基于AT89C51单片机的多音阶电子琴的设计
基于单片机电子琴设计
基于单片机的简易电子琴设计一、设计目的本方案设计数码管显示音符的实验，使用基于AT89C51单片机，在数码管上显示按键所代表音符的数字，通过键盘可以调节低音，中音，高音的音符，按下数据蜂鸣器会发出相应音符发出的声音。
二、摘要：通过数码管显示音符的数字，按下键盘，蜂鸣器会发出声音进行提示关键词：单片机，键盘，蜂鸣器，数码管硬件电路设计1、单片机模块设计2、本次设计采用的是单片机AT89C51。
芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口，如图3.1所示。
左边那列逆时针数起，依次为1，2，3.....40，其中芯片的1脚顶上有一个凹点。
在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根。
3、4、图AT89C51管脚图5、AT89C51单片机共有4组8位可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位，共32根。
每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能。
6、P0口：8位双向I/O口线，名称为P0.0-P0.7；7、P1口：8位准双向I/O口线，名称为P1.0-P1.7；8、P2口：8位准双向I/O口线，名称为P2.0-P2.7；9、P3口：8位准双向I/O口线，名称为P3.0-P3.7。
10、本文单片机模块如图所示，主要是由单片机芯片与晶振和复位电路组成的。
是由单片机来控制整个系统，让我们的系统可以正常的运行。
2、数码管显示模块设计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。
它由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，每一段对应一个发光二极管。
一般来说分共阳极和共阴极两种接法，如图4所示为八段LED数码管结构及外形。
共阳极LED数码管的发光二极管的阳极连接在一起，公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。
实训项目五_基于AT89S51单片机多音阶电子琴的设计
实训项目五课题：基于AT89S51单片机多音阶电子琴的设计课型：理论课+实训课课时：6课时实训目的：1、掌握项目设计的完整实现流程。
2、掌握单片机模块化设计方法。
3、掌握矩阵键盘扫描程序设计。
4、掌握音频信号的程序设计方法。
重点难点：1、项目设计的完整实现流程。
2、矩阵键盘扫描程序设计。
3、音频频率的产生。
教具：1、网络教学软件；教学方法：讲授法、演示法教学过程：一、项目要求基于AT89S51单片机多音阶电子琴的设计如下：（1）、由4*4组成16个按键矩阵，设计成16个音阶。
（2）、可随意弹奏想要表达的音乐。
二、系统设计多音阶电子琴的设计以AT89S51单片机为主控芯片，使用4*4按键矩阵电路、功率放大电路、扬声器等各功能电路协调工作。
多音阶电子琴的主电路主要由4*4按键矩阵电路、功率放大电路、扬声器、复位电路、晶振电路、电源电路等几部分组成。
1、框图设计基于AT89S51单片机多音阶电子琴系统框图如图3-1所示。
2、知识点本项目需要通过学习和查阅资料，了解和掌握以下方面的知识：✧+5V电源原理及设计。
✧单片机复位电路工作原理及设计。
✧单片机晶振电路工作原理及设计。
✧4*4按键矩阵电路工作原理及设计。
✧音频集成功放LM386的特性及使用。
✧AT89S51单片机引脚。
✧单片机汇编语言及程序设计。
三、硬件设计1、电路原理图系统硬件连线如图3-2所示，单片机的P1.0端口的输出作为音频方法电路中的输入；把单片机的P3.0~P3.7端口分别作为4*4按键矩阵电路的行扫描和列扫描。
2、元件清单基于AT89S51单片机多音阶电子琴的设计的元件清单此处省略。
四、软件设计1、程序流程图主程序流程图和T0中断服务程序流程图如图3-4所示。
图1-3 多音阶电子琴的设计程序流程图2、程序清单KEYBUF EQU 30H ; KEYBUF定义为30HSTH0 EQU 31H ;STH0 定义为,31HSTL0 EQU 32H ;STL0 定义为,32HTEMP EQU 33H ;TEMP 定义为,33HORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0START: MOV TMOD,#01H ;设置定时器0的工作方式SETB ET0 ;设置定时器中断SETB EA ; 开总中断WAIT: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.4 ;清0 P3.4，按键的第一行扫描MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY1 ;LCALL DELY10MS ;延时10msMOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY1 ;MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;MOV