单片机简易电子琴课程设计报告
基于51单片机的16键电子琴课程设计报告.docx
基于51单片机的16键电子琴课程设计报告.docx
本课程设计旨在设计一款基于51单片机的16键电子琴，利用该电子琴进行乐器演奏
练习。
课程设计的目标是通过51单片机的控制，使乐器的按键实现发声功能，即在按下按
键后，将发出相应的音调，且声音质量较为清晰、拒绝杂音；同时，设计外设及程序使乐
器美观并能在一定程度上体现主人的个性操作习惯，体现出一定程度上的可定制性和稳定性。
课程设计使用MCS-51单片机作为核心芯片，搭建计算机与电子琴模块之间的桥梁，
通过控制要求，配备8位延时定时器、8位计数器/比较器和定时/计数器模块的硬件模块，通过定时/计数器去控制音色的发声数量，再加以PCB板设计，完成各模块的焊接、网络
接线，通过连接各功能模块，实现51单片机控制芯片，实现程序控制电子琴的具体功能。
最后，课程设计尝试完成女声、爵士电子琴等曲目，通过实验，充分验证设计的可行性，并发现一些在设计过程中的不足，如欠缺外设模块，无法实现一些特殊功能等，给出
相应的改善思路，以供设计实现。
在设计过程中，综合运用硬件电路设计、程序设计思维，构建整个系统的总体构架，
实现相应的电子琴演奏功能，使得本次课程设计取得了一定的成果。
简易电子琴的设计[优秀范文五篇]
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简易电子琴的设计[优秀范文五篇]第一篇：简易电子琴的设计毕－1毕业设计任务书专业:班级:学生签名:一、设计题目简易电子琴的设计二、设计内容要求和技术参数(1)要求能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符。
(2)使用元件：AT89C51、LM324，喇叭，按键等三、设计应完成的技术资料（1）写出设计过程（包括原理、方案）（2）系统硬件图并描述各部分的功能（3）对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高（4）写出此次设计的心得体会四、设计考核的主要知识与技能本课题是电子技术与单片机混合的综合性课题，主要考核《电子技术》与《单片机》的基本知识和应用能力。
五、设计时间:六、指导教师签名:第二篇：简易电子琴电路的设计电子综合实训任务书学生姓名：专业班级：指导老师：易迎彦工作单位：武汉理工大学理学院题目：简易电子琴电路的设计初始条件：直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具要求完成的主要任务：（包括电子综合实训工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求：设计一个玩具电子琴，设8个琴键，分别代表1、2、3、4、5、6、7、į八个不同音符，每按下一个琴键，扬声器发出一个音符的声音。
演奏时的音量和节拍可以调节2、主要任务：（一）设计方案（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；（2）以CC7555时基集成电路为主，设计一个玩具电子琴电路（实现方案）；（3）依据设计方案，进行预答辩；（二）实现方案（4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图；（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；（6）在面包板上组装电路；（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；（8）撰写设计说明书，进行答辩。
3、撰写电子综合实训说明书：封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期任务书目录（自动生成）正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；4、调试过程及结论；5、心得体会；6、参考文献成绩评定表时间安排：电子综合实训时间：19周－20周19周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 20周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写电子综合实训说明书。
简易电子琴实验报告
简易电子琴实验报告引言：本实验旨在设计和制作一台基于微控制器的简易电子琴，通过按下不同键盘上的按键产生不同音调，从而实现音乐的演奏。
电子琴采用的主要器件为微控制器、音频发声模块以及按键电路。
一、实验目的1.学习和理解数字音乐技术的基本原理；2.掌握微控制器的编程方法和音频发声的实现技术；3.熟悉电子琴的工作原理和设计过程。
二、实验器材1. 单片机：Arduino Uno；2.音频发声模块；3.面包板；4.按键；5.电阻、电容等元件；6.连线和连接器。
三、实验步骤1. 将Arduino Uno连接至音频发声模块，确保连接正确并稳定。
2.在面包板上连接按键电路，将按键与单片机的引脚相连。
3. 编写Arduino Uno的程序，实现按键按下时的音调发声。
4.上电，并测试按键是否能够产生正确的音调。
四、实验结果经过实验得到的结果如下：1.按下不同按键，电子琴会产生不同的音调。
2.通过改变程序中相应按键的频率值，可以调整音调的高低。
五、实验分析1.通过对单片机的编程，实现了按键按下时的音调发声，成功地实现了电子琴的基本功能。
