DSP基于TMS320F2812的电子琴设计

摘要

本文介绍了一种基于TMS320F2812数字信号处理器的电子琴设计。该电子琴具有16个按键和一个LCD显示屏，可以播放多种音调和音效。设计中使用了TMS320F2812的PWM输出和ADC输入功能，以及外部DAC芯片和音频功放芯片，实现了音频信号的输出。通过编程，可以实现音调、音效的控制，以及LCD屏幕上的信息显示。实验结果表明，该电子琴设计具有良好的音质和稳定性，可用于音乐爱好者的学习和娱乐。

关键词：数字信号处理器；PWM；ADC；DAC；音频输出

Abstract

This paper describes an electronic organ design based on TMS320F2812 digital signal processor. The electronic organ has 16 keys and an LCD screen, and can play various tones and sound effects. The design uses the PWM output and ADC input functions of TMS320F2812, as well as external DAC chips and audio power amplifier chips to realize the output of audio signals. Through programming, the control of tone and sound effects, as well as the information display on the LCD screen can be realized. The experimental results show that the electronic organ design has good sound quality and stability, and can be used for music enthusiasts' learning and entertainment.

Keywords: digital signal processor; PWM; ADC; DAC; audio output

一、引言

电子琴是一种电子乐器，具有丰富的音色和音效，是音乐爱好者进行创作和表演的重要工具。随着科技的不断发展，数字信号处理器（DSP）逐渐应用于电子琴的设计中，可以实现更加灵活和高效的音频信号处理。

本文介绍了一种基于TMS320F2812数字信号处理器的电子琴设计。该电子琴具有16个按键和一个LCD显示屏，可以播放多种音调和音效。设计中使用了TMS320F2812的PWM输出和ADC输入功能，以及外部DAC芯片和音频功放芯片，实现了音频信号的输出。通过编程，可以实现音调、音效的控制，以及LCD屏幕上的信息显示。实验结果表明，该电子琴设计具有良好的音质和稳定性，可用于音乐爱好者的学习和娱乐。

二、系统框图

本设计的系统框图如图1所示。其中，TMS320F2812作为主控芯片，通过AD采样电路获取键盘输入信号，通过PWM输出电路控制音频信号的输出。外部DAC芯片和音频功放芯片实现音频信号的转换和放大，LCD显示屏显示相关信息。


图1 系统框图

三、系统设计

1.键盘输入

本设计使用16个按键作为键盘输入，如图2所示。每个按键对应一个GPIO口，通过按下按键使得GPIO口输出低电平，即可检测到键盘输入信号。为了防止按键抖动，设计中使用了软件消抖算法，即在检测到按键输入后延时一段时间再次检测，确保按键输入的正确性。


图2 键盘输入

2.PWM输出

本设计使用TMS320F2812的PWM输出功能实现音频信号的输出。PWM输出的频率和占空比可以通过编程进行控制，以实现不同的音调和音效。具体实现过程如下：

(1)初始化PWM输出模块，设置PWM输出的频率和占空比；

(2)在按键按下事件中计算对应的PWM输出频率和占空比；

(3)更新PWM输出频率和占空比，并使能PWM输出模块；

(4)在按键松开事件中关闭PWM输出模块。

3.ADC输入

本设计使用TMS320F2812的ADC输入功能获取键盘输入信号。具体实现过程如下：

(1)初始化ADC输入模块，设置采样率和采样精度；

(2)在按键按下事件中启动ADC采样，并将采样结果保存到缓冲区中；

(3)在按键松开事件中停止ADC采样，并对采样结果进行处理，判断按下的是哪个按键。

4.DAC输出和音频功放

本设计使用外部DAC芯片和音频功放芯片实现音频信号的转换和放大。DAC芯片将PWM输出信号转换为模拟信号，音频功放芯片将模拟信号放大，输出到扬声器中。

5.LCD显示屏

本设计使用LCD显示屏显示相关信息，如当前播放的音调和音效等。具体实现过程如下：

(1)初始化LCD显示屏，设置显示模式和显示内容；

(2)在按键按下事件中更新显示内容，显示当前播放的音调和音效；

(3)在按键松开事件中清空显示内容。

四、实验结果与分析

本设计使用Keil C编译器进行编程，通过JTAG接口下载程序到TMS320F2812中。实验结果表明，该电子琴设计具有良好的音质和稳定性，能够播放多种音调和音效。通过按键输入，可以实现不同音调和音效的切换。通过LCD显示屏，可以显示当前播放的音调和音效，方便用户使用。

五、结论

本文介绍了一种基于TMS320F2812数字信号处理器的电子琴设计。该电子琴具有16个按键和一个LCD显示屏，可以播放多种音调和音效。设计中使用了TMS320F2812的PWM输出和ADC输入功能，以及外部DAC芯片和音频功放芯片，实现了音频信号的输出。通过编程，可以实现音调、音效的控制，以及LCD屏幕上的信息显示。实验结果表明，该电子琴设计具有良好的音质和稳定性，可用于音乐爱好者的学习和娱乐。