单片机电子琴设计报告
（完整版）基于51单片机的简易电子琴设计
（完整版）基于51单⽚机的简易电⼦琴设计
基于51单⽚机的简易电⼦琴设计
⼀．问题提出
为什么选择简易电⼦琴设计？
1．对于⾳乐的兴趣
我们对⾳乐都有着浓厚的兴趣，喜欢听钢琴曲，如理查德·克莱德曼演奏的《思乡曲》《星空》《秋⽇的私语》等，⾳乐在我们的⽣活中扮演着很重要的⾓⾊。有⼈曾说，喜欢⾳乐的⼈不会向恶。以前不以为然，可是随着这些年来慢慢喜欢上阴郁，听了越来越多的钢琴曲之后，觉得这句话⾮常有道理。⾳乐是⽤艺术家⽤⾳符记录世界，传达情感的⼀种艺术形式，⾳乐⾥有⼀种和谐之美，听⾳乐可以让⼈⼼情舒畅，与外界和谐统⼀。⾳乐现在已经成为我⽣活中很重要的⼀部分，我们每周都会抽些时间去欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。2．对于电⼦琴的好奇
好奇是⼈的天性，⼈类对于⾃然的认识，对于科学的探索，⽆不始于好奇。
我们对电⼦琴如何实现其功能，如⾳⾊选择、声⾳强弱控制、节拍器、⾃动放⾳功能等等也很好奇，想通过学习单⽚机这个机会，深⼊了解电⼦琴的功能实现原理。
3．对于51单⽚机强⼤功能的信赖
51单⽚机有基本特性：
（1）⾯向控制的8位CPU和指令系统
（2）4K字节的程序存储器（ROM或EPROM）
（3）128字节的数据存储器
（4）可编程的并⾏I/O⼝P0~P3，有32位双向输⼊/输出线
（5）⼀个全双⼯串⾏⼝
（6）两个16位定时器/计数器
（7）五个中断源，两个优先级的中断结构
（8）⼀个⽚内时钟振荡器和时钟电路
（9）可以寻址64K字节的程序存储器和64K字节的外部数据存储器51单⽚机功能强⼤，性能⽇趋完善，在⼯业测控、智能仪器仪表、机电⼀体化产品、家电领域中应⽤⼴泛，因此基于51单⽚机设计简易的电⼦琴可⾏性⾮常⼤。
单片机电子琴的设计
0x90,0xFA,//00659HZ 5 //19
0xDE,0xFA,//00698HZ 5# //20
0x29,0xFB,//00740HZ 6 //21
0x6F,0xFB,//00784HZ 6# //22
0xB1,0xFB,//00831HZ 7 //23
当按下特定的按键后，程序通过读键值子程序得到所按下键的键值，再将所得的键值与键盘1、2、3、4、5、6、7、8八个键的键值相比较，从而确定所按下的键。当确认按键后再调用8253方波发生子程序，使8253产生相应频率的方波连续输出。
系统原理框图如图1.1所示：
图1.1系统原理框图
第二章硬件电路设计
2.1单片机最小系统
T=65536-1000000/2/f
f为对应音调的频率；
输出频率对比表：
0xA9,0xEF,//00220HZ ,1 //0
0x93,0xF0,//00233HZ ,1#
0x73,0xF1,//00247HZ ,2
0x49,0xF2,//00262HZ ,2#
0x07,0xF3,//00277HZ ,3
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
单片机小制作报告电子琴-5页精选文档
单片机电子琴制作报告
这是一款采用89S52单片机控制的8键简易电子琴，用到了单片机定时器和键盘的知识。
一、功能说明：
由单片机的P1.0口输出音频信号，在P1.0口接三极管以驱动扬声器喇叭。P2口连接8个一端接地的按键做为输入，可以连接8只10K的电阻至电源做为上拉电阻（也可以不加）。P2.0至P2.7依次为Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si、Do（高音）。
二、软件仿真：
1、先用proteus软件做出仿真电路原理图。
（带上拉电阻时原理图）
（无上拉电阻，总线结构原理图）
（运行中的原理图）
2、再用keil软件编辑汇编代码，联机进行仿真功能的检验。
（keil与proteus联机仿真中）
三、汇编代码：
BUZZ EQU P1.0
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP INT_T0
ORG 0100H
MOV 30H,#00
MOV 31H,#00
MOV P1,#0FFH
MOV TMOD,#01H
SETB ET0
SETB EA
CLR TR0
START: MOV R0,P2
CJNE R0,#0FFH,KEY1
CLR TR0
SJMP START
KEY1: CJNE R0,#0FEH,KEY2
MOV 30H,#0FBH
MOV 31H,#0E9H
LJMP SET_TIMER
KEY2: CJNE R0,#0FDH,KEY3
MOV 30H,#0FCH
MOV 31H,#5CH
LJMP SET_TIMER
KEY3: CJNE R0,#0FBH,KEY4
MOV 30H,#0FCH
LJMP SET_TIMER
51单片机设计电子琴报告含代码
电子琴设计报告
一、实验目的
1.更深刻的了解、学习8051单片机的发声原理，利用定时器可以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，就会发出不同的音调。
