基于AVR的虛擬薩克斯風(fēng)設(shè)計(jì)

1、基于AVR的虛擬薩克斯風(fēng)設(shè)計(jì)電子信息工程學(xué)院電子信息工程學(xué)院09級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)邱夢(mèng)婷邱夢(mèng)婷指導(dǎo)老師：劉智指導(dǎo)老師：劉智2022年5月21日 第1頁(yè)2022年5月21日 第2頁(yè)目目 錄錄n1.引言n2.設(shè)計(jì)目標(biāo)n3.方案設(shè)計(jì)及比較n4.硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明n5.軟件設(shè)計(jì)n6.總結(jié)1、引言引言薩克斯設(shè)計(jì)的背景薩克斯設(shè)計(jì)的背景 隨著電子科技的飛速發(fā)展，電子技術(shù)正在逐漸改善著人們的學(xué)習(xí)、生活、工作，因此開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)希望能夠給人們多帶來(lái)一點(diǎn)生活上的樂(lè)趣。 虛擬薩克斯是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的樂(lè)器。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，這已經(jīng)溶入現(xiàn)代人

2、們的生活中，成為不可替代的一部分。 玩具市場(chǎng)需求量大，單片機(jī)技術(shù)使我們可以利用軟硬件實(shí)現(xiàn)薩克斯的功能，從而實(shí)現(xiàn)薩克斯的微型化，并且可以進(jìn)行一定的功能擴(kuò)展。 國(guó)內(nèi)的電子琴研究的不少，但是虛擬薩克斯設(shè)計(jì)的基本沒(méi)有，所以對(duì)于這次虛擬薩克斯的研究有著十分重要的意義！2022年5月21日 第4頁(yè)1、引言引言薩克斯設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)薩克斯設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)該設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：n (1)可以隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)。n (2)制作簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低。n (3)比傳統(tǒng)薩克斯功能更完善。2022年5月21日 第5頁(yè)2、設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)目標(biāo)2022年5月21日 第6頁(yè) 這個(gè)數(shù)字薩克斯管是由一個(gè)麥克風(fēng)來(lái)感知用戶,檢測(cè)用戶吹氣是否已經(jīng)吹

3、進(jìn)裝置。按鈕來(lái)控制播放的音符,AVR微控制器處理輸入和產(chǎn)生數(shù)字輸出,聽(tīng)起來(lái)像一個(gè)薩克斯管。 3、方案比較以及選擇、方案比較以及選擇 控制模塊選擇方案控制模塊選擇方案l方案一：用可控硅制作薩克斯。將220V交流電經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)過(guò)整流、濾波，獲得+13.5V直流電壓。該設(shè)計(jì)方案制作成本高且復(fù)雜。l方案二： 采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，由于AT89C51不具備ISP功能，其ROM只有4K在系統(tǒng)將來(lái)升級(jí)方面沒(méi)有潛力。l方案三：采用Atmega644單片機(jī)進(jìn)行控制，由于其性價(jià)比高，完全滿足了本設(shè)計(jì)快速智能化的要求，它的內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間達(dá)到8K，時(shí)鐘頻率高，響應(yīng)速度快，特別對(duì)于音樂(lè)的淡入淡出，時(shí)

4、間控制特別突出，同時(shí)軟件設(shè)計(jì)有足夠的內(nèi)部使用空間并且方便日后系統(tǒng)升級(jí)，使用方便，抗干擾性能提高。 選擇方案：鑒于上述對(duì)比與分析，本設(shè)計(jì)采用方案三 2022年5月21日 第7頁(yè)4.硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明 系統(tǒng)組成及總體框圖系統(tǒng)組成及總體框圖2022年5月21日 第8頁(yè)4.硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明 Atmega644模塊電路原理圖模塊電路原理圖 單片機(jī)AVR主程序模塊通過(guò)對(duì)鍵盤掃描程序信號(hào)的讀取，在通過(guò)對(duì)應(yīng)的表，取出數(shù)碼管顯示編碼和定時(shí)器初始值以產(chǎn)生不同的聲音信號(hào)。在這一過(guò)程中，對(duì)數(shù)碼管編碼是直接賦值，對(duì)聲音信號(hào)則是通過(guò)中斷程序進(jìn)行控制。2022年5月21日 第9頁(yè)2022年5月21日