KEYBUF,#0 ;LJMP DK1 ;NK1: CJNE A,#0DH,NK2 ; K1键按下MOV KEYBUF,#1 ;LJMP DK1 ;NK2: CJNE A,#0BH,NK3 ;K2键按下MOV KEYBUF,#2 ;LJMP DK1 ;NK3: CJNE A,#07H,NK4 ;K3键按下MOV KEYBUF,#3 ;LJMP DK1 ;NK4: NOP ;K4键按下DK1: MOV A,KEYBUFMOV B,#2MUL AB ;因为查表里都是字，所以乘2的查表数据MOV TEMP,A ;MOV DPTR,#TABLE ; 指向表头MOVC A,@A+DPTR ; 查表MOV STH0,A ;MOV TH0,A ; 将数据高位送TH0INC TEMP ;MOV A,TEMP ;MOVC A,@A+DPTR ;MOV STL0,A ;MOV TL0,A ;将数据低位送TH0SETB TR0 ; 启动定时器T0DK1A: MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JNZ DK1A ;CLR TR0 ;关闭定时器T0NOKEY1: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.5 ;清0 P3.5，按键的第二行扫描MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY2 ;LCALL DELY10MS ; 延时10msMOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY2 ;MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;CJNE A,#0EH,NK5 ;MOV KEYBUF,#4 ;LJMP DK2 ;NK5: CJNE A,#0DH,NK6 ;K5键按下MOV KEYBUF,#5 ;LJMP DK2 ;NK6: CJNE A,#0BH,NK7 ;K6键按下MOV KEYBUF,#6 ;LJMP DK2 ;NK7: CJNE A,#07H,NK8 ;K7键按下MOV KEYBUF,#7 ;LJMP DK2 ;NK8: NOP ; K8键按下MUL AB ;因为查表里都是字，所以乘2的查表数据MOV TEMP,A ;MOV DPTR,#TABLE ; 指向表头MOVC A,@A+DPTR ; 查表MOV STH0,A ;MOV TH0,A ;将数据高位送TH0INC TEMP ;MOV A,TEMP ;MOVC A,@A+DPTR ;MOV STL0,A ;MOV TL0,A ;将数据低位送TH0SETB TR0 ;启动定时器T0DK2A: MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JNZ DK2A ;CLR TR0 ; 关闭定时器T0NOKEY2: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.6 ; 清0 P3.6，按键的第三行扫描MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY3 ;LCALL DELY10MS ; 延时10msMOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY3 ;MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;CJNE A,#0EH,NK9 ;MOV KEYBUF,#8 ;LJMP DK3 ;NK9: CJNE A,#0DH,NK10 ;K9键按下MOV KEYBUF,#9 ;LJMP DK3 ;NK10: CJNE A,#0BH,NK11 ;K10键按下MOV KEYBUF,#10 ;LJMP DK3 ;NK11: CJNE A,#07H,NK12 ;K11键按下MOV KEYBUF,#11 ;LJMP DK3 ;NK12: NOP ; K12键按下DK3: MOV A,KEYBUF ;MOV B,#2 ;MUL AB ;因为查表里都是字，所以乘2的查表数据MOV TEMP,A ;MOV DPTR,#TABLE ;指向表头MOVC A,@A+DPTR ;查表MOV STH0,A ;MOV TH0,A ;将数据高位送TH0INC TEMP ;MOV A,TEMP ;MOVC A,@A+DPTR ;MOV STL0,A ;MOV TL0,A ;将数据低位送TH0ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JNZ DK3A ;CLR TR0 ;关闭定时器T0NOKEY3: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.7 ;清0 P3.7，按键的第四行扫描MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY4 ;LCALL DELY10MS ;延时10msMOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JZ NOKEY4 ;MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;CJNE A,#0EH,NK13 ;MOV KEYBUF,#12 ;LJMP DK4 ;NK13: CJNE A,#0DH,NK14 ; K13键按下MOV KEYBUF,#13 ;LJMP DK4 ;NK14: CJNE A,#0BH,NK15 ;K14键按下MOV KEYBUF,#14 ;LJMP DK4 ;NK15: CJNE A,#07H,NK16 ;K15键按下MOV KEYBUF,#15 ;LJMP DK4 ;NK16: NOP ; K16键按下DK4: MOV A,KEYBUF ;MOV B,#2 ;MUL AB ; 因为查表里都是字，所以乘2的查表数据MOV TEMP,A ;MOV DPTR,#TABLE ; 指向表头MOVC A,@A+DPTR ; 查表MOV STH0,A ;MOV TH0,A ;将数据高位送TH0INC TEMP ;MOV A,TEMP ;MOVC A,@A+DPTR ;MOV STL0,A ;MOV TL0,A ;将数据低位送TH0SETB TR0 ;启动定时器T0DK4A: MOV A,P3 ;ANL A,#0FH ;XRL A,#0FH ;JNZ DK4A ;CLR TR0 ; 关闭定时器T0NOKEY4: LJMP WAIT ;DELY10MS: MOV R6,#10 ; 10ms延时子程序D1: MOV R7,#248 ;DJNZ R7,$ ;DJNZ R6,D1 ;RET ;INT_T0: MOV TH0,STH0 ; T0中断服务程序CPL P1.0 ; 输出方波RETI ;TABLE: DW 64021,64103,64260,64400 ;低3，低4，低5，低6DW 64524,64580,64684,64777 ;低7，中1，中2，中3DW 64820,64898,64968,65030 ;中4，中5，中6，中7DW 65058,65110,65157,65178 ; 高1，高2，高3，高4END;五、系统仿真及调时应用系统设计完成之后，就要进行硬件调试和软件调试了。
基于89C51单片机的电子琴设计
学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：应用电子技术班号：应电1毕业设计（论文）任务书专业应用电子技术班级应电1 姓名一、课题名称：基于89C51单片机的电子琴设计二、主要技术指标：1、演奏音乐，不同频率音符的播放2、可通过按键发出“5 6 7．．．1 2 3 4 5 6 7 1”等11个音阶3、11个音阶的频率分别为：“190HZ 220HZ 247HZ 262HZ 294HZ 330HZ 349HZ 392HZ 440HZ 494HZ 552HZ”三、工作内容和要求：内容：本课题是基于A T89C51单片机为核心控制部分，是通过制作硬件电路和软件的设计编写，最终达到乐器演奏功能。
特点是设计简单、清晰。
本次设计让我们了解令扬声器发生的方法、熟悉按键输入的处理方法，然后我们才能够设计出电子琴的设计方案，大致列出电子琴的内容和所要设计的内容，收索更多的资料来完善设计。
从而来达到我要设计的电子琴的功能，达到我所预期的效果。
要求：1、认真有耐性，要对每一个设计方案的步骤要熟悉，条理要分明清晰。
2、做好硬件电路部分和软件电路部分。
3、把做好后的电路在最后进行调试，使能正常运行。
四、主要参考文献：[1] 主编：张桂红.副主编：姚建永.单片机原理与应用.福建科学技术出版社[2] 韩志军等.单片机应用系统设计[M].机械工业出版社，2004年[3] 李广弟朱月秀冷祖祁编著.单片机基础（第3版）.北京航空航天大学出版社学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目AT89C51单片机的电子琴设计一、选题的背景和意义：背景：1、电子琴是键盘乐器，采用半导体集成电路，对乐音信号进行放大，通过扬声器产生音响。
属于电子乐器，发音音量可以自由调节。
音域较宽，和声丰富，甚至可以演奏出一个管弦乐队的效果，表现力极其丰富。
2、电子琴是电声乐队的中坚力量，常用于独奏主旋律并伴以丰富的和声。
基于单片机AT89C51的带存储功能的电子琴设计报告论文
目录摘要 (2)Abstract (3)1 绪论 (4)1.1课题背景 (4)2 单片机 (6)2.1 单片机—带存储功能的电子琴的发音和控制核心 (6)2.2 基于单片机的带存储功能的电子琴的功能与操作 (6)2.3 带存储功能电子琴的流程图 (7)3 PROTEUS设计电路 (8)3.1 从PROTEUS库中选取元件 (8)3.2 在ISIS编辑区中设计电路 (8)3.3 时序图 (9)4. 程序代码 (10)5 总结 (26)摘要在现代各种生活中，电子琴作为一种音乐型玩具广泛用于与人们的日常生活中。
市场上有各种各样的电子琴。
特别是日本产的，音质优美，它是有专门的音乐控制芯片制造的。
由于其价格较贵，无法大面积普及，且功能单一。
用89c51作为主控中心，研制一种简易的微型电子琴，尽可能地体现较好的音质来，是一种可做的尝试。