2.其次，定时器按设置的定时参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一次反转发出脉冲高电平，由于定时参数不同，所以发出不同频率的脉冲。
3.进一步熟悉定时器的编程方法和定时初值的计算，进一步熟悉键盘扫描电路的工作原理和编程方法，了解单片机芯片的接口技术。
二、实验要求
1.能够通过键盘演奏音符。
2.能够保存演奏的音乐，并实现回放。
3.有音调调整功能（如：C调，G调）。
4.自由发挥其他功能。
5.要求有单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。
三、实验基本原理
简易电子琴有主控、蜂鸣器、键盘输入、电源四部分组成。主控部分以AT89S52 为核心，用C 语言编程，充分运用AT89S52 的8k字节闪烁可编程可擦除只读存储器及其丰富的I/O 口，实现了对键盘数据的采集，和对蜂鸣器声音的控制；键盘输入部分采用4×4的键盘键盘输入，可以实现多个音调；供电部分可对整个电路进行供电。经测试，整机基本实现预计功能，可以实现键盘演奏音符、调整音调、保存并回放的功能。
四、实验设计分析
根据实验所要求实现的功能设计实现该项实验设计的软件电路及硬件电路。
五、实验要求实现
A.电路设计
1. 整体设计
计划利用AT89S52 单片机的功能结合C 语言编程，实现电子琴播放音符等的简单功能，然后结合AT89S52 单片机的控制功能，利用蜂鸣器将输入表达出来，结合程序编制过程中，对各个I/O 的利用设置了键盘的扫描读入，结合电子琴需要多键位的现实，加入了4×4 键盘输入，达到了预期的效果。
单片机应用课程设计--简易电子琴设计
key8 = 0;
if (key4== 0)
{
delay(5);
if (key4 == 0)
{
key_in_flag =0;
key_value = 1;
}
}
else
{
key_in_flag = 1;
}
if (key3 == 0)
{
delay(5);
if (key3 == 0)
P1.0~P1.7
1~8
I/O带内部上拉
P1口：P1口是一个带内部上拉的8位双向口。写入“1”时P1口被内部上拉拉高，可用作输入。用输入时，由于内部上拉的存在，P1口被外部器拉低时将吸收电流（IIL）。此外，P1.5，P1.6，P1.7有16mA的高电流驱动能力。在外部主机模式程和校验中，P1口也可接收低位地址字节。
1.1 设计目的
1.1.1 现在电子科技与科技结合
单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。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。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。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。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16个按键和扬声器。本文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统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。本系统是简易电子琴的设计，按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示当前按键，扬声器播放器对应的音符。通过设计本系统可了解单片机的基本功能。对单片机的了解有一个小的飞跃。
基于单片机的简易电子琴设计(报告)
学科类别：工科
北京邮电大学自主创新实验
简易电子琴的制作
题目：
学院：
专业：
年级：
姓名:
完成日期:
摘要
随着社会的发展进步，音乐逐渐成为我们生活中很重要的一部分，有人曾说喜欢音乐的人不会向恶。我们都会抽空欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。我们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。
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。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。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16个按键和扬声器。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：AT89S52单片机音色节拍器自动放音
引言
单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。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。
