基于MFC实现的键盘电子乐器演奏程序设计
1.项目简介
需要连接西电微机原理实验室提供的 QTH9054 微机试验箱，使用其蜂鸣器发声，若不连接，程序会直接播放 mp3 文件模拟钢琴声。
请在 release 处下载编译好的 exe 文件运行，如需计算机喇叭发声，请选择声卡输出，并保证 sound 文件夹与 piano.exe 在同一目录下。
2.功能设计
2.1基础功能
能够演奏 C 调包含高、中、低音的不同节拍的乐曲，音调与频率的对应关系如下：
微机键盘与电子琴键盘的对应关系为：
- 高音依次为 Q,W,E,R,T,Y,U，
- 中音依次为A,S,D,F,G,H,J，
- 低音依次为 Z,X,C,V,B,N,M。
2.2附加功能
- 增加自动演奏乐曲功能。当按下 P 键后，自动播放一首乐曲，曲长大于 20 秒。
- 增加琴键图形显示功能。屏幕上显示 21 个琴键（高中低音），当按下某键后屏幕上的对应琴键有所反映。
- 增加一个音调 D，当从 C 调改为 D 调后，演奏音按照 D 调(比 C 高一个调)发音。
2.3进阶功能
- 实现键位切换功能：除了基础功能要求的按键映射关系外，额外增加可以选择 按键A~Z 对应于音调的最低音到最高音
- 实现声卡输出功能：在脱离了微机实验箱的情况下，程序仍然能够使用计算机内置的声卡，通过计算机喇叭或者耳机进行声音的输出
3.环境要求
- 开发环境：
-
- 开发工具：实验室给定的 Visual C++ 6.0
- 操作系统：实验室给定的 Windows XP
- 软件执行环境
-
- 执行程序需要在 WIndows 平台上运行，在 Windows10、Windows 7 、Windows XP 上通过兼容性测试
- QTH9054 微机试验箱 （可选）
为什么用 vc6.0
因为实验室的电脑上面只有 vc6.0
4.硬件设计方案及硬件连线图
硬件部分使用8254定时器，控制音调的高低，为了使蜂鸣器发出声音，使用高频时钟脉冲信号（32.768KHz），向8254写入方式三控制字，之后通过改变计数值值来获得期望得到的脉冲信号，将可听频率内的脉冲信号直接接入蜂鸣喇叭，获得声音输出。
硬件连线：
- 总线 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接初始的时钟频率32.768KHZ
- OUT0接蜂鸣器输入
5.硬件驱动部分设计
使蜂鸣喇叭发出声音的核心是 set_freq_dividing_ratio() 函数，其参数 ratio 设定了计数值，time 定义了声音发出的时长。
开始时，先写入 8254 的方式控制字，使其工作在方式 3，之后写入计数值。该方式输出的是方波。如果初始计数值是N， 那么方波的频率是输入时钟的N分之一。该方式的特点是方波占空比约为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);
}
而计数值则由play_one_tone() 函数通过查表并计算得出
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);
}
}
6.测试结果与功能展示
执行编译好的 Piano.exe 文件，完成硬件驱动检测后，即会弹出电子乐器演奏程序的主界面
界面中部为模拟的电子琴界面，界面下部为设置界面。
单击右下角的帮助按钮，弹出帮助窗口，对程序功能进行说明
按下键盘按键，微机试验箱上的蜂鸣器就会发出指定音调的声音。
可以通过点击按钮来设定 C/D 调 以及声音长度（节拍）。如果选择声卡输出，则会使用计算机的内置声卡进行钢琴音的模拟
点击右下角的歌曲按钮，会自动播放内置的音频
工作中的微机试验箱：
