电子琴课程设计---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：王莉　所在学院：电气工程与自动化学院2012年10月28日摘要本次课程设计的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简单的电子琴并可实现音乐的连续播放。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12个按键和扬声器。定时器按设置的定时参数产生中断，由于定时参数不同，就会发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同音调。本简易电子琴的设计可实现的功能如下：程序中预存了4

2、首音乐：《同一首歌》、《两只蝴蝶》、《祝你快乐》、《Timetosaygoodbye》并通过一个独立键盘可以实现对四首音乐的“下一曲”控制。3*4矩阵键盘中的7个按键分别对应着7个不同的音符，另外3个分为高、中、低音的控制，当按下某一按键，会发出相应的音调。按下按键时，扬声器会发出声音，松开按键后，扬声器停止发声，按键的时间越长，发声时间越久。连续按下不同的按键，可以实现乐曲的演奏。此外还有一“模式”按键，负责在电子琴和音乐播放器两种不同模式下的切换。目录1概述71.1音乐产生原理71.2结构框图72系统总体方案及硬件设计82.1总体方案8

3、2.2按键键盘82.3蜂鸣器电路82.4数码管电路92.5最小系统102.6设计实现过程103软件设计123.1整体设计123.2音乐设计133.3按键设计143.4显示设计164Proteus仿真175课程设计体会18参考文献18附1：源程序代码19附2：系统原理图29河南理工大学本科课程设计报告1概述1.1音乐产生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，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

4、，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系正确即可。若要产生音频脉冲，只要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P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。利用STC89C52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，单片机晶振频率为12MHz，因此只要令计数器计时（956μs/1μs）＝478，每计数478次时将I

5、/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。对于AT80C51而言要产生一定频率的方波一般是先将某口线输出高电平，延迟一段时间后再输出低电平。通过改变延迟时间可以改变单片机的输出频率。单片机的延时主要有两种方式，即软件延时和使用定时/计数器延时。其中软件延时不是很精确，而电子琴电路由于每个音符的频率值要求比较严格，因此我们选用定时/计数器延时。由于本课程设计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。因此，我们只需弄清楚音乐中的音符和对应的频率，利用单片机的定时/计数器来产生方波频率信号即可。1.2结构框图3*4按键键盘

6、显示电路音频电路AT89C51单片机振荡、复位电路7河南理工大学本科课程设计报告1系统总体方案及硬件设计11.1总体方案本设计采用3*4键盘控制通过程序产生高、中、低七度音律，要考虑到软件和硬件的匹配以及硬件电路焊接时的排版问题，否则建会带来不必要的焊接麻烦，在编程序时要注意仿真与实际电路中可能的不符。在此基础上，另外设计数码管显示电路，蜂鸣器驱动电路。1.2按键键盘设计中采用AT89S51的并行口P0接3×4矩阵键盘，以P0.0－P0.2作输入线，以P0.4－P0.7作输出线。每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编

7、码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能，在本程序中，当程序检测到有键按下时，将查表使按键值与预存数据表中数据对应，并调用发声程序。另单独焊接第三行第四列按键

8、为独立按键，用以控制歌曲的切换。1.3蜂鸣器电路蜂鸣器一阳极接三极管的集电极，另一端接地，三极管的集电极节电源29河南理工大学本科课程设计报告VCC，基极接P3.6口。当P3.6