万方科技学院模拟电子琴发声控制系统

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1、河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告模拟电子琴发声控制系统姓名：学号：专业班级：指导老师：所在学院：电气工程与自动化学院2012年6月27日摘要本设计是一个基于单片机的简易电子琴，它是以单片机作为主控核心，设置键盘、蜂鸣器等外围器件；另外还用到一些简单器件如：NPN型三极管及电阻等。利用按键实现音符和音调的输入；用NPN型三极管8550实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器进行播放“世上只有妈妈好”。本设计硬件部分主要由最小系统，按键系统模块、数码管显示模块和蜂鸣器模块组成。其软件部分主要有主程序模块、定时中断程序、定时计数程序、显示程序。（1

2、）最小系统：它是单片机应用系统的设计基础。它包括单片机的选择、时钟系统设计、复位电路设计、简单的I/O口扩展、掉电保护等。（2）按键系统模块：本设计采用10个按键，其中7个按键用来显示7个音调，其它3个按键可以进行高低中音的切换，并自动播放已存歌曲。（3）蜂鸣器模块：此电子琴发音电路是通过三极管驱动蜂鸣器发音，经过上拉电阻提高驱动能力。本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路和编写软件的程序，最后进行软硬件的调试运行。并且从原理图，主要芯片，各模块的原理和各个模块的程序调试来阐述。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，实

3、现高、中、低共21个音符的发音和显示和音乐播放时的控制显示，并且能自动播放程序中编排的音乐。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，性价比高等，具有一定的使用和参考价值。目录1.概述31.1设计背景31.2设计意义31.3设计任务32.系统总体方案及硬件设计42.1总体设计42.2单片机选型42.3原理框图52.4显示部分设计52.5按键部分设计52.6发音部分设计73.系统软件设计83.1系统分析83.2参数计算103.3程序设计124.PROTEUS软件仿真154.1硬件调试154.2软件调试154.3仿真结果154.

4、4结果分析165.课程设计体会17参考文献18附1源程序代码19附2系统原理图241.概述1.1设计背景随着电子科学技术的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,因此开发本系统希望能够给人们带来更多的生活乐趣。基于当前市场上的玩具需求量增大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件来实现电子琴的功能，从而可以实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。鉴于传统电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低So到高DO等11个音，从而也可以通过单片机实现对十个按键的

5、扩展，实现七个音符键的高、中、低21个音调的显示播放和任意音乐的自动播放。该设计将十个音键制作成独立键盘，其中七个为音符键，三个为控制键，并用数码管进行显示，使电子琴的功能更加完美。不但可以实现对按键的显示，而且可以实现对音乐的自动存储和播放，使该设计功能更加完善。1.2设计意义该设计具有以下优点：①可以方便得知播放的音符和音调；②比传统电子琴功能更完善；③制作简单，成本低；1.3设计任务实现电子琴发声控制系统；要求电路实现如下功能：利用蜂鸣器作为发声部件，设置10个按键，实现高音、中音、低音的1、2、3、4、5、6、7的发音。并在存储一首歌曲的

6、内容，可以实现自动播放。用PROTEUS实现的电子琴仿真设计说明：单片机的工作时钟频率为11.0592MHz。2.系统总体方案及硬件设计2.1总体设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，设置键盘、蜂鸣器等外围器件，另外还用到一些简单器件如：NPN型三极管及电阻等。利用按键实现音符和音调的输入；两位的数码管进行被操作的按键显示；用NPN型三极管8550实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器发音。2.2单片机选型硬件电路要以单片机作为主控芯片，实现按键输入音符和音调，两位数码管的显示以及低音频功率放大和蜂鸣器发音。针对本设计的功能和用途，采用AT89S5

7、1单片机更好，实现功能完全，性价比较高，更适合本设计。时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构图2中X1、C1、C2。可以根据情况选择6MHz、12MHz或24MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择30pF左右的瓷片电容。图2-1、时钟电路复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。其结构如下图

8、。上电自动复位通过电容C3充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R1与VCC接通来实现。图2-2、复位电路2.3原理框图本系统有主控芯