带录音功能的电子琴研究与实施

石家庄铁道大学四方学院毕业设计带录音功能的电子琴研究与实施ElectronicPianowithRecordingResearchandPractice2011届电气工程系专业电子信息工程学号20076063学生姓名杨晓栋指导教师完成日期2011年5月25日毕业设计成绩单学生姓名杨晓栋学号20076063班级方0709-1专业电子信息工程毕业设计题目带录音功能的电子琴研究与实施指导教师姓名指导教师职称评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任)签字：年月日毕业设计任务书题目带录音功能的电子琴研究与实施学生姓名杨晓栋学号20076063班级方0709-1专业电子信息工程承担指导任务单位电气工程系导师姓名尚燕导师职称讲师一、主要内容通过录音模块ISD4003芯片或者BMP5008类似功能芯片与单片机stc89系列实现数字录音的功能。建立自己的音色库，实现电子琴的演奏功能。二、基本要求1、单片机完成与语音模块。建立音色库，完成电子琴的设计；2、驱动键盘，可选驱动力度键盘；3、使用KeilC编程。实现相关逻辑控制；4、电路原理图设计，protel印刷电路图设计；5、提出系统设计框图，提出相应的解决方案；6、需单片机和芯片，开发电路板以相关传感器，价格200元。三、主要技术指标1、完成主要功能；2、电路原理图；3、使用说明书撰写；4、论文正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于15篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。四、应收集的资料及参考文献C语言开发；关于STC89系列相关单片机开发文档；相关传感和显示器件使用手册和接口电路。五、进度计划第1周—第2周开题报告和任务分配第3周—第7周需求分析，概要设计第8周—第12周详细设计，中期考核第13周—第14周写论文第15周—第16周上交论文，答辩教研室主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目带录音功能的电子琴研究与实施学生姓名杨晓栋学号20076063班级方0709-1专业电子信息工程一、研究背景电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，在现代音乐中扮演着重要的角色，成为无数热爱艺术孩童的必备品，是古典文化与现代文明的一个浓缩体。而单片机因其强大的控制功能和灵活的编程特性，已经成为电子琴的主要核心部件。电子琴因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭能够承受的了的经济投入，且电子琴键盘操作直观容易掌握，对于初学者来说很容易弹奏，因而成为人们生活中不可替代的一部分。带录音功能的电子琴的硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高，具有一定的实用价值，因此具有开发的价值。二、预期达到的目标经过对任务书的分析，本次毕业设计以STC89C52单片机为主控核心，与16个按键的矩阵键盘，ISD4004语音芯片等构成核心主控制模块，设计一个带录音功能的电子琴。通过录音模块ISD4004芯片与单片机STC89C52之间的数据通信，实现数字录音功能，以及电子琴的演奏功能。设计电子琴要求由键盘来输入某种乐器的音节，将输入的音节数据存储到存储器当中，而后通过音频功放芯片去驱动喇叭发音，从而实现可存储式音乐演奏功能，并有可控录音、放音、播放音乐的功能。用单片机来实现数字录音功能，将录入的音节和音乐建立自己的音色库，实现按键弹奏，且能播放一段音乐。按键输入要求：当按下录音键时，录入一个音节，按下暂停键停止当前录入，再按下录音键，录入下一个音节，这样依次录入7个音节，当第8次按下时录入一段音乐，并将这8次录入存储到芯片当中。我们为这8次输入分别设置了8个按键，当按下某一个按键时，即调出录入的相应的音节或音乐，并能从喇叭内清晰准确的发出声音，而且能延迟一段时间。若是此时按下另一按键，当前音节发音停止，从喇叭内发出刚才按下的音节。当按下放歌按键的时候，喇叭即可演奏单片机内录入的音乐。按下录音按钮后再播放音乐或某一音节，会对当前播放的内容进行存储，并能放奏出来。按下暂停按钮，一切音乐立刻停止，这样便实现了电子琴的弹奏功能以及录音放音功能。数码管和LED灯显示要求：当按下某一音节按键时，显示对应的阿拉伯数字；当按下播放音乐的按键是显示8；按下录音按键是显示0；按下暂停按键是显示A；按下放音按键是显示9。当按下第一行任意按键时，最后一LED灯闪亮一下，松开后熄灭；当按下第二行任意按键时，倒数第二个LED灯闪亮一下，松开后熄灭；当按下任意音节或音乐按键（分别依次对应前八个LED灯），相应的LED灯状态取反，再次按下同一按键，状态再次取反；当按下录音键时，前八个LED灯状态同时取反。三、研究方案1、通过STC89C52芯片实现对按键的读取并将所对应的音节或音乐送至喇叭，将所对应的按键在数码管上显示，LED灯做相应的变化；2、语音芯片ISD4004完成语音模块，实现电子琴的弹奏，播放音乐以及录音放音功能；3、采用矩阵式4*4键盘，可选驱动力度键盘；4、采用8位共阴极的数码管和10个LED灯，以显示按键相应的值；5、使用KeilC软件编程，用软件实现相关逻辑控制；6、电路原理图设计，protel印刷电路图设计，电气功能测试；7、提出系统设计框图，提出相应的解决方案。四、主要技术指标：1、完成题目要求的主要功能；2、软件方面完成程序流程图；3、硬件方面完成电路原理图；4、使用说明书撰写；5、论文正文不少于1万字，查阅文献资料不少于10篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。