按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V电源上。无按键按下时，行线处于高电平的状态，而当有按键按下时，行线电平与此行线相连的列线电平决定。3.3功放模块图4这里的功放模块采用了传统的LM386芯片，采用该芯片是因为LM386具有自身功耗低,电压增益可调整,电源电压范围大,外接元件少和总谐波失真小等优点,尤其是在增益为20DB时使用的外围原

8、件极少。具体的单路连接如下图4所示。4、程序流程图5、总结经过一翻辛苦努力，终于搞定了电子琴了。这个过程中团队合作让我们收获很多。两个同学一起做，不可能每个同学对每项内容都了解得很透彻，需要知识互补。另外，遇到困难的时候不能指望让一个同学独自解决，团队合作不崇尚单打独斗。6.源程序（部分）//端口初始化voidport_init(void){PORTA=0xFF;DDRA=0x00;PORTB=0xFF;DDRB