模电简易电子琴是一种基于模拟电路设计的简易电子琴,它可以实现基本的钢琴音效,同时也具有一些特殊效果,如合成音效、延迟效果等。本文将介绍模电简易电子琴的设计原理、电路图、程序代码以及实现过程。
1. 设计原理
模电简易电子琴的设计原理基于模拟电路的工作原理,主要由振荡器、滤波器、放大器和控制电路等组成。其中,振荡器用于产生基本频率信号,滤波器用于滤除杂音和谐波,放大器用于放大信号,控制电路用于控制琴键和音量等参数。
2. 电路图
模电简易电子琴的电路图如下图所示:
![模电简易电子琴电路图](https://i.loli.net/2021/07/18/1J5hGQcYF7Ijy3w.png)
其中,主要的元件包括:
- 555定时器:用于产生基本频率信号。
- 74HC14反相器:用于产生反相信号。
- 1/4W电阻:用于限流、分压、调节电压等。
- 电容:用于滤波、耦合、延迟等。
- 三极管:用于放大信号。
- 音频功放:用于放大音频信号。
- 电位器:用于调节音量。
- 按键开关:用于控制琴键。
3. 程序代码
模电简易电子琴的程序代码主要由Arduino编写,主要包括以下几个部分:
- 初始化部分:用于初始化各个元件,包括引脚、计时器、PWM等。
- 按键扫描部分:用于扫描按键状态,判断琴键是否按下。
- 音频合成部分:用于合成音频信号,将基本频率信号和谐波信号进行合成。
- 音频放大部分:用于放大音频信号,将合成的音频信号进行放大。
- 控制部分:用于控制琴键和音量等参数。
以下是程序代码的主要部分:
```C++
#include
// 初始化部分
void setup() {
pinMode(2, OUTPUT); // 引脚2用于输出音频信号
pinMode(3, OUTPUT); // 引脚3用于控制琴键
pinMode(4, OUTPUT); // 引脚4用于控制音量
TCCR1A = _BV(COM1A0) | _BV(WGM10); // 设置PWM输出
TCCR1B = _BV(WGM12) | _BV(CS10); // 设置PWM计时器
OCR1A = 127; // 设置PWM占空比
}
// 按键扫描部分
void scanKeys() {
int key = -1;
if (digitalRead(5) == LOW) key = 0;
if (digitalRead(6) == LOW) key = 1;
if (digitalRead(7) == LOW) key = 2;
if (digitalRead(8) == LOW) key = 3;
if (key >= 0) {
digitalWrite(3, HIGH); // 按键按下,控制琴键
OCR1A = key * 64; // 设置基本频率
} else {
digitalWrite(3, LOW); // 按键未按下,释放琴键
OCR1A = 0; // 停止发声
}
}
// 音频合成部分
void generateAudio() {
int freq = OCR1A;
int harmonic1 = freq * 2;
int harmonic2 = freq * 3;
int harmonic3 = freq * 4;
int harmonic4 = freq * 5;
int harmonic5 = freq * 6;
int signal = 127 + 63 * sin(2 * PI * freq * millis() / 1000);
signal += 31 * sin(2 * PI * harmonic1 * millis() / 1000);
signal += 15 * sin(2 * PI * harmonic2 * millis() / 1000);
signal += 7 * sin(2 * PI * harmonic3 * millis() / 1000);金年会
signal += 3 * sin(2 * PI * harmonic4 * millis() / 1000);
signal += 1 * sin(2 * PI * harmonic5 * millis() / 1000);
OCR1A = signal; // 输出音频信号
}
// 音频放大部分
void amplifyAudio() {
int volume = analogRead(0) / 4; // 读取电位器值
OCR1A = OCR1A * volume / 255; // 放大音频信号
}
// 控制部分
void loop() {
scanKeys(); // 扫描按键状态
generateAudio(); // 合成音频信号
amplifyAudio(); // 放大音频信号
delay(1); // 延迟1毫秒
}
```
4. 实现过程
模电简易电子琴的实现过程比较简单,主要包括以下几个步骤:
- 硬件连接:按照电路图进行硬件连接,包括Arduino板、按键开关、电位器、音频功放等元件。
- 程序编写:根据设计原理编写程序代码,并上传到Arduino板中。
- 测试调试:通过串口监视器等工具,调试程序代码,确保电子琴能够正常发声,并实现各种效果。
- 美化装饰:根据自己的喜好,对电子琴进行美化装饰,如添加外壳、按键标签、LED灯等。
5. 总结
模电简易电子琴是一种基于模拟电路设计的简易电子琴,它可以实现基本的钢琴音效,同时也具有一些特殊效果,如合成音效、延迟效果等。通过本文的介绍,读者可以了解到模电简易电子琴的设计原理、电路图、程序代码以及实现过程,希望能够对读者的学习和实践有所帮助。