2.实验中使用了音频发声模块，利用其内置的DAC（数字模拟转换器）实现了数字音频信号的模拟输出。
六、实验总结和心得体会通过本次实验，我对电子琴的工作原理和设计过程有了更深入的了解。
学习和掌握了单片机的编程方法和音频发声的实现技术，提高了我的实验能力和动手能力。
同时，也对数字音乐技术有了初步的认识。
在今后的学习和工作中，我将继续深入研究和应用这些知识，为电子音乐的发展做出自己的贡献。
单片机实验报告_电子琴
随着科技的飞速发展，单片机技术已成为现代电子技术的重要分支。
为了更好地学习和掌握单片机编程及应用，我们设计并实现了一款基于单片机的简易电子琴。
本实验旨在通过设计一个简易电子琴，让学生深入了解单片机的原理和应用，提高动手实践能力。
二、实验目的1. 掌握单片机的基本原理和编程方法。
2. 学会使用定时器、中断、键盘扫描等技术。
3. 了解电子琴的工作原理和制作方法。
4. 培养学生的创新意识和团队协作能力。
三、实验原理本实验采用STC12C5A32S2单片机作为核心控制单元，通过定时器产生方波信号，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音，实现电子琴的演奏功能。
具体原理如下：1. 单片机原理：STC12C5A32S2单片机是一款高性能、低功耗的单片机，具有丰富的片上资源，如定时器、中断、串口等。
2. 定时器：定时器用于产生固定频率的方波信号，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音。
通过调整定时器的计数值，可以改变方波信号的频率，从而改变音调。
3. 中断：中断技术用于实现按键扫描功能。
当按键被按下时，单片机响应中断，读取按键状态，并产生相应的音调。
4. 键盘扫描：键盘扫描技术用于检测按键状态。
通过扫描键盘矩阵，可以判断哪个按键被按下，并产生相应的音调。
四、实验内容1. 硬件设计：主要包括单片机、蜂鸣器、键盘、电阻、电容等元器件。
将元器件按照电路图连接，形成电子琴的硬件电路。
2. 软件设计：主要包括主程序、定时器中断服务程序、按键扫描程序等。
通过Keil C编程，实现电子琴的演奏功能。
3. 调试与测试：对电子琴进行调试和测试，确保其能够正常工作。
1. 搭建电路：按照电路图连接元器件，形成电子琴的硬件电路。
2. 编写程序：使用Keil C编写主程序、定时器中断服务程序、按键扫描程序等。
3. 编译程序：将编写好的程序编译成HEX文件。
4. 烧录程序：将编译好的HEX文件烧录到单片机中。
5. 调试与测试：使用万用表测试电路是否正常工作，并对程序进行调试，确保电子琴能够正常演奏。
单片机课程设计报告电子琴
单片机课程设计报告电子琴一、选题背景随着数字技术的飞速发展和信息科学的快速推进，单片机作为信息处理的核心器件，正在得到越来越广泛的应用。
随着芯片技术的不断更新和改进，单片机应用领域的拓宽和深化，各行各业对单片机专业人才的需求也愈发迫切。
因此，在单片机课程的教学中，设计一些实用的小项目、小应用，既能提高学生的实践操作能力，又能激发其学习兴趣和学科热情，是非常有必要的。
二、课程目标通过设计电子琴这一实用项目，达到以下三个目标：（1）掌握单片机的基本知识和操作技巧。
在设计项目中，需要使用到很多单片机相关的知识和技术，如单片机的编程语言、端口连接、程序设计、调试样板、原理图设计等。
通过这些操作，学生可以对单片机的工作原理和编程方法有一个更加深入的理解。
（2）培养学生应用知识的能力。
设计电子琴，需要使用到单片机的定时器、PWM输出、按键检测、LED灯控制等相关知识。
学生需要将这些知识应用到实际操作中，才能真正掌握这些知识点，更好地了解单片机的工作原理和性能特点。
（3）激发学生的创造性思维和创新意识。
在设计电子琴的过程中，学生需要从众多课程内容和技能中选择并运用所学知识，遇到问题时需要有创造性解决的思维和意识。
此过程能够帮助学生提高独立思考和创新能力，将所学知识真正运用到实践中。
三、教学方法针对单片机课程设计中的三个目标，教学方法如下：1. 理论和实践相结合学生需要了解单片机的基本知识和操作技巧，包括单片机的性能特点、端口连接、程序设计、原理图设计等。
同时，为了更好地掌握实际操作，需要将理论知识与实践操作相结合，在课程中给予足够的操作机会和实践练习，让学生深刻感受到不同参数的变化对最终设备造成的影响。
2. 开放性思考学习单片机课程时，教师需要引导学生进行开放性思考。
鼓励学生发现问题、提出问题、寻找问题的解决方案，从而提高学生的创造性思维和创新意识。
3. 相互合作学习在课程设计中，可以采用分组方式，让学生互相合作、共同学习、共同探讨解决问题的方法和途径。
单片机课程设计电子琴
单片机课程设计 电子琴一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基本原理，掌握单片机在电子琴设计中的应用。
2. 使学生掌握电子琴的基本结构，能运用单片机编程实现电子琴的基本功能。
3. 帮助学生了解电子琴音调产生原理，掌握音调与频率的关系。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行电子琴设计与编程的能力，能独立完成一个简单的电子琴项目。
2. 培养学生动手实践能力，提高焊接、调试和故障排除等技能。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在项目过程中进行有效分工与合作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对单片机及电子制作的兴趣，提高学习积极性。
