1、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NM。新型键盘，用N个I/O口以及一个中断口，可以实现NN个按键，比较节省I/O资源，故采用之。二、 系统框图基于Atmel Mega16L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、单键开关机电路，1602显示模块、功放模块、键盘模块、电平灯频谱显示模块等。三、 各模块的设计与论证1、 中央处理器MCU 中央处理器选用的是ATMega16l，ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。具体的电路连接图如图2所示。 PB0PB7用于连接键盘输入（INT2用于键盘
2、的中断输入）；PD0用于连接单键开关电路的续电；PD2（INT0）用于连接单键开关电路按键的检测；PD5用于音律PWM的输出；PC0PC7用于连接LCD1602显示输出，其中PC0PC2用于控制1602的选通、读写控制等的操作，PC3PC7连接74HC595，实现串行数据转并行数据。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。当要向单片机录入音乐时，通过键盘上的按键，输入不同的音符，接下来单片机可以记录下音符以及其持续的时间，然后存入程
3、序寄存器中，当录音结束，按下“录入确认键”，按下来就可以从菜单里选择播放刚才录入的音乐。2、 单键开关机模块该电路的工作原理是：接通K1（总电源开关，外电源接到P0）后，按动轻触开关S2，三极管Q2 9012导通，VCC输出高电平，单片机接通电源工作后，第一时间给P_OUT一个高电平，三极管Q1 9013导通，这样，即使按键S2松开了，Q2也依然导通，电路依然接通。当按键S2再次按下时，单片机检测到P_IN为低电平，这是单片机可以延时一段时间后，将P_OUT置为低电平，Q1截止，Q2也同时截止，电路断开。3、电平灯频谱显示模块为了显示的效果更炫，本硬件电路特意增加了一个电平灯频谱显示模块，该模
4、块采用的是一块TP7666芯片，该芯片在老式收音机上非常常见，现在已经很难买到。该芯片具有双路5点电平显示，而且外围电路原件很少。4、66键盘模块 该电路的工作原理是：待机时，PORT1PORT6输出高电平；当某个键按下时， PORT7由高电平变为低电平，由此产生一个中断；MCU启动按键扫描，如按下的是K30时，置PORT1=H，扫描PORT26的输入结果为LLLL，没有扫描到所需的结果；继续置PORT2=H，扫描PORT1、PORT36的输入结果为HLLL，按键S30就被唯一确定了。5、LCD1602液晶显示模块该模块的连接比较简单，但是若直接使用并行数据传送的话要用到11个IO口，这里为了
5、节省IO口资源，使用也一片74HC595串行数据转并行数据芯片，该芯片与单片机连接最多只需要5个IO口，这样连接一片1602只需要8个IO口，节省了3个IO口。具体的硬件连接图如下图5所示。电位器RW1可用于调节背光的亮度，RW2可用于调节液晶的对比度。6、小功率功放模块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时使用的外围原件极少。具体的单路连接如下图6所示。四、 软件程序流程图五、 测量与分析1（do）2（re）3（mi）4（fa）5（sol）6（la）7（
6、si）降C131Hz147 Hz165Hz174.5Hz196Hz220Hz247Hz中央C261.5Hz293.5Hz329.5Hz349Hz392Hz440Hz494Hz升C523Hz587Hz659Hz698Hz784Hz880Hz988Hz输出音调对应的频率表按C调来说1=261.5HZ2=293.5HZ3=329.5HZ4=349HZ5=392HZ6=440HZ7=494HZ低7个音调后1=131Hz2=147Hz3=165Hz4=174.5Hz5=196Hz6=220Hz7=247Hz高7个音调后1=523Hz2=587Hz3=659Hz4=698Hz5=784Hz6=880Hz7
7、=988Hz六、 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。三个同学一起做，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。七、 源程序主文件go.c：/主文件，包含主函数#includemacros.heeprom.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define vuchar volatile unsigned char#define vuint volatile unsigned int#define r
8、ecord_max 160/变量定义vuchar key_int=0,mode_fr=0,counter_en_fr=0,pop_en_fr=0;vuchar row=0,scrollbar=1,volume,temp,delayMs,tonality,tone;vuchar inttemp;uchar musicLength,recordLength;uint bell_standard_time;vuint counter_ms=0;vuchar counter_record;vuchar song_4record_max2;/包含头文件/子函数清单#include function_li