以单片机为核心设计的简易电子琴系统，由按键扫描电路、声音产生驱动电路、复位电路、等模块组成的，是一种比较实用、廉价的电子玩具。
本论文所设计的简易电子琴，它分为两大部分，硬件电路的设计和软件的设计。
硬件电路的设计以AT89S51单片机为控制主板，辅以外围的扩展设备蜂鸣器、矩阵键盘、共阳数码管，形成一个可被控制的显示系统。
关键字：简易电子琴单片机矩阵键盘AbstractIn the modern variety of life, the flower as a musical toys, widely used and people's daily life. There are all kinds of market flower. Japan is particularly middle, sounding, it is a dedicated music control of the chip maker. Because of its expensive price, not a popular area, and single function. 89 c51 used as a control centre, the development of a simple micro-organ, as far as possible, to reflect a better quality, is an attempt to do. MCU core design for a simple flower, from the button scanning circuit, a driver circuit voice, reset circuit, such as modules, is a more practical and inexpensive electronic toys.In this paper the design of simple flower, which are divided into two parts, hardware circuit design and software design. Hardware circuit design to AT89S51 microcontroller for the control board, supported by the expansion of the external equipment buzzer, matrix keyboard, a total of Yang digital form can be controlled by a display system. SCM software designed to control the internal timer T0 to produce different frequency square wave, driving a different syllable speaker's voice. Reuse delayed to control the length of pronunciation, pitch in to control the beat.Key word ：Simple flower MCU Matrix keyboard绪论1.1 课题背景单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。
基于AT89C51单片机电子琴的设计
- -62010年第36期（总第171期）NO.36.2010（CumulativetyNO.171）摘要：文章的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，通过脉冲触发产生出电子音调，设计一个简易的电子琴。
以单片机作为主控核心，与键盘、蜂鸣器等模块组成控制模块。
该系统运行稳定，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，具有一定的实用与参考价值。
关键词：AT89C51；单片机；脉冲触发；电子琴设计中图分类号：TN709 文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2010）36-0006-02电子音调，是现代电子科技与音乐结合的产物，它在现代音乐中扮演着重要的角色。
目前，由于电子音乐的普及，电子音调合成器(合成器实际上是一台声音的频率合成仪，可以制作各种声音，改变各种音色)可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。
由于音调合成器制作和修改方便，成本低，音乐丰满，所以市场需求量很大，因此，世界许多国家的厂商都不断地在发展并推出新的型号，每年都要更新换代。
当前的发展趋势是不断的采用先进技术，以取得更多、更好的音色。
如扩展容量，这包括扩展槽口，增加软盘驱动器或硬盘，增加最大发音数目，增大存贮量，扩展琴键等；使功能多样化，如一台合成器可以同时发二种、四种甚至几种音色，即一台当作几台使用，或者把鼓机的节奏发生器功能、音序器的编辑功能放入合成器，让合成器代替计算机的主机等；另外，合成器还向轻便、使用操作方便等方向发展。
