电子琴的设计

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1、1引言随着社会的发展进步，音乐逐渐成为我们生活中很重要的一部分，有人曾说喜欢音乐的人不会向恶。我们都会抽空欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。我们对于电子琴如何实现其功能，如声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。又称作电子键盘，属于电子乐器(区别于电声乐器)，发音音量可以自由调节。音域较宽，和声丰富，甚至可以演奏出一个管弦乐队的效果，表现力极其丰富。它还可模仿多种音色，甚至可以奏出常规乐器所无法发出的声音（如合唱声，风雨声，宇宙声等）。另外，电子琴在独奏时，还可随意配上

2、类似打击乐音响的节拍伴奏，适合于演奏节奏性较强的现代音乐。另外，电子琴还安装有效果器，如混响、回声、延音，震音轮和调制轮等多项功能装置，表达各种情绪时运用自如。电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用STC89C52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本

3、系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。通过基于单片机的嵌入式电子琴的设计课题熟悉和理解单片机应用和开发过程，培养我们理论联系实际，实践出真知的科学严谨求学的态度，提高实践动手操作技能。2硬件设计2.1主控核心2.1.1本实例采用AT89C52作为主控核心。图3-1AT89C52芯片引脚图AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器

4、件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及P

5、LCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。2.2键盘模块键盘是最常用的单片机输入设备，大致可以分为独立连接式键盘和矩阵式。独立连接式键盘是最简单的键盘电路，每个键独立接入一根数据线。这种键盘结构简单，使用方便，但是占用的I/O口线较多。矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上，行线通过上拉电阻接到高电平。行列式键盘可节省I/O口，适合按键数较多的场合。所以本例的4X4键盘采用矩阵式键盘。图3-5键盘输入模块通过行列键盘扫描的方法可获取键盘输入的键值，从而知道按下的是哪个键，具体过程如下：(1)查询是否

6、键按下。单片机向行扫描口输出全为“0”的扫描码，然后检测列线信号，只要有一列信号不为“1”，则表示有键按下，且不为“1”的列即是按下的键的所在列。(1)查询按下键所在具体位置。用逐行扫描的方法确定按下键所在的行号。单片机先使第一行为“0”，其余行为“1”，接着进行信号检测，若全为“1”则按下键不在第一行；然后是第二行为“0”，其余行为“1”，接着进行信号检测，若全为“1”，则按下键不在第二行；往下依次类推。(2)将得到的行号列号译码。对于4X4行列式键盘，可用一个字节（8位）来对键盘编码。本例中，将直接的高4为表

7、示列号，低4位表示行号。在键盘扫描过程中，应该注意以下几个问题：(1)按下按键时，按键会产生机械抖动，一般持续几到几十毫秒。在键盘扫描过程中，必须注意键盘的消抖处理，我们在实际制作中采用延时的方法来进行简易消抖。(2)在键盘扫描过程中，应防止按一次键而多个对应键输入的情况。在按键处理完毕后，还应检测按下的键是否松开，只有按下的键松开后程序才往下执行。这样每按一个键，只做一个键处理。表3-1键盘的按键与键值编码对应关系表按键列号行号键值编码1(低3MI)1111H(00010001)2(低4FA)1221H(001

8、00001)3(低5SO)1341H(01000001)4(低6LA)1481H(10000001)5(低7SI)2112H(00010010)6(中1DO)2222H(00100010)7(中2RE)2342H(01000010)8(中3MI)2482H(10000010)9(中4FA)3114H(00010100)10(中5SO)3224H(00100100)11(中