第一章 總體設計

1.1 系統功能

按照設計要求，本系統具有以下功能：

共有三個基本模式：電子琴模式、錄音模式、播放器模式

電子琴模式：7個基本按鍵控制產生7種音調，功能鍵實現調節音階和音量

錄音模式：可分為錄音和放音兩個模塊，錄音狀態下會記錄彈奏的音調以及時間；放音模式調用音樂播放器某些模塊，實現相同的功能。

音樂播放器模式：可以實現音樂的播放、暫停、切歌、調速、順序播放、單曲循環、隨機播放、以及進度條顯示。

有兩個全局按鍵中斷，可控制模式切換和全局靜音/暫停。

1.2 主要技術性能指標

基本按鍵：7個；

功能按鍵：6個；

全局中斷按鍵：2個；

揚聲器：1個；

揚聲器功率：1w；

LCD1602：1塊；

主要模式：3個；

曲庫：8首；

音域范圍：262Hz~2217Hz；

音量階數：3階；

速度階數：4階；

循環模式：3種；

第二章硬件設計

總體系統設計上在硬件上共分為3個區域：基本按鍵區、功能按鍵區、LCD顯示區。在軟件的設計上共分為3個主要模式：電子琴模式、錄音模式、播放器模式。主控模塊選擇使用STM32f103rbt6芯片，進行編程、控制、實現電子琴以及播放器功能。

2.1 整體硬件圖

2.2 按鍵模塊

按鍵模塊分為兩部分：基本按鍵和功能按鍵

倆個部分按鍵分別接在單片機的PC0-PC6以及PC8-PC13接口上。

2.3 揚聲器模塊

揚聲器模塊接在單片機的PC07接口上。

2.4 顯示模塊

將LCD1602的D0 ~ D7分別連接到單片機的 PA0~7，使能端 E、 RW、 RS分別連接到單片機的 PA8、 PA11、 PA12。

2.5 主控模塊

第三章 軟件設計

3.1 主要工作原理

設計的主要工作原理是利用STM32所內置的定時器TIM3產生一個PWM信號驅動揚聲器產生特定頻率的聲音。通過改變定時器TIM3的分頻預置數改變PWM信號的頻率從而產生不同音調的聲音。通過改變占空比，從而產生不同音量的聲音。

相關流程圖如下：

3.2 PWM發生器

3.3 music播放器模塊

music模塊包含了產生聲音，靜音，音樂播放，音樂切換，進度條展示等相關函數，全都由本人編寫

靜音模塊：通過調用TIM_SetTIM3Compare2()函數讓占空比為0，進而達到靜音效果。

void buzzerQuiet(void)//停止發聲

{

      TIM_SetTIM3Compare2(0);

}

發聲函數：通過調用TIM_SetTIM3Autoreload設置TIM3的自動裝載值實現產生特定頻率PWM信號，傳入的參數為聲音頻率和音量參數。

進度條顯示函數：可以顯示播放進度以及全局狀態，如當前曲目、暫停狀態、音量、播放速度等。

下一首函數：根據傳入nextmode參數不同進行順序，單曲，隨機下一首。

音樂播放函數：傳入樂譜（由結構體數組實現），調用彈奏音符函數，實現音樂自動播放。

3.4 exti外部中斷

本設計使用了PC8，PC9口的按鍵作為兩個外部中斷，控制全局切換模式，以及全局暫停/靜音。

3.5 按鍵相關驅動

通過函數判斷按鍵值，mode參數可調節是否支持連按。

3.6 LCD1602驅動

LCD初始化相關代碼采用例程，只列出關鍵代碼：

void LCD_SHOW(u8* tab0,u8* tab1)

{

      if(tab0)

        LCD1602_Show_Str(0, 0, tab0);

      if(tab1)

         LCD1602_Show_Str(0, 1, tab1);

}

定義函數LCD_SHOW，傳入字符串顯示，在避免直接調用LCD的顯示函數，通過tab0和tab1的鎖存，實現更豐富需求。

第四章 整體實現功能

單片機下載完成后，顯示Mode Selection Please Press 1-3表示初始化完成等待選擇模式。

按下key1，進入Piano模式，可以開始彈奏。

按下key13可進行音量調節，key12可以調節音調

按下key8切換模式，進入錄音模式

錄音模式下，按key0進行開始錄音

錄音會記錄音調以及持續時間，按下key13停止錄音

錄音完成后按下key13放音，可以聽到記錄的曲子

按下key13切換模式進入播放器模式

按下key0-key7選擇曲目，也可以直接按key13開始播放

播放時，按下key13下一首，key12調音量，key11調速度，key10調節下一首。 按下key9可暫停。

播放時有進度條顯示。