9、st.h/数据data.h/延时delay.h/键盘中断int2.h/液晶ts1620.h/发声部分bell.h/功能函数1fun.h/功能函数2fun_need_check.hvoid main（） power_init（）;/一键关机初始化 while（1） ts1620_init（）;/液晶初始化 welcome（）;/欢迎界面 all_init（）;/各类变量初始化 int2_init（）;/键盘中断初始化 mode_fr=0;/极其的关键变量，记录状态 while（key_int!=keyreset） if（mode_fr=0）menu（）;/主菜单 if（mode_fr=1）man
10、ul（）;/模式1，手动弹奏初始化 if（mode_fr=1）manul_check（）;/模式1，手动弹奏 if（mode_fr=20）autoplay（）;/模式20，自动弹奏主菜单 if（mode_fr=210）demand_menu（）;/模式210，点播菜单 if（mode_fr=211）demand_play（key_int）;/模式211，点播演奏初始化 if（mode_fr=211）demand_play_check（key_int,211）;/模式211，点播演奏 if（mode_fr=212）demand_play（keyfun4）;/模式212，点播演奏初始化（录音部分）
11、 if（mode_fr=212）demand_play_check（keyfun4,212）;/模式212，点播演奏（录音部分） if（mode_fr=22）order_play（）;/模式22，顺序弹奏 if（mode_fr=23）outorder_play（）;/模式23，乱序弹奏 if（mode_fr=31）record（）;/模式31，录音初始化 if（mode_fr=31）record_check（）;/模式31，录音 if（mode_fr=32）replay（）;/模式32，放音 if（mode_fr=50）settings（）;/模式50，设置菜单 if（mode_fr=51）s
12、ettings1（）;/模式51，设置拍长 if（mode_fr=52）settings2（）;/模式52，设置音阶 以下是function_list.h/各子程序清单void delay_nop（void）;void delay（uint /*_delay_ms*/）;void int2_init（void）;uchar key_line（uchar ）;uchar key_search（uchar ）;uchar key_find（void）;void key_int2（void）;void write_com（uchar ）;void write_data（uchar ）;void cl
13、ear（void）;void cursor_return（void）;void entry_mode_set（uchar ,uchar ）;void display_on_off（uchar ,uchar ,uchar ）;void shift（uchar ,uchar ）;void set_function（uchar ,uchar ,uchar ）;void set_address（uchar ,uchar ）;void ts1620_init（void）;void screen_same（uchar ,uchar ,uchar ）;void screen_one（uchar ,uchar
14、 ）;void screen_sleep（void）;void show_menu（const uchar *,const uchar *）;void show_vol（void）;void show_screen（const uchar *,uchar ,const uchar *,uchar ）;void show_saving（void）;void menu_move（uchar ）;void welcome（void）;void all_init（void）;void menu（void）;void manul（void）;void manul_check（void）;void del
15、ay_check（uint ）;void tonality_c（uchar ）;void bell_init（void）;void autoplay（void）;void demand_menu（void）;void demand_play（uchar ）;void demand_play_check（uchar ,uchar ）;void bell_music（uchar ,uchar ）;void record（void）;void record_check（void）;void replay（void）;void settings（void）;void settings1（void）;v
16、oid settings2（void）;void order_play（void）;void outorder_play（void）;uchar out_order（void）;void power_init（void）;void power_off（void）;以下是delay.h#define _nop delay_nop（）void delay_nop（）/微妙级别延时函数 asm（nop）;void delay（uint _delay_ms）/毫秒级别延时函数 uint _delay_i,_delay_j; for（_delay_i=0;_delay_i_delay_ms;_delay