1 设计介绍本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个能发出电子音调的简易电子琴。
在控制模块上设有七个独立键盘按键，通过按下独立键盘K1-K7，可发出DO、RE、MI……7个音符的声音。
设有一个功能选择键，一个音调选择键、一个音乐选择键和一个蜂鸣器。
通过按下功能选择键，可以实现按键发音功能和音乐播放功能之间的切换。
在按键发音的功能下，可以通过音调选择键来选择三个不同的音阶进行发音；在音乐播放功能下，可以通过音乐选择按键来选择5首不同的音乐进行欣赏。
基于AT89C51的电子琴设计
基于AT89C51的电子琴设计作者：姚小飞张国栋来源：《科学与财富》2014年第11期摘要：该设计是一种基于AT89C51的简单音乐发生器，利用主控芯片AT89C51、4*4键盘和数码管、蜂鸣器等实现设计，并用C语言进行按键识别程序设计和音频脉冲输出程序的设计。
实践应用表明，该设计有一定的应用价值。
关键词：AT89C51；电子琴；C语言0 引言本文以AT89C51为核心来设计电子琴，目的在于从日常生活能接触到的细微处着手，通过理论与实践的结合，更深层次的了解单片机技术，更加熟练的掌握一些单片机芯片的开发应用，以解决很多理论和实践脱节的问题，更明确自己的所学所用，也在实践中发现理论的不足，对目前日益广泛应用的单片机有更加理性化的认识，使理论和实践更加很好的结合[1]。
1 系统总体设计该系统通过电子琴按键随意键入所要表达的音符，作为电平送给主电路，中央处理器通过识别，解码输出音符，在发音电路发出有效的声音，这样便可以不断的弹奏乐曲。
其主要模块可分为六个模块组成，其中时钟模块、复位模块和键盘模块为输入模块，数码显示模块和发音模块为输出模块。
2 系统硬件电路设计该系统硬件电路主要包括：键盘电路、复位电路、时钟电路、显示电路等组成。
2.1 键盘电路设计由于本设计是电子琴设计，其每个按键应该是独立发音，按键较多，因此本次设计采用的矩阵键盘。
其优点是扫描速度快，按键数量多。
矩阵式结构的键盘识别要复杂一些，列线接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入端。
这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。
行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读输入线的状态就可得知是否有键按下了。
利用AT89C51的并行口P2口为按键输入口，形成4×4式16个触点式按键矩阵，均为低电平有效。
16个琴键在数码管上按0-F顺序显示，对应按键的序号排列如图1所示。
基于单片机的电子琴课程设计报告书
本科课程设计课程名称：单片机原理与接口技术设计项目：简易电子琴设计实验地点：跨越机房专业班级：通信0901 学号： 2009001330 学生：田野同组人：刚瑛梁邦爽指导教师：武娟萍2012年 05月 26日一、设计目的本设计以AT89C51单片机为核心，采用常用电子器件设计。
要求最少8个按键，每个按键对应一种音调，按下按键发声，松开按键后声音延迟一段时间后停止，即带余音的电子琴，延时时间可以设置，要求最少8个不同音调，可以采用标准的音调设计。
本次课程设计主要研究基于AT89C51单片机的简易电子琴设计二、设计器材AT89C51,蜂鸣器，PNP型三极管，晶振，独立按键三、总体设计方案1．设计思路此次设计硬件电路分四大模块较为简单，主要由独立按键、单片机AT89C51、音频功放及扬声器构成。
以AT89C51为主控器件，对其进行编译，达到我们的设计要求。
对于软件部分下面有详细介绍。
2.电路总设计框图如图1：图1 电路总设计框图3．音频放大电路在一定频率围，具有固定频率的振动就能产生音乐，但是单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为他没有足够的驱动能力，需要音频功率放大电路。
这里选用PNP型三极管来驱动蜂鸣器，是音响效果更为理想，音频功放电路接口如图2所示：图2 音频放大电路4．音乐播放电路对于播放一首固定音乐，不仅要知道音符也要知道节拍，对应节拍延时时间设定表，对单片机进行编程就可以实现功能。
放歌产生电路如图3，其中单片机的P3.0口控制音乐开始播放控制端口，P3.2口是控制音乐停止播放的控制端口，当小按键S10按下时P3.0口获得低电平，音乐开始重复播放，当小按键S9按下时，P3.2口获得低电平，经过单片机的处理，音乐停止播放，单片机回到最初工作状态。
而P2口的每个端口都连接一个按键，分别控制1，2，3，4，5，6，7，˙1八个不同的音符。
图3 音乐播放电图5．总体电路图如下图：图4 总体电路图，四、设计原理分析1．产生声音的方法：只要让扬声器通过产生大小变化的电流（脉动电流或交流），就能使扬声器发出声音，因此若以程序不断的输出1—0—1—0—1……就可以令扬声器发出声音，由于MCS—51系列的输出端口输出电流不够大，所以必须加上晶体管把电流放大后再驱动扬声器，如图2所示。
(完整word版)电子琴设计(基于STC89C51单片机)
（2）数据存储器（512B RAM）。
(3）程序存储器（4K EEPROM）.