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。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用
单片机电子琴实训报告
一、实训目的
1. 熟悉单片机的基本原理和编程方法。
2. 学习电子琴的原理和结构。
3. 掌握基于单片机的电子琴设计方法。
4. 培养动手实践能力和创新意识。
二、实训内容
1. 单片机原理与编程
2. 电子琴原理与结构
3. 单片机电子琴设计
4. 单片机电子琴制作与调试
三、实训过程
1. 单片机原理与编程
在实训初期，我们学习了单片机的基本原理和编程方法。单片机是一种集成了CPU、存储器、输入/输出接口等功能的微型计算机，具有体积小、功耗低、成本低等特点。我们学习了51系列单片机的结构、指令系统、程序设计方法等。
2. 电子琴原理与结构
电子琴是一种通过电子电路发出不同音阶声音的乐器。我们学习了电子琴的原理和结构，包括音源模块、键盘模块、音量控制模块等。
3. 单片机电子琴设计
在设计阶段，我们根据所学知识，设计了基于单片机的电子琴。具体如下：
（1）硬件设计
电子琴的硬件主要由单片机、键盘、蜂鸣器、音量控制模块等组成。我们选择了STC89C51单片机作为核心控制单元，键盘采用矩阵键盘，蜂鸣器用于发出声音，
音量控制模块用于调节音量。
（2）软件设计
软件设计主要包括以下几个部分：
1）初始化：设置单片机的工作模式、初始化定时器、初始化键盘扫描等。
2）键盘扫描：检测键盘是否被按下，并读取按键值。
3）音阶生成：根据按键值计算对应的频率，通过定时器产生PWM信号，驱动蜂鸣
器发出声音。
4）音量控制：根据音量控制模块的输入，调节PWM信号的占空比，实现音量控制。
5）音乐播放：存储一首或多首歌曲，通过键盘控制播放、暂停、停止等操作。
基于单片机的电子琴设计
基于单片机的电子琴设计
一、引言
二、总体设计方案
（一）设计目标
设计一款基于单片机的电子琴，能够实现基本的音符演奏、音色切换、节奏控制等功能，并且具有良好的音质和稳定性。
（二）系统组成
本电子琴系统主要由单片机控制模块、键盘输入模块、音频输出模块、显示模块和电源模块等部分组成。
1、单片机控制模块
选用 STM32 系列单片机作为控制核心，负责处理键盘输入信号、
生成音频信号、控制显示等功能。
2、键盘输入模块
采用矩阵键盘，通过扫描键盘获取用户的按键操作，将其转换为对
应的音符编码发送给单片机。
3、音频输出模块
使用DAC 芯片将单片机生成的数字音频信号转换为模拟音频信号，再通过放大器和扬声器输出声音。
4、显示模块
采用液晶显示屏，用于显示当前的演奏状态、音色选择、节奏模式等信息。
5、电源模块
为整个系统提供稳定的电源供应，可采用电池供电或外接电源适配器。
三、硬件设计
（一）单片机最小系统
STM32 单片机的最小系统包括时钟电路、复位电路和电源电路。时钟电路为单片机提供工作时钟，复位电路用于系统初始化，电源电路为单片机提供稳定的电源。
（二）键盘电路
矩阵键盘由行线和列线组成，通过逐行扫描的方式检测按键状态。将键盘的行线和列线分别连接到单片机的 GPIO 引脚，通过编程实现键盘扫描和按键识别。
（三）音频输出电路
选用高性能的 DAC 芯片，如 PCM1794，将单片机输出的数字音频信号转换为模拟音频信号。为了提高音频输出的质量，还需要添加放大器和滤波电路，以增强信号的功率和去除噪声。
（四）显示电路
液晶显示屏通过 SPI 接口或 I2C 接口与单片机连接，单片机通过发
单片机电子琴设计
硬件设计
硬件设计
4. 扬声器
为了产生美妙的音乐 ，本设计选用一个8 欧姆、0.5瓦的扬声 器
硬件设计
5. 电பைடு நூலகம்图
请参考以下电路图
3
软件设计
1. 代码框架
本设计的代码框架如下
软件设计
软件设计
2. 按键检测和音符播放
在loop()函数中，我们使用一个switch语句来检测按键事件，并根据不同的按键触发不同 的音符。为了简化代码，我们使用一个库来播放音符。这个库可以是Arduino内置的tone 库或者其他第三方库。以下是示例代码
2
硬件设计
硬件设计
1. 微控制器
本设计选用Arduino UNO作为微控制器。Arduino UNO具 有丰富的IO端口和内置的音频放大器，非常适合用于电 子琴设计
硬件设计
2. 按键矩阵
为了方便用户操作，本设计采用一个4x4的按键矩阵，共有16个按键，分别代表不同的音 符
3. 音频放大器
由于Arduino UNO的 输出功率较小，不足 以驱动扬声器产生清 晰的音符，因此需要 使用一个音频放大器 来放大音频信号。本 设计选用一个内置音 频放大器的芯片，如 LM386
-
感谢倾听
单片机电子琴设 计
-
引言 硬件设计 软件设计
1
引言
引言
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。
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。