2. 培养学生勇于尝试、不断探索的精神，增强克服困难的信心。
3. 引导学生关注科技发展，认识到所学知识在现实生活中的应用，培养创新意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师在教学过程中明确预期成果。
将目标分解为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的实践能力。
二、教学内容1. 单片机基础知识：介绍单片机的组成、工作原理，重点讲解CPU、内存、I/O口等部分的功能与应用。
教材章节：第一章单片机基础2. 电子琴结构与原理：讲解电子琴的基本结构，音调产生原理，键盘与发音电路的连接方式。
教材章节：第三章电子乐器原理3. 单片机编程：以C语言为基础，讲解单片机编程方法，重点掌握延时、中断、I/O口控制等编程技巧。
教材章节：第二章单片机编程基础、第五章中断与定时器4. 电子琴设计与制作：结合单片机知识，指导学生进行电子琴设计，包括硬件电路设计、程序编写、调试与优化。
教材章节：第四章单片机应用实例、第六章电子琴设计与制作5. 实践操作：安排学生进行电子琴硬件焊接、程序烧写、调试与测试，培养动手实践能力。
教材章节：第七章实践操作教学内容安排与进度：第一周：单片机基础知识学习，完成CPU、内存、I/O口等功能的学习。
单片机实验报告 电子琴
单片机实验报告电子琴单片机实验报告电子琴引言：电子琴是一种流行的乐器，它通过电子元件产生声音，具有丰富的音色和音效。
在本次实验中，我们使用单片机来设计和制作一个简单的电子琴，通过按键触发不同的音调，实现基本的音乐演奏功能。
本文将介绍电子琴的原理、设计过程和实验结果。
一、原理电子琴的原理是基于音频合成技术，通过控制不同频率的声音波形来产生不同的音调。
而单片机作为电子琴的控制核心，负责接收按键信号，并通过输出引脚控制声音的发声。
具体来说，单片机通过读取按键的状态，判断按键是否按下，并根据按键的不同触发相应的音调发声。
二、设计过程1. 硬件设计在硬件设计方面，我们需要准备以下元件：单片机、按键、蜂鸣器、电阻、电容等。
首先，将按键连接到单片机的输入引脚上，以便检测按键的状态。
然后，将蜂鸣器连接到单片机的输出引脚上，以便通过控制引脚输出高低电平来实现声音的发声。
最后，根据需要添加电阻和电容等元件，以保证电路的稳定性和正确性。
2. 软件设计在软件设计方面，我们需要使用单片机的编程语言来实现电子琴的功能。
首先，我们需要设置单片机的输入引脚和输出引脚，并定义按键的状态和蜂鸣器的控制信号。
然后，我们需要编写程序来实现按键的检测和音调的控制。
具体来说，当按键按下时，单片机会读取按键的状态，并根据不同的按键触发不同的音调，同时控制蜂鸣器的输出信号，以实现声音的发声。
三、实验结果在实验过程中，我们成功地设计和制作了一个简单的电子琴。
通过按下不同的按键，我们可以听到不同的音调发声，从而演奏出简单的音乐。
实验结果表明，我们设计的电子琴具有良好的音效和音色，能够满足基本的音乐演奏需求。
结论：通过本次实验，我们深入了解了电子琴的原理和设计过程，并成功地制作了一个简单的电子琴。
通过单片机的控制，我们可以实现按键触发不同音调的发声，从而演奏出简单的音乐。
电子琴作为一种流行的乐器，具有广泛的应用和发展前景。
通过不断的学习和实践，我们相信可以设计出更加复杂和高级的电子琴，为音乐爱好者提供更多的乐器选择和音乐表达方式。
单片机课程设计电子琴
单片机课程设计电子琴一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单片机的基本原理和电子琴的基础知识，掌握单片机控制电子琴的基本电路构成。
2. 学生能掌握单片机编程的基本方法，运用C语言或汇编语言实现电子琴的音调控制。
3. 学生了解电子琴音阶与频率的关系，能运用数学知识进行音调计算。
技能目标：1. 学生能够独立设计并搭建单片机控制电子琴的硬件电路。
2. 学生能够编写程序，实现电子琴的基本功能，如音阶播放、简单曲目的演奏等。
3. 学生能够运用调试工具对电子琴程序进行调试和优化。
情感态度价值观目标：1. 学生通过动手实践，培养对单片机及电子制作的兴趣，增强学习动力。
2. 学生在团队协作中，学会沟通与交流，培养合作精神和解决问题的能力。
3. 学生在学习过程中，认识到科技对生活的改变，培养创新意识和社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生通过动手操作，掌握单片机控制电子琴的基本知识和技能。
学生特点：学生具备一定的电子基础和编程能力，对单片机有一定了解，对电子琴感兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调动手实践和团队合作，关注学生的个体差异，提高学生的综合能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在完成课程后能够达到上述目标。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理与结构：介绍单片机的基本构成、工作原理及性能特点。
- 电子琴基础知识：讲解电子琴的音阶、音色及演奏方法。
- 单片机编程语言：回顾C语言和汇编语言的基本语法，为编程打下基础。
2. 实践操作：- 硬件电路设计：学习并搭建单片机控制电子琴的硬件电路，包括按键输入、音频输出等。
