毕业设计（论文）-基于51单片机的电子琴设计

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1、本科生半Jh论丈f设计J系（院）电子工程葢专业电子信息工程论文题目:基于51单片机的电子琴设计学生姓名指导教师班级学号完成日期：年月基于单片机的微型电子琴设计电子工程系电子信息工程［摘要］电子琴的设计以AT89C52单片机为核心控制元件，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，通过制作硬件电路和软件的设计编写，然后进行软硬件的调试运行，最终达到设计电路的乐器演奏、点歌、存储及显示功能。设计中应用中断系统和定时/计数原理控制演奏器发声，对音乐发生所必须确定的音符和节拍分别用程序语言实现。特点是设计思路简单、清

2、晰，成本低。［关键字］AT89C52单片机电子琴演奏1引言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［1］。电子琴是高科技在音乐领域的一个代表，它是古典文化与现代文明的一个浓缩体。它不但可以帮助我们的音乐教师进行传统音乐文化的教育教学工作，而且由于它又異备现代音乐，特别是电子音乐、电脑音乐的基木结构、特征，因而使我们的教师在进行现代音乐、电子音乐、电脑音乐的教学时，更直接、更简便。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屮，成为不可

3、替代的一部分。基于当前市场上的玩具市场需求量大，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实现电子琴的功能,从而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。单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。本文主耍对使用单片机设计微型电子琴进行了分析，并

4、介绍了基于单片机电子琴统硬件［2］组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且木文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。2设计要求本设计的主要内容是用AT89C52单片机［3］为核心控制元件，设计一个微型电子琴。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，实现以下功能：(1)设计一个(4X4)的键盘［4］，并将16个键设计成W个八度的音阶对应的16个琴键，可以进行弹奏表演；(2)演奏的同时数码管会以数字显示当前按键对应的音

5、符；(3)有音乐存储功能，能自动演奏歌曲。演奏时可选择键盘输入乐曲，自己存入的乐曲或随机存储的乐曲。按播放键能播放5首歌曲，第一首歌曲播放结束，再按播放键播放下一首歌曲。(4)发光二极管会指示当前按键是否按下。3方案论证3.1控制模块选择方案方案一：用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、电容组成驰张振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。方案二：采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能，因此Atm

6、el公司己经停产在市面上己经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。方案三：采用AT89C52单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到8K,使软件设计有足够的内部使用空间并且方便口后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高［5］。鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三3.2按键选择方案传统电子琴可以用键盘上的“1”至d“A”键演奏从低SO到高DO等11音。该设计有16个按钮矩阵，设计成16个音，可以实现音阶在中音和高音之间的变换。比传统音阶范围大，弹奏效

7、果好。在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘，它们各有Bi己的特点，其屮独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有很大IX别，首先在硬件电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要烦琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。本设计选择4*4矩阵键盘。4设计原理一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率［6］，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机

8、来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器TO来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系正确即可。若耍产生音频脉冲，只耍算出某一音频的周期(1/频率)，再将此周期除以2,即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将输出P3.0反相，然后重复计时再反相。就可在P3.0脚上得到此频率的脉冲。利用AT89C52的内部定吋器使其工作计数器模式(MODE1)下，改变