基于AVR的虚拟萨克斯风设计

1、基于AVR的虚拟萨克斯风设计电子信息工程学院电子信息工程学院09级毕业设计级毕业设计邱梦婷邱梦婷指导老师：刘智指导老师：刘智2022年5月21日 第1页2022年5月21日 第2页目目 录录n1.引言n2.设计目标n3.方案设计及比较n4.硬件设计及说明n5.软件设计n6.总结1、引言引言萨克斯设计的背景萨克斯设计的背景 随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。 虚拟萨克斯是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，这已经溶入现代人

2、们的生活中，成为不可替代的一部分。 玩具市场需求量大，单片机技术使我们可以利用软硬件实现萨克斯的功能，从而实现萨克斯的微型化，并且可以进行一定的功能扩展。 国内的电子琴研究的不少，但是虚拟萨克斯设计的基本没有，所以对于这次虚拟萨克斯的研究有着十分重要的意义！2022年5月21日 第4页1、引言引言萨克斯设计的优点萨克斯设计的优点该设计具有以下优点：n (1)可以随意弹奏想要表达的音乐。n (2)制作简单，成本相对较低。n (3)比传统萨克斯功能更完善。2022年5月21日 第5页2、设计目标、设计目标2022年5月21日 第6页 这个数字萨克斯管是由一个麦克风来感知用户,检测用户吹气是否已经吹

3、进装置。按钮来控制播放的音符,AVR微控制器处理输入和产生数字输出,听起来像一个萨克斯管。 3、方案比较以及选择、方案比较以及选择 控制模块选择方案控制模块选择方案l方案一：用可控硅制作萨克斯。将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。该设计方案制作成本高且复杂。l方案二： 采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能，其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。l方案三：采用Atmega644单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本设计快速智能化的要求，它的内部程序存储空间达到8K，时钟频率高，响应速度快，特别对于音乐的淡入淡出，时

4、间控制特别突出，同时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。 选择方案：鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三 2022年5月21日 第7页4.硬件设计及说明硬件设计及说明 系统组成及总体框图系统组成及总体框图2022年5月21日 第8页4.硬件设计及说明硬件设计及说明 Atmega644模块电路原理图模块电路原理图 单片机AVR主程序模块通过对键盘扫描程序信号的读取，在通过对应的表，取出数码管显示编码和定时器初始值以产生不同的声音信号。在这一过程中，对数码管编码是直接赋值，对声音信号则是通过中断程序进行控制。2022年5月21日 第9页2022年5月21日

5、第10页PC6/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.硬件设计及说明硬件设计及说明2022年5月21日 第11页麦克风电路麦克风电路 本设计的模拟电路包括麦克风的输入，输出的PWM，和按键电路。麦克风输入首先需要通过毫伏到伏的信号放大。该放大器电路通过麦克风输入的LM358的正输入端，并通过一个反馈回路的输出和通过负极端子的构建。下面可以看到放大器的电路原理图。 4. 4.硬件设计及说明硬件设计及说明2022年5月21日 第12页比较器电路比较器电路 运算放大器比较所产生的方波信号，该电路被扩展，该信号通过一个二极管和一个电阻器和电容器并联。这允许信号必须保持为高时，检测快速高 - 低转换

9、此滤波后的信号，最后发送到Atmega644一个模拟到数字的转换。为了保护模拟输入，1k电阻和两个1N914二极管连接，0和5V之间的电压限制。4. 4.硬件设计及说明硬件设计及说明5.软件设计软件设计 软件系统总体功能流程图 否是否是如何用如何用AVR实现音乐的节拍实现音乐的节拍 节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机系统中可以用延时来实现。对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）具体如下表：5.软件设计软件设计 2022年5月21日 第14页曲调值 DELAY 曲调值 DELAY 调4/4 125ms 调4/4 62ms 调3/4 187ms 调3/4 94ms 调2/4 250ms 调2/4 125ms 5.软件设计软件设计 如何用如何用AVR单片机产生音频脉冲单片机产生音频脉冲 上面已经列出了每个曲调的频率，然后我们利用中断程序通过定时器1，定时器0，进行每个按键之间的衔接，这里包括每个键根据按下的时间 延时一段特定的时间。6.总结总结2022年5月21日 第16页 主要成果：经过长时间的设计及调试，本系统基本能实现按下键盘中相应的按键时会使数码管