- 程序编写：编写程序实现电子琴的基本功能，如音阶播放、单音演奏等。
- 程序调试与优化：学习使用调试工具，对程序进行调试和优化。
3. 教学大纲：- 第一阶段（1课时）：回顾单片机原理、电子琴基础知识及编程语言。
- 第二阶段（2课时）：设计并搭建单片机控制电子琴硬件电路。
单片机简易电子琴课程设计
单片机简易电子琴课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基础知识，掌握其编程原理；2. 帮助学生掌握简易电子琴的设计原理，包括音阶、音色和节奏的控制；3. 引导学生掌握电子琴的硬件连接和软件编程，了解两者之间的联系。
技能目标：1. 培养学生动手操作能力，能够独立完成单片机与电子琴硬件的连接；2. 培养学生编程能力，能够编写简单的程序控制电子琴演奏；3. 提高学生的问题解决能力，能够针对电子琴演奏过程中出现的问题进行调试和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及电子琴制作的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生团队协作精神，学会在合作中共同解决问题；3. 培养学生创新思维，鼓励学生敢于尝试，勇于突破。
课程性质分析：本课程为实践性较强的课程，结合单片机技术与音乐知识，旨在培养学生的动手实践能力和创新精神。
学生特点分析：初中年级学生已经具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的综合运用能力；2. 教学过程中，关注学生个体差异，给予每个学生个性化的指导；3. 注重教学评价，及时了解学生学习进度，调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 单片机基础知识：讲解单片机的组成、工作原理，重点掌握I/O口控制、定时器、中断等基本功能。
相关教材章节：第一章 单片机概述、第二章 单片机硬件结构。
2. 电子琴原理：介绍电子琴的基本原理，包括音阶生成、音色合成、节奏控制等。
相关教材章节：第三章 电子乐器原理、第四章 音频信号处理。
3. 硬件连接：学习如何将单片机与电子琴硬件连接，包括键盘矩阵、音频放大器、扬声器等。
相关教材章节：第五章 单片机接口技术。
4. 软件编程：编写程序实现电子琴的基本功能，包括音阶演奏、音色切换、节奏控制等。
相关教材章节：第六章 单片机编程基础、第七章 程序设计实例。
5. 实践操作：分组进行电子琴制作，让学生动手实践，提高实际操作能力。
单片机课程设计——简易电子琴
汇报人：
单击输入目录标题 单片机基础知识 简易电子琴系统设计 单片机与简易电子琴的结合 简易电子琴的功能扩展 简易电子琴的优化与改进
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单片机基础知识
单片机简介
单片机是一种集成电路芯片，将微处理器、存储器、输入/输出接口等集成在一起 单片机具有体积小、功耗低、可靠性高、编程灵活等特点 单片机广泛应用于工业控制、家电、汽车电子等领域 单片机课程设计是学习单片机应用的重要环节，可以提高学生的实践能力和创新能力
音乐播放与控制
单片机控制：通过单片机控制电子琴的音色、音高和节奏 音乐播放：单片机通过控制电子琴的音色、音高和节奏，实现音乐的播放 控制方式：可以通过按键、触摸屏等方式控制音乐的播放 功能扩展：可以增加录音、播放、暂停、快进、快退等功能，提高用户体验
显示模块的应用
显示模块的作用：显示电子琴 的音色、音高、节奏等信息
单片机在简易电子琴中的应用
控制音量：通过单片机控制 音量的大小，实现电子琴的 音量调节功能。
控制音色：通过单片机控制 不同频率的音色，实现电子 琴的多种音色效果。
控制节奏：通过单片机控制 节奏的快慢，实现电子琴的
节奏调节功能。
控制和弦：通过单片机控制 和弦的演奏，实现电子琴的
和弦演奏功能。
单片机开发环境搭建
测试内容：音色、音调、 音量、节奏等性能指标
测试结果分析：对测试数 据进行分析，找出问题并 解决
测试报告：记录测试过程、 结果和分析，为后续改进 提供依据
单片机与简易电子琴的结合
单片机控制简易电子琴的原理
单片机作为核心控制单元，负责接收和处理来自键盘的输入信号
单片机根据接收到的输入信号，控制电子琴的音源产生相应的音调
单片机电子琴课程设计报告
1课程设计的意义单片机自20世纪70年代问世以来，已对人类社会产生了巨大的影响。
尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等诸多领域得到广泛的应用。
20世纪80年代中期以后，Intel公司已把精力集中在CPU芯片的开发、研制上，并逐渐放弃了单片机芯片的生产，但是以MCS-51内核技术为主导的单片机已经成为许多厂家及公司竞相选用的对象。
因此，Intel公司以专利转让或技术交换的形式把MCS-51的内核技术转让给了许多国际上著名的半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、Cygnal等公司。
这些厂家生产的与MCS-51系列单片机兼容的各种增强型、扩展型单片机，已成为世界上8位单片机市场的主流产品。
估计在今后若干年内，它们仍是我国8位单片机应用领域的主流机型。
音乐已经成为现代人们生活所不可缺少的艺术，美妙的音乐可以让人放松，使人愉悦，电子琴作为一种乐器已经得到很多音乐人的重视和应用，一个质量好的电子琴可以做出让人欣赏的美好音乐，所以作为从事电子技术领域的我们来说，能做出质量优越的电子琴是我们的义务和责任，虽然今天我们做的是简易电子琴，但其已经具有电子琴的基本功能，为以后的进一步开发研究奠定一个良好的基础。