单片机电子琴的设计
单片机电子琴的设计
首先是硬件设计部分。单片机电子琴所需的硬件主要包括按键、音频
输出、显示器和电源等模块。按键模块需要设计合适数量的按键，并使用
矩阵键盘的方式将按键连接到单片机的IO口上，以实现按键的检测和输入。音频输出模块通常采用DAC芯片来实现数字音频信号转换为模拟音频
信号的功能，然后经过功放放大后输出到扬声器上。显示器模块可以选择
使用LCD液晶屏或LED数码管来显示琴键、音高等信息。电源模块需要提
供稳定的电源电压和电流，以供单片机和外围电路正常工作。
接下来是软件实现部分。软件设计主要包括音符识别、声音发生和音
效处理三个方面。音符识别指的是按键被按下时，通过单片机程序判断出
对应的音符，并通过输出特定的数字信号给DAC芯片生成对应的模拟音频
信号。声音发生部分需要设计合适的音色合成算法，将数字信号转化为合
成的音乐音频信号，并通过DAC芯片输出到扬声器上。音效处理部分可以
实现对音频信号的各种音效处理，如混响、合唱、合成等效果，增强音乐
的表现力。
在功能拓展方面，可以考虑添加MIDI接口，实现电子琴与其他音乐
器材的连接和交互。可以使用光敏电阻和温湿度传感器来实现环境音效的
调整。还可以设计一个简单的录音和播放功能，实现对演奏的录音和回放。另外，还可以通过添加存储器模块，实现曲目的存储和选择功能。
总结起来，单片机电子琴的设计涉及到硬件设计、软件实现以及功能
拓展等方面。通过合理地设计硬件电路，采用适当的音符识别算法和声音
合成算法，还可以扩展丰富的音效和功能，实现一个高性能的单片机电子琴。
用单片机实现简易电子琴
南华大学电气工程学院
《单片机课程设计》
设计题目：用单片机实现简易电子琴
专业：本11通信01班
学生姓名:刘陶银
学号: 20114400129 起迄日期: 2014年06月01日~2014年06月15日指导教师:朱卫华
教研室主任：王彦
摘要
单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。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。我们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。
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。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89C52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。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8个按键，和一个复位按键。
利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各规模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，构成我们想演奏的那首曲目。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来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。在此基础上，所做电子琴得到了应有的按键发音效果。
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
单片机原理课程设计报告电子琴
单片机原理课程设计报告--电子琴
北京工商大学计算机与信息工程学院
单片机原理课程设计报告
题目：用PROTEUS实现:硬件实验二十五电子琴
专业：电气工程及其自动化
班级：
学号：
姓名：
同组姓名：
指导教师：
单片机原理课程设计报告
一．题目：
用protues实现硬件实验25 电子琴
二．要求：
2.1设计任务
a．设计一个4X6的24个按键矩阵，并且1---7键每个键对应一个音。
b．用AT80C51将键盘连接设计成为电子琴。
c．编写电子琴的程序，要达到可以随意弹奏想要表达的音乐的目的。
d．程序的分析与调试。
2.2设计要求
a．用汇编语言编程实现程序设计。
b．利用查表，中断等方式实现目的。
c．系统的各个功能模块要清楚，有序。
2.3设计说明
a、利用定时器,可以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,就会发出不同的音调.
b、定时器按设置的定时参数产生中断,这一次中断发出
脉冲低电平,下一次反转发出脉冲高电平.由于定时参数不同,就发出了不同频率的脉冲. 本实验中按键一次,会发50个脉冲.发完后继续检测键盘，如果键还按下，继续发音。各音阶标称频率值：
音阶 1 2 3 4 5 6 7
频率
444.0 493.8 554.3 587.3 659.2 739.9 830.6 （HZ）
2.4课设目的
a. 了解计算机发声原理。
b. 进一步熟悉定时器编程方法.
