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第2章 总体方案设计
2.1 系统的总体方案设计
单片机校音器设计分为两部分,硬件设计及软件设计。硬件部分主要由拾音器、
运算放大、滤波电路、方波转换电路、单片机及 LED 显示部分组成。软件部分主要完
成单片机对信号的频率测量,及使用单片机比较分析信号频率与标准频率,并用 LED
进行显示。
单片机
谐波处理、
方波转换
LED音分及音差显示
运算放大
信号采集
时钟电路
图 2.1 总体设计框图
上图 2.1 为硬件设计框图。系统主要由单片机 AT89S52 控制完成频率的测量、音
分的判断与音差的计算。信号的收集使用麦克风,麦克风可以最大程度避免音乐在收
集时的失真,将乐器所发的声音录入,将声音信号转化为电信号。谐波处理与方波转
换采用音频译码器 LM567,乐器发音谐波比较丰富,很难用整形的方法将其转化成与
其基波频率相同的脉冲,因此采用锁相环音频译码器 LM567 来解决这一问题。时钟
电路采用 12M 的晶振提供,为单片机提供时钟电路及频率测量时的的标准时钟。
2.2 电子校音器的基本原理
2.2.1 空弦音机器频率
一般把频率 440Hz 定为标准音 A4。频率增加一倍,音阶增加一倍。因此 880Hz
为 A5,而 220Hz 为 A3。从 A4 到 A5 要经历如下 12 个音
[5]
:
A4,A4#,B4,C5,C5#,D5,D5#,E5,F5,F5#,G5,G5#
这 12 个音的频率组成一个等比数列,因此可以求出每两个音之间的频率比是
(2.1)
所以 A4#的频率为:
(2.2)
为了提高调音器的精度,在每两个相邻的音之间再插入 8 个中间音,以 A4,A4#
为例,用如下形式表示:
A4, A4 +1, A4 +2, A4 +3, A4 +4, A4# -4, A4# -3,A4# -2, A4# -1,
A4#