基于pc机的电子琴设计

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1、基于PC机的电子琴设计一、实验目的１．掌握利用pc机扬声器发出声音的方法。２．学习利用系统功能调用从键盘上读取字符的方法。二、实验内容与要求利用PC机和扬声器实现简易电子琴的功能。１．基本要求（1）电子琴功能，编写程序，程序运行时使pc机成为一架可弹奏的“钢琴”。当按下PC机键盘数字键1-8时，依次发出1,2,3,4,5,6,7,i八个音调。（2）音乐盒功能，内部存储至少2首以上的乐曲，根据菜单选择播放。２．提高要求（1）使一组放光二极管随音调变化而改变，实现音乐彩灯（2）能够实现高、中、低音的选择。（3）能够存储弹奏的内容，进行

2、回放。三、实验报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、设计原理要使扬声器发出不同的音调，就得输入不同频率的波形。通过给8253定时/计数器装入不同的计数值，可以使其输出不同频率的方波。经过放大器的放大作用，便可驱动扬声器发出不同的音调，只要插入一段延时程序之后，再将扬声器切断，音调的声音就可以持续一端时间。通过计算机的不同按键输出不同的音调，需要使用系统调用功能以接收键入字符，并且要建立一张表，使键入字符与频率构成一

3、个对应关系。按键12345678音符1234567I频率值5245886606987848809881048乐曲是由不同的频率和节拍的音调组成的，因此控制驱动脉冲的频率和持续时间就是编写乐曲程序的关键。频率对应8253的计数初值，而乐曲中的节拍决定了各音频持续的时间。五、总体设计1．用PC机的键盘数字键对应电子琴的8个琴键。2．8255和8253配合构成音频发生器。8255的PA0口控制扬声器的开关，8253控制扬声器的发声频率。3．音频信号经LM386放大后，驱动扬声器。4．系统运行时，首先显示主菜单，选择子菜单后进行相应的操作

4、。六、硬件设计利用实验板上的8253计数/定时器和8255并行接口，定时器8253利用工作方式3产生一定频率信号，通过可编程的并行外围接口芯片8255控制频率信号的通断。8255的A口设置为输出，8255的A口的低两位用来控制扬声器驱动，当输出端口的PA0位为“1”或为“0”时，将使控制驱动器的与门电路接通或关闭，使8253所发出的音频信号能到达驱动器或被阻断。这样通过控制PA0的变化，可使扬声器接通和断开，控制扬声器是否能发出声音。此外，通过控制PA0的通断时间，就能发出不同的音长。8255的PA1位为“1”时，控制8253定时

5、器产生驱动扬声器发声的音频信号，该位为“0”则不发信号。8253有三个定时器，分为0号、1号和2号定时器，驱动扬声器的是0号定时器，该定时器工作在方式3，是一个频率发生器，它负责向扬声器发送指定频率的脉冲信号。当8255的PA0和PA1都为1时，8253发出指定频率的声音信号的前提下，声音信号通过与门到达驱动器驱动扬声器发声。硬件原理图如图1所示：8253计数器与门扬声器驱动扬声器8255PA08255PA1门控控制喇叭Q0图1硬件原理图扬声器驱动电路如图2所示。图2扬声器驱动电路七、软件设计系统要求实现2个功能，电子琴和音乐盒的

6、功能。两者发声的方法一样，只是一个数据是从键盘读取的，另一个是已经保存好的数据。首先我们可以用一个子程序实现单个音调的产生，对8253输入不同的计数初值生成不同频率的波形，然后延时一段时间。电子琴程序主要是读取键盘按键，根据键值产生不同的音调即可。而乐曲的播放先将乐曲的音符编码表和节拍编码表建立好的，然后在播放时读取数据。1.单音调子程序SOUND单音调子程序的调用前需要进行以下几个方面工作：1）确定相应的音调所对应的频率，查表可以得到，再由频率得到对应的8253计数初值。2）确定音长，即一个音符所持续的时间。在单音调子程序中实现

7、发出一个音符的声音，持续所需的时间，流程图如图3所示：读取8253计数初值和音长8253置初值开启与门和8253GATE延时关闭与门和8253GATE返回图3单音调子程序流程图2．电子琴程序由于是用键盘的数字键1-8，要先读取键盘的输入，判断输入是否在1-8之间，不在就退到主菜单，若是就根据键值查表找出相应的频率，计算初值，调用发音子程序即可，此时的音长固定。初值的计算方法是用输入的clk频率除以音符的频率。程序流程图如图4所示。YNYN显示提示信息等待键盘按键放入ALAL—30—>AL查表FREQ得频率计算初值，置音长返回主菜单

8、调用SOUNDAL小于‘1’AL大于‘8’图4电子琴程序流程图3．音乐盒程序音乐盒的乐曲播放程序中需要有两组数据支持：一组是频率数据，一组是节拍时间数据。音符的频率可以通过简谱从频率表中查得。节拍时间就是音符的持续时间，取决于乐曲的速度和每个音符的