高音质电子琴音频阵列合成器的设计开题报告

全文总字数：3124字

1. 研究目的与意义（文献综述）

当今世界科学技术飞速发展，科学技术在生活中的应用不断改善人们的生活，生活中处处充满了电子产品。在满足生活温饱之后，人们就会追求提高生活质量，需要满足娱乐需求，而音乐一直以来都被大众喜爱，它是来表达人们的思想感情与社会现实生活的一种艺术形式，也是最能即时打动人的艺术形式之一。许多人都希望掌握一门乐器，弹奏自己喜欢的音乐，相比传统乐器，电子琴的出现使人们可以演奏出未曾拥有的音色，而且功能丰富，在学习音乐的过程中更有趣味，也更容易学习。电子琴是一项电子科技与音乐结合的产物。之所以受到群众们喜爱,是因为它能模拟各种乐器的音色如笛、号、琴、颤音、和旋音等以及打击乐板音、鼓乐、沙锤等。

电子琴的发展时间长久。1907年，美国人t·卡西尔发明了用电磁线圈产生音阶信号的电风琴。1920年，苏联人利昂·特里尔发明了”空中电琴“。1939年，美国市场上开始销售”艾伦风琴“，这种电子风琴比管风琴轻便经济，普遍用于教学、音乐厅等，因而有一定市场。至1950年，美国年产电子琴达10万台，接近钢琴产量。1964年，美国人穆格发明了合成器。自从八十年代电子琴进入我国以来，电子琴以它适合中国国情、经济适用、表现力强、功能强大而受到广大的初学者、音乐爱好者、专业音乐工作者，音乐家的喜爱，可以说现在电子琴在中国的普及率是很高的。

如今的电子琴都有一个cpu作为控制器件，技术关键是频率合成，频率合成技术的理论形成与二十世纪三十年代左右，至今大概经历了三代的发展过程。第一代是直接模拟频率合成技术（dafs），原理简单，易于实现，它由模拟振荡器产生参考频率源，再经谐波发生器产生一系列的谐波，然后经混频、分频和滤波等处理大量的离散频率。第二代是基于锁相环（pll）的间接频率合成技术，它利用锁相技术实现频率的加减乘除，把压控振荡器的频率锁定在某一组合频率上，间接产生所需要的频率输出。第三代频率合成技术包括直接频率合成技术（ddfs）、ddf/spll技术相结合的混合式频率合成技术。ddfs具有众多的优点：频率稳定，分辨率高等。由于pll间接数字频率合成技术具有频率分辨率低的缺点和输出频率范围广的优点，而ddfs的优缺点恰好与之相反，故将这两种技术结合起来，组成了ddfs/pll混合式频率合成技术，具有很广的频率输出范围和很高的频率分辨率。随着数字集成电路和微电子技术发展，第三代频率合成技术已经广泛应用。

2. 研究的基本内容与方案

本设计的基本内容如下：1、按照设计需要设计好电路，搭建好硬件平台；2、根据不同音高对应的方波频率，计算并设计好定时器的参数；3、完成矩阵按键的设计，分配好各个按键输入对应单片机各口的控制信息。整个系统的结构框架如下图所示：

设计的目标是设计一款音质饱满的电子琴音频阵列合成器，达到通过按键弹奏出三个八度的c、d、e、f、g、a、b音符，并且包含半音，八通道输出，且带有节拍器功能。

3. 研究计划与安排

(1)第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，学习毕业设计研究内容所需理论的基础。确定毕业设计方案，完成开题报告。

(2) 第4－5周：学习嵌入式开发技术，完成英文资料的翻译。

(3)第6－9周：搭建平台运行，应用软件工具，编程；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]谭浩强.c程序设计（第五版）[m].清华大学出版社.2017.

[2]zhongxiu xiao.center research on insulationrepair robot based on stm32 microcomputer[c].mecae2018.2018.

[3] marlyn wolf.high-performance embeddedcomputing第2版[m].机械工业出版社.2015.