本课程设计的目的是为了深入了解MCS-51系列单片机的功能以及应用，学会制作简单的电子琴。
会使用LCD显示屏，对其有进一步的了解。
2方案论证2.1设计的任务本课程设计的任务是应用单片机制作一个简易的电子琴，能够准确发出基本的音符，并且同时能将音符在显示屏上现实出来。
2.2设计的要求利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另外一音调的声音。
当系统扫描到有按键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就回发出相应的音调。
51单片机简易电子琴设计
系统整体安排如下： • 按下S1键发出1的声音。 • 按下S2键发出2的声音。 • 按下S3键发出3的声音。 • 按下S4键发出4的声音。 • 8051单片机根据不同的键产生不同的乐曲音符。系统整体软件结构
框图如下：
三、原理说明
1、频率、声音的实现和产生
单片机的频率和声音输出的原理是，利用琴键控制定时器 的开中断和闭中断，即实现发音和闭音。在此期间通过对定 时器的定时时间进行控制来产生不同频率的方波，使蜂鸣器 发出不同音阶的声音。把相应琴键对应的音符变换为定常数， 作为数据表格存放在储存器中。由程序查表得到定时常数， 用以控制定时器产生方波的频率。但下一个键按下时，再查 一下此琴键所对应音符的定时常数。依次进行下去，就可以 了。
四、模块描述
1、键盘模块： 本系统采用独立式键盘S1、S2、S3、S4。结构框图如下：
S1
S1
S2
S2
S3
Hale Waihona Puke S3S4S4
2、蜂鸣器模块：
按下不同的键，蜂鸣器会发出不同的音乐。结构框图如下：
五、主程序流程图
六、操作说明 将编好的电子琴的程序导入到单片机AT89S51上，按下 S1键，此时蜂鸣器发出的声音为1的声音；再依次按下S2、 S3、S4键，蜂鸣器会依次发出2、3、4的声音。
用定时器T0方式1来产生琴键对应音符的频率的方波，由 P1．1输出蜂鸣器。
2、音符频率表如下：
3、键盘的方案选择
此系统琴键输入是通过独立式键盘来实现的。 由于8051单片机的八为I/O口足以能实现控制各音阶 的输出，并且独立式键盘的编程容易易懂，结构简单， 实现起来方便，而且每个按键独立占有一根I/O接口 线，每个I/O接口线工作状态互不影响，所以采用独 立式键盘。P3.0～P3.3口分别对应S1、S2、S3、S4。
基于51单片机的电子琴设计课程设计
基于51单片机的电子琴设计课程设计单片机原理》课程设计前言本课程设计旨在通过基于51单片机的电子琴设计，加深学生对单片机原理的理解和应用。
在本设计中，我们将介绍电子琴的设计要求、所用设备及软件以及总体设计方案。
随后，我们将详细介绍系统硬件设计中琴键控制电路、音频功放电路、时钟-复位电路和LED显示电路的设计。
第1章基于51单片机的电子琴设计1.1 电子琴的设计要求在电子琴的设计中，我们需要考虑琴键数量、音频输出质量、电源电压和外部接口等因素。
在本设计中，我们将采用25个琴键，保证音频输出质量和电源电压稳定，并提供外部接口以便于扩展和调试。
1.2 电子琴设计所用设备及软件在本设计中，我们将使用51单片机、琴键、音频功放、时钟、LED显示器等设备，并使用Keil C51编译器进行软件开发。
1.3 总体设计方案在总体设计方案中，我们将采用按键扫描方式实现琴键控制，使用PWM技术实现音频输出，使用外部晶振提供时钟信号，并使用LED显示器显示琴键状态。
第2章系统硬件设计2.1 琴键控制电路在琴键控制电路中，我们将采用矩阵按键扫描方式，通过51单片机的IO口进行扫描和检测。
同时，我们还将使用电容式触摸开关来实现琴键的触发。
2.2 音频功放电路在音频功放电路中，我们将采用TDA7297芯片作为功放，通过PWM技术实现音频输出，并通过滤波电路滤除杂音和谐波。
2.3 时钟-复位电路在时钟-复位电路中，我们将采用12MHz晶振作为时钟源，并使用复位电路确保系统在上电时能够正确运行。
2.4 LED显示电路在LED显示电路中，我们将采用MAX7219芯片实现LED点阵显示，并通过SPI接口与51单片机进行通信。
同时，我们还将使用CD4511芯片实现数码管显示琴键状态。
通过本课程设计，我们可以深入理解单片机原理的应用，掌握电子琴的设计和制作技术，提高自身的实践能力和创新能力。
2.5 整体电路本章将介绍电子琴的整体电路设计。
单片机电子琴课程设计
单片机电子琴课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理，理解其内部结构和功能。
2. 使学生了解电子琴的基本工作原理，掌握单片机控制电子琴的方法。
3. 帮助学生掌握编程语言，如C语言，用于编写单片机控制程序。
技能目标：1. 培养学生动手搭建单片机电子琴硬件电路的能力。
2. 培养学生运用编程语言编写单片机程序，实现电子琴的基本功能。
3. 提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生能够独立调试和优化单片机电子琴程序。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学生创新意识和探索精神。
2. 培养学生团队协作意识，提高沟通与交流能力。