（4）4个可编程并行I/O口，256＊8bit内部RAM。
（5）一个全双工串行口。
（6）三个16位定时器/计数器,时钟频率为0～24MHZ。
（7)MAX810复位电路.
（8)两个串行中断,可编程UART串行通道。
Key words ：stc89c52;keyboard；matrix keyboard
1 绪论
1.1 设计的目的和意义
单片机又称单片微型计算机，英文字母的缩写MCU。自上世纪70年代问世以来，因其较高的性价比备受人们的亲睐，单片机广泛应用于工业自动化，自动检测系统、汽车电子设备、家用电器和各种终端及计算机外部设备等等。单片机芯片具有体积小、携带方便、低功耗、速度快、可靠性能高、抗干扰能力强和价格低廉等等等优点,通常在其外部配置一些外围电路就可构成一整套完整的控制系统。
2.2。2 控制部分
控制部分主要由4＊4矩阵键盘组成。电子琴需要16个键,为了减少占用I/O端口，通常采用矩阵型键盘。将按键排成行和列,按键位于行和列的交叉点上.这样一个端口就可以连接4＊4的矩阵键盘了.
2.2.3 显示部分
显示部分是一个双位数码显示管，可以显示00～16。当有按键按下的时候，数码显示管就会显示相应的数字。复位时为00。
关键词:STC89C52；电子琴;矩阵键盘
Abstract
Along with the development of science and technology， the application of SCM increasingly mature. Single chip microcomputer high level of integration, processing powerful, low prices make it is widely used in various fields。 At the same time the keyboards for science and technology and music common development of the product， in the electronic information era, for music's popular do can’t replace contribution.
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。
基于--单片机AT89C51电子琴课程设计报告
基于AT89C51单片机的多音阶电子琴的设计摘要单片机是电子、计算机及机电专业的一门重要的必修课程。
要求我们掌握单片机的基本组成和工作原理、会变程序的一般编写方法、常用接口电路的软硬件设计方法，具备基本的单片机系统应用与开发能力。
随着科技的快速发展，单片机的应用日益普遍。
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。
本单片机系统设计应用单片机控制技术，用AT89C51单片机为核心控制元件根据本学期所学的单片机知识结合设计了一套单片机控制的电子琴系统。
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。
本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路和编写软件的程序，最后进行软硬件的调试运行。
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，实现高、中、低共21个音符的发音和显示和音乐播放时的控制显示，并且能自动播放程序中编排的音乐。
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。
关键词：单片机、电子琴、AT89C51、独立键盘、目录第1 章引言......................................................................................................................... 1.1. 1 设计背景 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计目的 (1)1.4 设计思路 (1)第2 章方案论证 (1)2.1 方案论证 (1)第3 章硬件系统设计 (2)3.1时钟电路 (2)3.2复位电路 (3)3.3 原理框图 (3)3. 4 显示部分设计 (3)3.5 按键部分设计 (4)3.6 发音部分设计 (5)第4 章软件系统设计 (5)4.1 系统分析 (5)4.2 参数计算 (7)4.3 程序设计 (8)第5 章实验结果 (10)5.1硬件调试 (10)5.2 软件调试 (10)5.3 仿真结果 (10)5.4 结果分析 (11)第6 章总结 (11)附录一：系统整体电路图 (12)附录二：元器件清单 (12)附录三：源程序代码 (13)参考文献 (19)第一章引言1.1 设计背景随着电子科学技术的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,因此开发本系统希望能够给人们带来更多的生活乐趣。
基于51单片机的电子琴设计课程设计
目录前言 (2)第1章基于51单片机的电子琴设计 (3)1.1 电子琴的设计要求 (3)1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3)1.3 总体设计方案 (3)第2章系统硬件设计 (5)2.1 琴键控制电路 (5)2.2 音频功放电路 (6)2.3 时钟-复位电路 (6)2.4 LED显示电路 (6)2.5 整体电路 (7)第3章电子琴系统软件设计 (9)3.1 系统硬件接口定义 (9)3.2 主函数 (10)3.2.1 主函数程序 (10)3.3 按键扫描及LED显示函数 (11)3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (12)3.4 中断函数 (13)3.4.1 中断程序 (14)第4章电子琴和调试 (14)4.1 调试工具 (14)4.2 调试结果 (15)4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (16)第5章电子琴设计总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)前言音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。