5、第10頁(yè)P(yáng)C6/TOSC1/PCINT2228PC5/TDI/PCINT2127PC4/TDO/PCINT2026PC3/TMS/PCINT1925PC2/TCK/PCINT1824PC1/SDA/PCINT1723PC0/SCL/PCINT1622AVCC30AREF32PC7/TOSC2/PCINT2329PA6/ADC6/PCINT634PA5/ADC5/PCINT535PA4/ADC4/PCINT436PA3/ADC3/PCINT337PA2/ADC2/PCINT238PA1/ADC1/PCINT139PA0/ADC0/PCINT040PA7/ADC7/PCINT733PB6/MISO

6、/PCINT147PB5/MOSI/PCINT136PB4/SS/OC0B/PCINT125PB3/AIN1/OC0A/PCINT114PB2/AIN0/INT2/PCINT103PB1/T1/CLKO/PCINT92PB0/T0/XCK0/PCINT81PB7/SCK/PCINT158PD6/ICP/OC2B/PCINT3020PD5/OC1A/PCINT2919PD4/OC1B/PCINT2818PD3/INT1/PCINT2717PD2/INT0/PCINT2616PD1/TXD0/PCINT2515PD0/RXD0/PCINT2414PD7/OC2A/PCINT3121RESET9XT

7、AL112XTAL213U1ATMEGA644C11ufR11k32184U2:ALM358R210kR310k56784U2:BLM358R420kR51mR610kR71kC21ufBUZ1BUZZERRV110kD11N914D21N914D31N914R81kC31ufR9100k12345678910RN110kK1K2K3K4K5K6K7K8K1K2K3K4K5K6K7K8K1K2K3K4K5K6K7K8K9K9K10K11K12K13K14K10K11K12K13K14K25K24K23K22K21K25K24K23K22K21123456RN210kK25K24K23K22K2

8、1R1010kC4100nBUZ2BUZZER 4. 4.硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明2022年5月21日 第11頁(yè)麥克風(fēng)電路麥克風(fēng)電路 本設(shè)計(jì)的模擬電路包括麥克風(fēng)的輸入，輸出的PWM，和按鍵電路。麥克風(fēng)輸入首先需要通過(guò)毫伏到伏的信號(hào)放大。該放大器電路通過(guò)麥克風(fēng)輸入的LM358的正輸入端，并通過(guò)一個(gè)反饋回路的輸出和通過(guò)負(fù)極端子的構(gòu)建。下面可以看到放大器的電路原理圖。 4. 4.硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明2022年5月21日 第12頁(yè)比較器電路比較器電路 運(yùn)算放大器比較所產(chǎn)生的方波信號(hào)，該電路被擴(kuò)展，該信號(hào)通過(guò)一個(gè)二極管和一個(gè)電阻器和電容器并聯(lián)。這允許信號(hào)必須保持為高時(shí)，檢測(cè)快速高 - 低轉(zhuǎn)換

9、此濾波后的信號(hào)，最后發(fā)送到Atmega644一個(gè)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。為了保護(hù)模擬輸入，1k電阻和兩個(gè)1N914二極管連接，0和5V之間的電壓限制。4. 4.硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明5.軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)總體功能流程圖 否是否是如何用如何用AVR實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的節(jié)拍實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的節(jié)拍 節(jié)拍實(shí)際上就是音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另外一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)完成。音樂(lè)的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（C調(diào)）具體如下表：5.軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 2022年5月21日 第14頁(yè)曲調(diào)值 DELAY 曲調(diào)值 DELAY 調(diào)4/4 125ms 調(diào)4/4 62ms 調(diào)3/4 187ms 調(diào)3/4 94ms 調(diào)2/4 250ms 調(diào)2/4 125ms 5.軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 如何用如何用AVR單片機(jī)產(chǎn)生音頻脈沖單片機(jī)產(chǎn)生音頻脈沖 上面已經(jīng)列出了每個(gè)曲調(diào)的頻率，然后我們利用中斷程序通過(guò)定時(shí)器1，定時(shí)器0，進(jìn)行每個(gè)按鍵之間的銜接，這里包括每個(gè)鍵根據(jù)按下的時(shí)間 延時(shí)一段特定的時(shí)間。6.總結(jié)總結(jié)2022年5月21日 第16頁(yè) 主要成果：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)及調(diào)試，本系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)按下鍵盤中相應(yīng)的按鍵時(shí)會(huì)使數(shù)碼管