基于单片机的电子琴设计与实现(毕业论文)

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1、前言11方案论证21.1控制模块选择方案21.2按键选择方案22系统硬件设计32.1系统组成及总体框图32.2元件介绍32.2.1AT89S5232.2.2LM38652.2.3LED数码管82.3显示电路92.4各功能模块原理图92.4.1AT89S52模块电路原理图92.4.2键盘扫描模块电路原理图102.4.3数码管显示模块电路原理图112.4.4音频处理模块电路原理图122.4.5电源模块电路原理图123系统软件设计133.1音乐相关知识133.2如何用单片机实现音乐的节拍133.3如何用单片机产生音频脉冲

2、143.4系统总体功能流程图154电路仿真184.1ISIS软件介绍184.2仿真图介绍184.3仿真图195PCB印制板制作205.1印制板制作的要求205.2印制电路板图206系统调试226.1软件仿真调试226.2软件调试227调试结论22附录1：元器件清单23附录2：主要电路原理图24附录3：主要程序25参考文献：2828基于单片机的电子琴设计前言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

3、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。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。本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用

4、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。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。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，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T0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弄正确即可。1方案论证1.1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

5、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Atmel公司已经停产在市面上已经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。28方案三：采用AT89S52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日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。鉴于上述对比与分析，本设计采用方

6、案三。1.2按键选择方案方案一利用I/O口直接连接的独立式键盘,每键都有相应的I/O口对应,编程容易控制，实现方便；但拒于IO口有限，能接的按键不能太多，而本系统需用户根据需要调整的参数较多，用独立按键会使操作变得复杂。方案二利用PA口接成4*4键盘。优点：利用8个IO口得到16个按键，可使操作介界变得简单，操作也方便；缺点：软件处理比独立按键复杂。通过比较，方案二为最佳方案。2系统硬件设计2.1系统组成及总体框图硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原

7、理框图、电路原理图。该设计要实现一种由单片机控制的电子琴，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。本例使用国家半导体公

8、司的低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。键盘扫描AT89S52数码管显示扬声器播放音乐电源部分28图2.1-1系统结构图2.2元件介绍2.2.1AT89S52功能特性：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容