近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。
但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。
如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。
而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。
结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。
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。
项目二 基于AT89C51单片机的多音阶电子琴设计
项目二基于AT89C51单片机的多音阶电子琴设计
2.1 项目概述
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。
电子琴在现代音乐中扮演着重要角色。
本项目中的主要内容是以AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个多音阶电子琴。
它具有硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比高等优点，具有一定的实用价值。
2.2 项目要求
基于AT89C51单片机的多音阶电子琴设计要求如下：
（1）由4X4组成16个按键矩阵，设计成16个音阶。
（2）可随意弹奏想要表达的音乐。
2.3 系统设计
2.3.1 框图设计
图1 基于AT89C51单片机的多音阶电子琴系统框图
图2 电子琴键盘功能图
图3 电路原理图。
基于AT89C51单片机的电子琴设计
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第6卷第20期(2010年7月)基于AT89C51单片机的电子琴设计孙万麟（昌吉学院物理系，新疆昌吉831100）摘要：文章设计了一个以AT89C51单片机作为主控制器、利用单声道功放电路来驱动扬声器发音的简易电子琴系统。
通过硬件电路的设计和软件的调试运行表明，该系统不仅实现弹奏乐曲的基本功能，而且设计思路简单、清晰、易懂、成本低，具有一定的实用和参考价值，非常适合电子爱好者制作。
关键词：电子琴；AT89C51中图分类号：TN709文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)20-5626-02Design Simple Electronic Organ Based on AT89C51Single ComputerSUN Wan-lin(The Department of Physics,Changji College,Changji 831100,China)Abstract:This paper designs a simple electronic organ system,which is mainly controlled by AT89C51single computer and used one-tone electric circuit to prompt loudspeaker to pronounce.Through software design and hardware debug show that this system not only brings out playing musical composition basic function,but also its design is concise and is apt to understand.Thus,it has certain practical and reference value and very fits electronic amateur to make.Key words:electronic organ;AT89C51电子琴已为人们所熟知，她可以演奏出非常动听的乐曲。
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。
2、演奏控制为了实现节奏控制，本设计采用了一种基于时间间隔的演奏方式。
在演奏过程中，单片机根据设定的节奏间隔时间来触发音符输出，从而实现对节奏的控制。
同时，为了实现曲目的停止和播放功能，我们需要在软件中加入相应的控制逻辑。
3、存储和播放在软件设计中，我们需要实现将曲目信息存储到AT24C02中以及从AT24C02中读取曲目信息的功能。
基于AT89C51的电子琴设计
基于AT89C51的电子琴设计
姚小飞;张国栋
【期刊名称】《科学与财富》
【年(卷),期】2014(000)011
【摘要】该设计是一种基于AT89C51的简单音乐发生器，利用主控芯片
AT89C51、4*4键盘和数码管、蜂鸣器等实现设计，并用C语言进行按键识别程
序设计和音频脉冲输出程序的设计。
实践应用表明，该设计有一定的应用价值。
【总页数】2页(P113-113,114)
【作者】姚小飞;张国栋
【作者单位】郑州工业应用技术学院，河南新郑451100;郑州工业应用技术学院，河南新郑451100
【正文语种】中文
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重庆三峡学院单片机课程设计报告书学院：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：成绩：制作日期2012年11月29日基于AT89C51单片机的多音阶电子琴的设计重庆三峡学院摘要单片机是电子、计算机及机电专业的一门重要的必修课程。
要求我们掌握单片机的基本组成和工作原理、会变程序的一般编写方法、常用接口电路的软硬件设计方法，具备基本的单片机系统应用与开发能力。
随着科技的快速发展，单片机的应用日益普遍。
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。
本单片机系统设计应用单片机控制技术，用AT89C51单片机为核心控制元件根据本学期所学的单片机知识结合设计了一套单片机控制的电子琴系统。
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。