3. 引导学生关注单片机技术在现实生活中的应用，认识到科技对社会发展的推动作用。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为单片机电子琴课程设计，旨在让学生将所学理论知识与实际应用相结合，提高学生的动手实践能力。
针对初中年级学生，课程内容需符合学生的认知水平和兴趣。
在教学过程中，注重引导学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。
课程目标分解：1. 知识目标：通过讲解、示范和练习，使学生掌握单片机原理、电子琴工作原理及编程方法。
2. 技能目标：通过动手实践，培养学生搭建硬件电路、编写程序和调试设备的能力。
3. 情感态度价值观目标：通过课程学习，激发学生对电子技术的兴趣，培养其团队协作意识和创新能力。
二、教学内容1. 单片机原理及内部结构：讲解单片机的组成、工作原理、I/O口功能等基础知识，对应教材第3章内容。
2. 电子琴工作原理：介绍电子琴的基本构成、音阶产生原理、键盘扫描方法等，对应教材第5章内容。
3. C语言编程基础：讲解C语言的基本语法、数据类型、运算符、控制语句等，对应教材第2章内容。
4. 单片机编程与控制：结合实例，讲解如何使用C语言编写单片机程序，实现电子琴功能，对应教材第4章内容。
5. 硬件电路搭建：介绍电子琴硬件电路的组成、元件选型及连接方法，对应教材第6章内容。
单片机课程设计报告 简易电子琴
目录1概述 (1)2方案设计 (2)2.1系统设计要求 (2)2.2电子琴系统的组成 (2)2.3电子琴系统的设计思想 (2)2.3.1 硬件设计思想 (2)2.3.2 软件设计思想 (3)3硬件电路设计 (4)3.1系统方案 (4)3.2系统功能框图 (5)3.3功能模块详细设计 (5)3.4主要芯片功能描述 (9)4 系统软件设计 (11)4.1主程序流程图 (11)4.2源程序 (12)4.3设计总结 (16)5 仿真与调试 (17)结束语 (19)参考文献 (20)1概述单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），单片机芯片常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
它最早是被用在工业控制领域。
由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机，直到目前基于8031的单片机还在广泛的使用。
在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。
事实上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的发展壮大，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
基于AT89C52单片机的简易电子琴设计报告
基于AT89C52单片机的简易电子琴设计报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：《单片机原理及应用》期末课程设计题目：基于AT89C52单片机的简易电子琴专业:计算机科学与技术（非师范）目录第1节引言 (4)1。
1 单片机发音概述 (4)1.1.1 音调 (4)1。
1。
2 节拍 (7)1.1。
3单片机演奏音乐的方法 (8)1.2本次设计的任务和主要内容 (8)第2节系统的主要硬件电路的设计 (9)2.1单片机控制系统原理 (9)2.1.1芯片的选用 (9)2.1.2简易电子琴的组成框图 (10)2.1.3简易电子琴的proteus总体仿真图 (10)2.2单片机主机系统电路 (11)2.2.1时钟频率 (11)2.2.2晶振电路 (11)2.2.3键盘扫描 (12)2.2.4发音电路 (14)2.2.5供电及复位电路 (14)第3节系统的软件设计 (16)3.1主程序 (16)3.1.1主程序流程图 (16)3.1.2主程序 (17)3.2歌曲播放子程序 (24)3.3产生1/8拍延时子程序 (25)3.4发音子程序 (25)3.5延时子程序 (25)3.61/8拍周期表 (26)3.7延时参数表 (26)3.810ms延时子程序 (26)3.9中断服务子程序 (27)3.10音符参数表 (27)3.11计数器初值表 (27)3.12预存歌曲表《兰花草》 (27)第4节结束语 (29)参考文献 (30)基于AT89C52单片机的简易电子琴第1节引言随着生活水平的提高,在放松自己的同时又能提高各个方面的能力.学习和欣赏音乐可以在使人们得到放松的同时，提高人们的精神品质和个人素养。
当代，爱好音乐的年轻人越来越多,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。
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山东交通学院单片机原理课程设计说明书题目：简易电子琴设计院(系)别交通与物流工程学院专业物联网工程班级物联141学号 2姓名解文博指导教师侯贻蒙二○一六年六月摘要本课题的主要内容就是用单片机实现简易电子琴的设计。
本设计的主要内容是用AT89C52单片机为核心控制元件并与键盘、扬声器等模块聚城核心主控制模块，利用所给键盘的1,2,3,4,5,6,7,8,八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下按键发声。
