基于某51单片机地16键电子琴课程设计报告材料

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1、实用文档单片机原理及系统课程设计评语：考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩(100)专业：自动化班级：实用文档姓名:学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2015年12月30日实用文档基于单片机的16键电子琴一、电子琴设计的目的、要求与设计方法1.1设计目的现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲

2、风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。1.2设计要求本设计主要是用AT89C52单片机为核心控制元件，设计一个微缩版的电子琴。单片机与按键构成主控制模块，在主控制模块上设置有9个按键，分别达成不同目标。本系统主要为了完成电子琴的三大功能：电子琴弹奏和音乐播放及录音。1.3电子琴设计方法1.3.1设计工具表1软件简介软件名称设计作用KeiluVision4编写程序与编译PROTEUS绘制硬件电路图、数字仿真MicrosoftVisio绘制程序流图与框图1.3.2设计思路实用文档(1)功

3、能按键触发外部中断，以完成不同曲目的的切换。(2)设置定时器产生不同频率的方波，I/O口输出，经功放后扬声器发声。(3)采用4×4矩阵键盘弹奏16个音（低XI到高DO）。二、电子琴的设计方案及原理2.1设计总体方案本系统采用AT89C52为主控芯片。输入电路有16个琴键按键，通过按键随意按下所要表达的音符，作为电平送给主体电路，中央处理器通过识别，解码输出音符，在扬声器中发出有效的声音。1个音乐按键用于播放音乐和切换歌曲，通过按键触发中断，重置定时器初值，于另一个扬声器中发出有效音响。总设计框图如下

4、图1所示。单片机时钟复位电路数码管显示电路琴键控制电路音频播放电路音乐切换电路实用文档图1基于单片机的电子琴电路原理框图2.2发声原理利用AT89C52的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令计数器计时956μs/1μs＝956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。 计数脉冲值与频率的关系式是：  N＝fi÷2÷fr。式中，N是计数值；fi

5、是机器频率（晶体振荡器为12MHz时，其频率为1MHz）；fr是想要产生的频率。 二、电子琴的硬件设计基于单片机AT89C51的电子琴电路由琴键控制电路、数码管显示电路、音频播放电路、时钟-复位电路、音乐切换电路和电源电路六部分所构成。3.1琴键控制电路琴键控制电路作为人机联系的输入部分，也是间接控制数码显示和音频功放的重要组成部分。键盘按照连接方式可以分为独立式和矩阵式键盘两类。3.1.1矩阵式键盘如图2所示为4X4矩阵式键盘电路，由一个4X4的行、列结构可以构成一个16个按键键盘。 实用文档矩阵

6、中无按键按下时，行线为高电平；当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线的电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则行线的电平也为高，这是识别按键是否按下的关键所在。图2矩阵式键盘3.1.2独立式键盘 独立式键盘的特点是一键一线，各键相互独立，每个键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可判断出被按下的按键。 3.1.3 方案比较 表2键盘类型比较键盘类型优点缺点独立式电路简单，编程简单占用I/O口线多矩阵式占用I/O口线较少编程比较复杂由于此次设计的

7、琴键控制电路需要16个按键，故单纯从I/O口线的占用的角度比较，独立式需要占用16条I/O口线，而矩阵式却只需8条。故选择矩阵式键盘电路比较合理。3.2数码管显示电路实用文档LED（Light Emitting Diode）发光二极管缩写。LED数码管是由发光二极管构成的。常见的LED数码管为“8”字型的，共计8段。一般来说分共阳极和共阴极两种接法。3.2.1LED数码管静态显示 静态显示方式即无论多少位LED数码管，同时处于显示状态。如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确定，则相应I/O口

8、锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。3.2.2LED数码管动态显示  静态显示方式就是无论在任何时刻只有一个LED数码管处于显示状态，即单片机采用“扫描”方式控制各个数码管轮流显示。 3.3.3方案比较 对于以上两种数码管驱动电路的的优缺点比较如表3所示。由于静态驱动方式的显示无闪烁，亮度较高，编程简单，加上本次设计的数码管显示电路只需要2个数码管，且分别接两部分管脚，故选择静态驱动方式来显示数码管更为合理。如图3所示为数码管显示电路，采用静