c. 进一步熟悉键盘扫描电路工作原理及编程方法三．总体说明：
本系统采用单片机AT80C51为电子琴的控制核心，系统主要包括播放模块、按键控制模块。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。
基于51单片机的电子琴设计
基于51单片机的电子琴设计
随着科技的不断发展，单片机技术已经成为了现代电子设备中的重要组成部分。51单片机作为一种广泛应用的单片机系列，具有高性能、低功耗、高集成度等特点，被广泛应用于各种嵌入式系统开发中。本文将介绍一种基于51单片机的电子琴设计。
一、系统硬件设计
1、单片机选择
本设计选用AT89C51单片机作为主控制器，AT89C51是一种低功耗、高性能的8位单片机，具有4K字节的可编程存储器和128字节的RAM，同时具有丰富的外设接口，如UART、SPI、I2C等。
2、电子琴设计
电子琴采用8×8 LED点阵作为输出设备，通过单片机控制点阵的亮灭状态来展示音乐波形。具体实现方式是将音频信号通过一个运放放大器放大，然后将其输入到LED点阵中，通过控制点阵的亮灭状态来展示音乐的波形。
3、存储模块设计
为了实现电子琴曲目的存储和播放，本设计选用了一块AT24C02 EEPROM芯片作为存储设备。AT24C02是一种串行E2PROM存储器，容量为256字节，可以通过I2C总线与单片机进行通信。将曲目信息存储在AT24C02中，可以实现曲目的存储和播放功能。
4、按键模块设计
本设计采用4×4矩阵键盘作为输入设备，通过扫描按键状态来实现音符的选择和节奏控制。矩阵键盘的行线连接到单片机的P1口，列线连接到P2口，通过检测行列组合的变化来确定按下的键位。
二、系统软件设计
1、音符解码
本设计采用MIDI音符编码方式来存储和播放曲目信息。在解码过程中，根据音符的频率和持续时间计算出对应的音高和节奏信息，然后将其用于驱动电子琴的输出设备展示音乐的波形。
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河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告
题目: 模拟电子琴发声控制系统
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摘要
本设计是用 AT89S52 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；P3.0-P3.2 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，三极管的发射极又接蜂鸣器。
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，本系统能实现四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。
关键字：单片机蜂鸣器数码管
目录
1概述 (3)
1.1 引言 (3)
1.2 设计思路 (3)
1.3 方案论证 (4)
2系统总体方案及硬件设计 (5)
2.1 系统组成与总体框图 (5)
2.2 元件介绍 (5)
2.2.1 AT89S52 (5)
2.3 按键选择方案 (7)
2.4 各功能模块原理图 (7)
3软件设计 (10)
3.1 音乐相关知识 (10)
3.2 如何用单片机实现音乐的节拍 (10)
3.3 如何用单片机产生音频脉冲 (11)
3.4 系统总体功能流程图 (12)
4 Proteus软件仿真 (13)
4.1 ISIS软件介绍 (13)
4.2 仿真图 (13)
5系统调试 (14)
5.1 硬件调试 (14)
5.2 软件调试 (14)
6课程设计体会 (15)
参考文献 (15)
附1 源程序代码.............................................. 错误!未定义书签。附2 系统原理图............................................ 错误!未定义书签。
1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个音符按键，3个高、中、低音模式切换键和1个功能转换键，自动播放音乐是在单片机的存储器中通过软件编程的方法放置音乐代码和相关播放程序来实现。
从系统硬件结构上来看，主要使用到52系列单片机、7个键输入电路、LED 数码管显示电路、扬声器以及电源电路等等。将这些硬件电路有机地结合起来使之满足电子琴设计的基本硬件要求。
从系统软件设计角度来看，将电子琴的设计采用程序模块化设计方法，将程序分为主程序、键盘扫描程序模块、数码显示模块、转换控制模块、音乐产生模块等等。此外，采用程序设计思想，将中断定时方式与外部按键查询方式相结合，实现手动弹奏乐曲到自动播放音乐的切换。
从音乐产生原理方面来看，通过控制单片机的定时器的定时时间产生不同频