课程设计报告---基于单片机的电子琴设计

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1、河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告基于单片机的电子琴设计姓名：郭鹏超王芳学号：92专业班级：电气08-6班指导老师：王莉　　　所在学院：电气工程与自动化学院2012年5月19日17摘要当代，爱好音乐的人越来越多，有不少人自己练习弹奏乐器作为业余爱好和一种放松的手段，鉴于一些乐器学习难度大需要太多的学习时间，且其价格又太过于高昂，使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法。而一些简易的电子乐器价格相对便宜，学习上手快，一般人容易负担的起，能够满足一般爱好者的需求，故简易电子琴的研制具有一定的社会意义。本次课程设计主要研究基于AT89S52单片机的简易电子琴

2、设计。整个系统主要包括以下几个部分组成：（1）单片机的最小系统：最小应用系统设计是单片机应用系统的设计基础。它包括单片机的选择、时钟系统设计、复位电路设计、简单的I/O口扩展、掉电保护等。（2）矩阵键盘：当按键数目较多时，为了节省I/O口线，通常采用矩阵式键盘接口电路。本设计采用5*8矩阵键盘（共40个按键，其中36个按键用来显示高中低音的1、1#、2、2#、3、4、4#、5、5#、6、6#、7的36个音调，其它4个按键可以随意的播放已存歌曲）。（3）产生外部中断的系统：它由两个四输入与非门74LS20和一个两输入或非门74LS02组成，把矩阵的五行与与非门74L

3、S20和或非门74LS02相接后接在了单片机的P3.2口，下降沿触发产生中断INT0。（4）发音电路：此电子琴发音电路是由或非门来驱动扬声器发音的，控制单片机的P2.7口产生不同频率使扬声器发出不同的音调。本文主要对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的硬件组成。并且从原理图，主要芯片，各模块的原理和各个模块的程序调试来阐述。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可以随意弹奏想要表达的音乐，还设计了一按键用来自动播放一首曲子。系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比高等，具有一定的使用和参考价值。17目录

4、1概述11.1本次课程设计的目的意义11.2本次课程设计的任务及要求12系统总体方案及硬件设计22.1设计原理分析22.2设计方案22.2.1原理框图22.2.2定时/计数器的设计和状态字定义：32.2.3矩阵键盘设计及相关应用技术52.2.4LED显示设计及相关应用技术52.2.5发音电路设计62.2.6产生外部中断电路设计62.2.7单片机最小系统设计73软件设计83.1系统分析83.1.1系统软件的组成83.1.2系统程序总体流程图83.2参数计算93.3程序设计103.3.1弹奏程序流程图103.3.2自动播放歌曲程序流程图114实验仿真测试135课程设计

5、体会14171概述1.1本次课程设计的目的意义本论文是基于单片机的电子琴设计，电子琴是现代科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它是现代音乐扮演着的重要角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它融入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。因此说，学会运用单片机做一些简单的课程设计是我们工程技术人员必需掌握的一向技能。本次设计要求我们综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并仿真实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础。另外，通过本次课程设计，对我们还有以下帮助：1、进一步熟悉和掌

6、握单片机的内部结构和工作原理，了解单片机应用系统设计的基本方法和步骤2、掌握单片机仿真软件Proteus的使用方法；3、掌握键盘和显示器在的单片机控制系统中的应用。4、掌握撰写课程设计报告的方法。1.2本次课程设计的任务及要求实现电子琴发声控制系统，要求电路实现如下功能：利用扬声器或者蜂鸣器作为发声部件，两个数码管作为显示部件，设置多个按键，实现高音、中音、低音的1、2、3、4、5、6、7的发音。并在存储一首歌曲的内容，可以实现自动播放。说明：单片机的工作时钟频率为12MHz。172系统总体方案及硬件设计2.1设计原理分析一定频率产生声音，频率高低决定音调。利用单

7、片机输出脉冲信号经放大后送给喇叭，便可发出声音。利用单片机的定时器，让定时器中断一次就对改变喇叭的状态一次，即形成矩形方波，这也是数字电路产生声音的方法。由于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，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，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，只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。2.2设计方案2.2.1原理框图原理图如下图所示172.2.2定时/计数器的设计和状态字定义：17用单片机播放音乐，或者弹奏电子琴，实际上是按照特定的频

8、率，输出一