当系统扫描到键盘上有键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。
如果在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启用中断系统，前面键的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音调。
先根据要求设计硬件电路和编写相应的程序，然后进行仿真调试，最后细心焊接硬件电路图，将程序烤入芯片中，最终达到设计目的。
本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。
关键词：单片机，按键，音阶，扬声器1设计的目的和意义单片机（单片微型计算机）是大规模集成电路技术发展的产物，具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠等特点。
单片机的应用相当广泛，从平常的家用电器到航空航天系统和国防军事、尖端武器都能找到它的身影。
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。
音乐随着人们的生活水平也逐步提高已经成为了我们生活中很重要的一部分，在工作和学习之余，欣赏音乐不仅使身心得到放松，同时也提高人们的精神品质和个人素养。
当代，爱好音乐的年轻人越来越多，也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花费太多精力，且其价格太过于高昂，使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法，而电子琴又是一种新型的键盘乐器，它是现代电子科技与音乐结合的产物，价格相对便宜，能够满足一般爱好者的需求，因此，在现代音乐中扮演着重要的角色。
故简易电子琴的研制具有一定的社会意义。
2 设计系统的功能（1）利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调（2）当系统扫描到键盘上有键被按下单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，如果在该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。
（3）中间再按别的键则发另一音调的声音（4）前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启用中断系统，前面键的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音调。
并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止3 硬件系统结构总体电路设计电子琴总体电路分别由单片机最小系统模块、显示模块、按键模块、发音模块四个模块组成。
如下图所示。
图3-1 总体电路设计原理图图3-2 原理图键盘设计键盘在单片机应用系统中是一个关键的部件，它能实现向计算机输入数据，传送命令等功能，是人工干预计算机的主要手段。
键盘可以分为2类：独立连接式键盘和矩阵式键盘。
(1)矩阵式键盘单片机系统中，若按键较多时，通常采用矩阵式（也称行列式）键盘。
矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上。
显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。
矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到+5V上．当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。
这是识别按键是否按下的关键。
(2)独立连接式键盘独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。
独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，然而，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。
独立式按键软件常采用查询式结构。
先逐位查询每根I/O口线的输入状态，如某一根I/O口线输入为低电平，则可确认该I/O口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。
由于本程序较为简单，为了使用方便及节省资源，选择独立式键盘。
下图为独立式键盘电路图：图3-3 独立式键盘电路图键盘编程中主要考虑去抖动的问题。
当测试表明有键被按下之后，紧接着就进行去抖动处理。
因为键是机械开关结构，由于机械触点的弹性及电压突跳等原因，在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动。
为保证键识别的准确，在电压信号抖动的情况下不能进行行状态输入。
为此需进行去抖动处理。
去抖动有硬件和软件两种方法。
硬件方法就是加去抖动电路，从根本上避免抖动的产生。
软件消抖，在第一次检测到有键按下时，执行一段延时程序之后，再检测此按键，如果第二次检测结果仍为按下状态，CPU便确认此按键己按下，消除了抖动。
发音模块设计如下图所示，发音电路是由蜂鸣器、三极管、上拉电阻构成。
由三极管来驱动扬声器发音的，同时加上拉电阻增强驱动电流，提高驱动能力。
