带录音功能的电子钢琴—设计方案篇.

1、带录音功能的电子钢琴的设计课题研究本次设计的主要内容是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，达到电子琴固有的播放音符和音乐的基本功能，并且加以语音模块，使其实现录音放音功能。它是以单片机为核心，并辅有一些外围器件，采用汇编语言编写程序，实现多功能音乐播放，使用琴键自编曲目功能和按键跳转到喜爱曲目。目前流行的MP3,MP4播放器的音质相当好。但略感遗憾的是除了选择歌曲和显示歌名外，绝大部分播放器没有诸如随意弹奏乐曲、乐曲节奏跳动显示等功能。正是基于音乐播放器的多功能出发，提出这种电子琴和音乐播放器的设计方案。之所以以单片机电子琴和音乐播放器为选题，目的在于从日常生活能接触到的细微处着手，通过理

2、论与实践的结合，更明确自己的所学所用，也在实践中发现理论的不足，对目前日益广泛应用的单片机有了更加理性化和感性化的认识，使理论和实践相得益彰。硬件部分 设计思路 总体模块 1.主控模块方案 2.键盘模块方案 3.语音模块方案 4.显示模块方案 总体设计方案 设计思路 电路总体上分为芯片控制部分和语音芯片部分。以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路，控制4*4的矩阵键盘对播放音乐和录音放音的选择，以及控制LED点亮和数码管的显示，具体显示内容及方式由软件来完成。语音部分由ISD4004芯片来实现，它是一个多功能的语音芯片，可以多次重复录放，本设计正是运用此特点，完成录音和放音功能的。具

3、体步骤是：先录入7个音符和一段音乐，存储到芯片内部，建立自己的音色库，并且具体锁定到键盘的某一按键上，通过按下不同的按键发出不同的声音。再对录音和放音功能设置具体的按键，通过按键实现其功能。总体模块硬件系统初步模块组成：1.主控模块方案方案一 采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能， 因此Atmel公司已经停产在市面上已经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。方案二 采用STC89C52单片机进行控制，STC单片机执行指令的速度很快，但延时比AT长，另外 STC单片机对工作环境的要求比较低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工

4、作，然而这样的环境下AT肯定不行了，所以当一个系统用STC单片机好用，但用AT的单片机不工作时，直接查最小系统，看单片机的供电是否正常。由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到8K，使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。2.键盘模块方案方案一 采用STC89C52的独立键盘，但其独立键盘只有4个按键，按键数量不够，无法满足本课题的要求，产生不出7个音阶及录放音功能。方案二 采用STC89C52的矩阵键盘，其矩阵键盘具有16个按键，数量够用，能够满足课题的要求。 故采用4*4矩阵键盘。通常在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O

5、口的占用，将按键排列成矩阵形式，在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（本模块用到的是P3口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。3.语音模块方案 该设计的目的是设计一实现带录音功能的电子琴，可播放系统内部录入的音符和音乐，也可以实现录音和放音功能（如录入人的声音）。 方案一：CTC或PWM模式+蜂鸣器 缺点：通过CTC 或者PWM输出频率驱动蜂鸣器发音，

6、但是声音与电子琴声相差甚远 优点：实现简单 方案二：语音模块+扬声器 优点：使用录音方式获取电子琴音，演奏时声音较为接近电子琴音。同时储存的wav格式的音乐比CTC播放出来的音乐音质要好 方案对比：由于我们做电子钟时已经使用过CTC做闹钟铃声，这次尝试使用语音模块，同时语音模块实现播放乐曲比蜂鸣器要动听，故选择方案二 。本设计中采用ISD1402+LM386芯片。4.显示模块方案 为了使按键时分析方便，我们加以数码管和流水灯，当按下某一按键时数码管显示相应的按键值 方案一 采用液晶显示屏，屏幕清晰，但成本相对高出很多。 方案二 采用数码管显示，满足设计要求，成本低。故采用方案二。总体设计方案采

7、用STC89C52单片机作为主控系统，控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现功能的需要；ISD1402+LM386构成语音模块，用ISD4004来实现录音功能，LM386是实现功率放大；4*4矩阵键盘模块用按键来控制实现的是哪个功能，对应录音、放音、暂停。数码管显示模块用来显示音节以及表示录音开始及结束。软件部分 主程序设计及流程图 各子程序设计及流程图 1.录音模块设计 2.放音模块设计 3.键盘扫描模块设计主程序设计及流程图在对我们所要设计的课题有了整体的了解之后，需要先建立程序框架的流程图，对整个设计划分模块，逐个模块实现其功能，最终把各个子模

8、块合理的连接起来，构成总的程序。主程序首先要对整个系统进行初始化，然后将指令传给芯片，设置按键功能，按下按键，看其对应的按键，完成预期的功能。主程序流程图主程序流程图录音模块设计及流程图 首先是对SS、MOSI、SCLK、MISO设定为低电平有效，且串行时钟指令SCLK为下降沿触发。然后将上电指令发送给主控芯片，当主控芯片存储了本条指令，而系统再次调用它的时候，即可实现对ISD4004语音芯片通电。录音模块流程图录音模块流程图放音模块设计及流程图 以上已对SS、MOSI、MISO、SCLK进行了设定，故我们需要将上电指令发送给主控芯片，当主控芯片存储了本条指令，而系统再次调用它的时候，即可实现对ISD4004语音芯片通电。然后我们将从指定地址开始的放音指令0XE0和从当前地址开始放音指令0XF0传送给主控芯片，当芯片调用该指令的时候，语音执行相应的操作。放音模块流程图放音模块流程图键盘扫描模块