17、_i+） for（_delay_j=0;_delay_j1711;_delay_j+）;以下是data.h/此头文件包含各类数据，data（存放在程序存储区）#pragma interrupt_handler key_int2:iv_INT2#pragma interrupt_handler power_off:iv_INT0#define INTPORT1 0#define INTPORT2 1#define INT_2 2#define INTPORT3 3#define INTPORT4 4#define INTPORT5 5#define INTPORT6 6#define ton1
18、0x16#define ton2 0x26#define ton3 0x36#define ton4 0x46#define ton5 0x56#define ton6 0x66#define ton7 0x13#define ton8 0x15#define ton9 0x25#define ton10 0x35#define ton11 0x45#define ton12 0x55#define ton13 0x65#define ton14 0x23#define ton15 0x14#define ton16 0x24#define ton17 0x34#define ton18 0x
19、44#define ton19 0x54#define ton20 0x64#define ton21 0x33#define keysleep 0x61#define keyreturn 0x51#define keymenu 0x52#define keyreset 0x62#define keyvolOn 0x11#define keyvolDn 0x12#define keymenuUp 0x41#define keymenuDn 0x42#define keyfun1 0x21#define keyfun2 0x31#define keyfun3 0x22#define keyfun
20、4 0x32#define keyreplay 0x63#define keypause 0x53#define keyres 0x43#pragma data:codeconst uchar welcome_0=Welcome.;const uchar power_012= GOOD BYEconst uchar power_115= power off: 3 sconst uchar welcome_1=madByBinFenLinYeconst uchar manul_014=ManulMode tonconst uchar manul_19=Tonality:const uchar r
21、ecord_014=Recording tonconst uchar replay_014=Replaying tonconst uchar saving9=Saving.const uchar Ic_015=Which mode do U, want to choose?1.Manual play 2.Auto play 3.Record mode 4.Setting ;const uchar Ic_2015=1.Play music on demand 2.Play in order3.Play out of order const uchar Ic_21016=1.Welcome to
22、Beijing 2.Legend 3.Myth 4.Play by Myselfconst uchar Ic_5016=1.Beat length 2.Tone selectionconst uchar Ic_5115=1.1200ms /Beat 2.1100ms /Beat 3.1000ms /Beat 4. 900ms /Beat 5. 800ms /Beat 6. 700ms /Beat 7. 300ms /Beat const uchar Ic_5215=1.C tone 2.D tone 3.E tone 4.F tone 5.G tone const uchar bjhyn_ti
23、tle=WelcomeToBj tconst uchar demand_title=OnPlayconst uchar legend_title=Legend tconst uchar myth_title=Myth tconst uchar playBm_title=PlayByMe tconst uchar songs2=10,0x84, 16,0x84,10,0x84,9,0x84,10,0x84,9,0x84, 10,0x88,10,0x86,9,0x82,6,0x84,8,0x84, 10,0x84,9,0x8c,9,0x84,8,0x84,6,0x84, 8,0x84,9,0x84
24、,10,0x84,12,0x84,9,0x84, 10,0x84,13,0x84,12,0x84,5,0x84,9,0x88, 8,0x88,9,0x84,8,0x84,6,0x84,8,0x84, 9,0x84,10,0x84,12,0x84,9,0x84,10,0x84, 13,0x84,12,0x84,10,0x90,9,0x84,10,0x84, 9,0x84,8,0x84,12,0x86,13,0x82,10,0x88, 6,0x84,10,0x84,9,0x84,9,0x84,8,0x8c, 0,0x84,10,0x84,12,0x84,15,0x84,12,0x84, 13,0x8c,12,0x84,13,4,12,0x84,10,0x84, 10,0x84,12,0x84,12,0x8c
