基于51单片机设计多功能电子琴

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1、2015-2016学年第一学期《单片机原理及应用》课程设计报告课程名称：单片机原理及应用项目名称：基于51单片机设计多功能电子琴所在分院：信息工程学院班级：组员：指导教师：设计报告成绩评定表:评分内容成绩报告内容的完整性(10%)硬件原理图及说明(20%)程序流程图(20%)程序清单(10%)调试及结果分析(20%)系统改进建议或者方案(10%)格式规范(10%)总分单片机原理及应用实训设计报告目录摘要1一概述21.1引言21.2设计思路21.3方案论证3二系统总体方案及硬件设计32.1系统组成与总体框图32.2元件介绍42.2.1AT89S5242.2.2

2、三极管52.2.3LED数码管52.4各功能模块原理图62.4.1最小系统模块电路原理图62.4.2键盘扫描模块电路原理图62.4.3数码管显示模块电路原理图62.4.4音频处理模块电路原理图7三软件设计73.1音乐相关知识73.2如何用单片机实现音乐的节拍73.3如何用单片机产生音频脉冲83.4系统总体功能流程图9四软件仿真104.1ISIS软件介绍104.2仿真图11五系统调试115.1硬件调试115.2软件调试12六课程设计体会12附录13附1源程序代码13附2系统原理图及作品展示28参考文献29单片机原理及应用实训设计报告摘要本设计是用AT89S52

3、单片机为核心控制元件，设计一个模拟电子琴发声控制系统。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器、LED显示器等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有11个按键，其中7个按键控制7个音符，1个作为功能转换键使用，具有手动随意弹奏和自动播放乐曲的功能,另外3个按键用来实现高、中、低音的音符发音。下面具体介绍一下单片机各端口的分配功能：单片机的P2.0-P2.6为输入端口，用来控制7个音符的选择弹奏；P2.7为功能转换键，它能切换手动随意弹奏和自动播放乐曲的功能；P2.0-P2.2为单片机控制电子琴实现弹奏高、中、低的功能切换键；P0端口通过上拉电阻接到+5V上，然

4、后接LED共阴数码管；P1.0为单片机的输出端口，它通过限流电阻R与三极管级基极相接，三极管的集电极接扬声器。本设计通过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经三极管放大信号后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。要实现7个音符的各自的高、中、低音，需要建立三个表，分别存储高音、中音和低音的频率值；当三个拨码开关中某一个按下，通过软件选择相应的音频。按下弹奏键就可弹奏出不同的声音。另外用软件延时来控制发音时间的长短，来控制节拍。通过把乐谱中的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在存储器中。由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控

5、制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间，这样就可以实现乐曲的演奏。为了实现按键的准确判断和完善电子琴发声的效果，本设计采用了软件防抖的方法，有效的解决了按键抖动的问题。另外当按下功能切换键，切换至音乐自动播放功能时，本系统能实现七首歌曲的有选择播放，另附带数码管显示提醒。这样使得电子琴的功能变的更加强大。本设计为实物电路板设计开发，报告中详细的阐述了电子琴设计的方法和过程。并经过软硬件的调试，该音乐发生器不但能通过键盘弹奏出很好的音调，而且还可以通过键盘选择播放不同的音乐。除此之外，本电子琴还带有显示功能，能显示哪个按键按下，而且相当准确。本系统运

6、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。29单片机原理及应用实训设计报告一概述1.1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。目前市场上各种品牌、型号的电子琴有上百种，由几十块的玩具电子琴到几百，几千的学习、演奏用琴真是琳琅满目，电子琴能够模仿各种音色和具有自动伴奏功能，这些是电子琴最基本的特征。档次的高低无非是音色模仿的是否逼真，自动伴奏设计的是否丰富，或者增加了其他制作，编曲功能的。本设计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系统硬件组成。利用单片

7、机产生不同频率来获得我们要求的7个音符，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本设计分别从原理图，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。1.2设计思路从系统实现的功能上来看，电子琴的设计主要分为手动弹奏乐曲和自动播放音乐两大部分组成。手动弹奏乐曲是根据具体的硬件键盘设置了7个

8、音符按键，3个高、中、低音模式切换键和1个功能转换键