五、进度计划：第1周—第2周开题报告和任务的合理分配第3周—第4周需求分析，整体框架的设计第5周—第7周指导老师针对性指导第8周—第12周详细设计，中期考核第13周—第14周写论文第15周—第16周上交论文，答辩六、系统模块设计：此次的毕业设计主要由4个大的模块构成，分别是主控模块、语音芯片模块、LED灯及数码管显示模块、键盘控制模块，其中主控模块是此次毕业设计的核心模块，主要是指STC89C52芯片，它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；语音模块主要指ISD4004芯片和LM386芯片，用ISD4004来实现录音功能，LM386是实现功率放大；而LED灯及数码显示模块是整个系统的辅助模块，用来显示音节以及表示录音开始及结束；按键控制模块则是用按键来控制实现的是哪个功能，对应录音、放音、暂停。指导教师签字时间年月日摘要电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，它在现代音乐扮演着重要的角色，已经融入到现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。随着科技的日益发展，电子琴的录音放音功能已越来越受到人们的喜欢。本设计介绍了基于单片机和语音芯片的带录音功能的电子琴的设计,对系统软件设计和硬件实现进行了详细的描述，主要内容是用STC89C52单片机为核心控制元件，ISD4004语音芯片为录音模块，以流水灯和数码管为显示模块，以4*4矩阵键盘为输入设备，扬声器为语音输出设备，设计一个带录音和放音功能的电子琴。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，以单片机作为主控核心，与ISD4004语音模块、4*4矩阵键盘组成核心主控制模块，流水灯、数码管模块组成扩展控制模块。在主控模块上设有16个按键，一个可以重复实现录音放音功能的语音模块，在扩展模块中设有流水灯和数码显示管。主控模块利用了STC89C52单片机的P3的I/0输出口，以实现键盘对录音和放音的控制功能；以P2口的端口与语音芯片相连，实现了两个芯片之间数据的传输。扩展模块分别利用了STC89C52单片机的P0和P1的I/0输出口，以实现数码管和LED灯的显示功能。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。关键词：单片机语音芯片录音放音功能流水灯喇叭AbstractElectronicpianoisthecombinationproductofmodernelectronictechnologyandmusic,itplaysanimportantroleinmodernmusicasanewtypeofkeyboardmusicalinstruments,ithasbeenintegratedintothelifeofmodernpeopleandhasbecomeanirreplaceablepart.Withtheincreasingdevelopmentoftechnology,theplaybackandrecordingfunctionofthekeyboardhasbeenmoreandmorelikedbypeople.Thispaperintroducethedesignofelectronicpianowithrecordingfunction,whichisbasedonMCUandvoicechip,thesystemsoftwaredesignandhardwareimplementationaredescribedindetail.MaincontentofthedesignisSTC89C52microcontrollerasthecorecontrolelements,ISD4004voicechipforrecordingmodule,runninglightsanddigitaltubefordisplaymodule,with4*4matrixkeyboardasinputdevicesandspeakersforvoiceoutputdevice,designaelectronicpianowiththeplaybackandrecordingfunction.MCUhasastrongcontrolfunctionandflexibleprogrammingfeatures,MCU,whichisthemastercore,withISD4004voicemoduleand4*4matrixkeyboardcomposethemaincorecontrolmodule,waterlampanddigitaltubecontrolmoduleisastheexpansionmodules.Inthemaincontrolmodule,thereare16buttonsandavoicemodulewithplaybackandrecordingrepeatedfunctions.Theexpansionmodulehaverunningwaterlightsanddigitaldisplaytube.MaincontrolmoduleusesSTC89C52microcontrollerP3I/Ooutputporttoachievecontrolfunctionofthekeyboardforrecordingandplaybackfunction;theportP2isconnectedwiththevoicechiptoachievethetransmissionofdatabetweentwochips.ExtensionmoduleusesSTC89C52MCUP0I/Ooutputporttoachievethedigitaltubedisplay;useSTC89C52P1I/Ooutputporttoachievethewaterlightsdisplay.Thesystemisstable,theadvantagesofitaresimplehardwarecircuit,softwarefunctions,thecontrolsystemisreliable,highcostperformance,andhasapracticalandreferencevalue.Keywords:MicrocontrollerVoicechip4*4matrixkeyboardSpeakerI目录第1章绪论········