PianoMFC

西電微機原理課設項目，鍵盤電子樂器演奏程序設計(電子琴)，MFC

需要連接西電微機原理實驗室提供的 QTH9054 微機試驗箱，使用其蜂鳴器發聲，若不連接，程序會直接播放 mp3 文件模擬鋼琴聲。

請在 release 處下載編譯好的 exe 文件運行，如需計算機喇叭發聲，請選擇聲卡輸出，并保證 sound 文件夾與 piano.exe 在同一目錄下。

功能設計

基礎功能

能夠演奏 C 調包含高、中、低音的不同節拍的樂曲，音調與頻率的對應關系如下：

微機鍵盤與電子琴鍵盤的對應關系為：高音依次為 Q,W,E,R,T,Y,U，中音依次為A,S,D,F,G,H,J，低音依次為 Z,X,C,V,B,N,M。

附加功能

增加自動演奏樂曲功能。當按下 P 鍵后，自動播放一首樂曲，曲長大于 20 秒。

增加琴鍵圖形顯示功能。屏幕上顯示 21 個琴鍵(高中低音)，當按下某鍵后屏幕上的對應琴鍵有所反映。

增加一個音調 D，當從 C 調改為 D 調后，演奏音按照 D 調(比 C 高一個調)發音。

進階功能

實現鍵位切換功能：除了基礎功能要求的按鍵映射關系外，額外增加可以選擇 按鍵A~Z 對應于音調的最低音到最高音

實現聲卡輸出功能：在脫離了微機實驗箱的情況下，程序仍然能夠使用計算機內置的聲卡，通過計算機喇叭或者耳機進行聲音的輸出

環境要求

開發環境：

開發工具：實驗室給定的 Visual C++ 6.0

操作系統：實驗室給定的 Windows XP

軟件執行環境

執行程序需要在 WIndows 平臺上運行，在 Windows10、Windows 7 、Windows XP 上通過兼容性測試

QTH9054 微機試驗箱 (可選)

為什么用 vc6.0

因為實驗室的電腦上面只有 vc6.0

硬件設計方案及硬件連線圖

硬件部分使用8254定時器，控制音調的高低，為了使蜂鳴器發出聲音，使用高頻時鐘脈沖信號(32.768KHz)，向8254寫入方式三控制字，之后通過改變計數值值來獲得期望得到的脈沖信號，將可聽頻率內的脈沖信號直接接入蜂鳴喇叭，獲得聲音輸出。

硬件連線：

總線 LD0-LD7 接8254的 D0-D7 ，

LA0和LA1接8254的A0和A1，

IOWR和IORD接8254的WR和RD，

地址0000H接8254的CS

8254的GATE0接VCC

CLK0接初始的時鐘頻率32.768KHZ

OUT0接蜂鳴器輸入

硬件驅動部分設計

使蜂鳴喇叭發出聲音的核心是 set_freq_dividing_ratio() 函數，其參數 ratio 設定了計數值，time 定義了聲音發出的時長。

開始時，先寫入 8254 的方式控制字，使其工作在方式 3，之后寫入計數值。該方式輸出的是方波。如果初始計數值是N， 那么方波的頻率是輸入時鐘的N分之一。該方式的特點是方波占空比約為1比1

void set_freq_dividing_ratio(int ratio,int time)

{

if(ratio!=0){

IO8bWrite(P8254MODE,0x14);//0x03

char input = (char)(ratio);

IO8bWrite(P8254A,input);

}

Sleep(time);

IO8bWrite(P8254MODE,0x10);

}

而計數值則由play_one_tone() 函數通過查表并計算得出

void play_one_tone(int freqnum,float flag)

{

//printf("\b%c%c\n",tone_list[freqnum-1][0],tone_list[freqnum-1][1]);

int div_ratio = get_div_ratio(freqnum, flag);

if (isLocalSound){

if(flag < 1) flag = 0;

play_one_toneL('a'+freqnum-1 + flag*7);

}else{

set_freq_dividing_ratio(div_ratio,beat);

}

}

測試結果與功能展示

執行編譯好的 Piano.exe 文件，完成硬件驅動檢測后，即會彈出電子樂器演奏程序的主界面

界面中部為模擬的電子琴界面，界面下部為設置界面。

單擊右下角的幫助按鈕，彈出幫助窗口，對程序功能進行說明

按下鍵盤按鍵，微機試驗箱上的蜂鳴器就會發出指定音調的聲音。

可以通過點擊按鈕來設定 C/D 調 以及聲音長度(節拍)。如果選擇聲卡輸出，則會使用計算機的內置聲卡進行鋼琴音的模擬

點擊右下角的歌曲按鈕，會自動播放內置的音頻

工作中的微機試驗箱：

總結

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