图3-4 发音电路图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正确即可。
4 软件功能实现软件系统流程分析（1）键盘扫描程序：检测是否有按键按下，有按键按下则记录按下键的键值，并跳转至功能转移程序；无按键按下，则返回键盘扫描程序继续检测。
（2）琴键处理程序：根据检测到的按键值，查询音调表，给计时器赋值，使发出相应频率的声音。
图4-1 主程序流程图关键代码的实现键盘扫描unsigned char keys_scan(void){ unsigned char Tmp,k=16;P2=0x0F;delay_1ms(2000);Tmp=P2 ^ 0x0F;switch(Tmp)//确定扫描的是哪一列{ case 1: k=0;break;case 2: k=1;break;case 3: k=2;break;case 4: k=3;break;default: return 16; //无键按下，返回}P2=0xF0;delay_1ms(2000);Tmp=(P2>>4)^0x0F;switch(Tmp)//确定扫描的是那一行{ case 1: k+=0; break;case 2: k+=4; break;case 3: k+=8; break;case 4: k+=12; break;default: return 16; //无键按下，返回 }return k;}发声程序//音符发生的中断void play_tone() interrupt 1{ TH0=Sound_Temp_TH0;TL0=Sound_Temp_TL0;beep=!beep;}其他关键技术定时器产生音乐原理利用单片机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(如式2-1所示)是：N＝fi÷2÷fr 2-1式中，N是计数值；fi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。
其计数初值T的求法如下：T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr例如：设K＝65536，fi＝1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的计数值。
T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr低音DO的T＝65536－500000/262＝63627中音DO的T＝65536－500000/523＝64580高音DO的T＝65536－500000/1046＝65059音符频率表采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应的数据：低音0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59之间。
用单片机弹奏电子琴，实际上是按照特定的频率，输出一连串的方波。
为了输出合适的方波，首先应该知道音符与频率的关系。
5 设计中的难点本次课程对知识的要求较为综合，我们用到了单片机，数字电路，单片机各引脚，中断系统原理等知识。
在老师的帮助下，以及自己不断查找资料，慢慢进入状态。
我们将编好的源程序输入电脑，编译后出现很多错误，这些错误有许多是平时实验遇到过的，例如：输入的分号格式不正确，零和字母O弄混淆。
对于中断程序，运行过程中按键控制不稳定，不能按照预想的要求控制中断。
键盘编程中主要考虑去抖动的问题。
当测试表明有键被按下之后，紧接着就进行去抖动处理。
因为键是机械开关结构，由于机械触点的弹性及电压突跳等原因，在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动。
为保证键识别的准确，在电压信号抖动的情况下不能进行行状态输入。
6 设计结果当按下键盘的1,2,3,4,时，可以发出DO,RE,M,FA四个音调；按5,6,7,8,八个键，能够发出升一调的DO,RE,M,FA，如果在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启用中断系统，前面键的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音调。
7 总结与心得在为期一周的单片机课程设计中，我在增长知识、提高能力的同时，产生了很深的感触。
从初步定下方案到编出程序，从不断的运行排错到调试成功，在整个设计过程中，着实受益匪浅，不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的东西。
通过这次的课程设计作品的制作让我对单片机的理论有了更加深入的了解，同时在具体的制作过程中我们发现现在书本上的知识与实际的应用存在着不小的差距，书本上的知识很多都是理想化后的结论，忽略了很多实际的因素，或者涉及的不全面，可在实际的应用时这些是不能被忽略的，我们不得不考虑这方的问题，这让我们无法根据书上的理论就轻易得到预想中的结果，有时结果甚至很差别很大。
通过这次设计，我基本掌握了如何利用keil生成hex文件。
通过开发板的设计和硬件搭建的过程，使我对89c52系单片机的接口有了更深层次的理解，熟悉了一些单片机常用的外围电路引脚和连接方法。
我熟悉了89c52系列单片机内部的寄存器和编程规则，以及如何控制外围电路。
总之，通过这次课程设计，我们都清楚明白了自己的能力有多深，想提高还得归于多锻炼，多动手，多向别人学习。