本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路和编写软件的程序，最后进行软硬件的调试运行。
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，实现高、中、低共21个音符的发音和显示和音乐播放时的控制显示，并且能自动播放程序中编排的音乐。
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。
关键词：单片机、电子琴、AT89C51、独立键盘、目录第 1 章引言......................................................................................................................... 1.1. 1 设计背景 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计目的 (1)1.4 设计思路 (1)第 2 章方案论证 (1)2.1 方案论证 (1)第 3 章硬件系统设计 (2)3.1时钟电路 (2)3.2 复位电路 (3)3.3 原理框图 (3)3. 4 显示部分设计 (3)3.5 按键部分设计 (4)3.6 发音部分设计 (5)第 4 章软件系统设计 (5)4.1 系统分析 (5)4.2 参数计算 (7)4.3 程序设计 (8)第 5 章实验结果 (10)5.1硬件调试 (10)5.2 软件调试 (10)5.3 仿真结果 (10)5.4 结果分析 (11)第 6 章总结 (11)附录一：系统整体电路图 (12)附录二：元器件清单 (12)附录三：源程序代码 (13)参考文献 (19)第一章引言1.1 设计背景随着电子科学技术的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,因此开发本系统希望能够给人们带来更多的生活乐趣。
基于当前市场上的玩具需求量增大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。
单片机技术使我们可以利用软硬件来实现电子琴的功能，从而可以实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。
并且可以进行一定的功能扩展。
鉴于传统电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低So到高DO等11个音，从而也可以通过单片机实现对十个按键的扩展，实现七个音符键的高、中、低21个音调的显示播放和任意音乐的自动播放。
本次设计将十个音键制作成独立键盘，其中七个为音符键，三个为控制键，并用数码管进行显示，使电子琴的功能更加完美。
不但可以实现对按键的显示，而且可以实现对音乐的自动存储和播放，使该设计功能更加完善。
1.2 设计任务1、根据要求，设计以单片机为核心的多音阶电子琴系统，可随意弹奏想要表达的音乐；2、针对要求控制的对象完成程序的编制；3、硬件软件联调，完成题目所要求的功能；4、有高中低三个音阶，并有显示电路。
1.3 设计目的1、通过课程设计，使我们能够深入理解单片机系统的工作原理，接口电路的设计及调试方法，培养综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力；2、使用AT89C51芯片的串口功能，利用独立式键盘和A T89C51单片机以及扬声器实现乐曲的演奏；3、用keil软件进行编程与调试，利用Proteus 7 Professional软件进行绘制硬件电路图且进行仿真。
1.4 设计思路用独立式键盘的7个按键分别对应相应的音符，当按下某一个按键时，产生一个相应音符，操作者按一定的节奏、规律进行输入时，信号经过单片机处理，然后经音频放大后经扬声器输出音频信号，产生乐曲。
本次设计有一个创新，就是预先存放一段音乐程序在芯片内，整个设计既可以作电子琴用又可以作音乐盒用，且带显示功能。
第二章方案论证2.1 方案论证2.1.1总体设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，设置键盘、蜂鸣器等外围器件，另外还用到一些简单器件如：四位数码管，和NPN型三极管及电阻等。
利用按键实现音符和音调的输入；两位的数码管进行被操作的按键显示；用NPN型三极管8550实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器发音。
主控芯片采用AT89S52单片机，它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、应用广泛的特点。
避免了由于元器件种类、个数繁多，而过于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、体积过大等不利因素。
同时具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。
具有经济可行性、技术可行性、实物应用性。
2.1.2单片机选型硬件电路要以单片机作为主控芯片，实现按键输入音符和音调，四位数码管的显示以及低音频功率放大和蜂鸣器发音。
针对本设计的功能和用途，采用AT89C51单片机更好，实现功能完全，性价比较高，更适合本设计。
第三章硬件系统设计3.1 时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。
通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构图2 中X1、C1、C2。
可以根据情况选择6MHz、12MHz或24MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择30pF左右的瓷片电容。
图3-1、时钟电路3.2 复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。
上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。
手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。
其结构如下图。
上电自动复位通过电容C3充电来实现。
手动按键复位是通过按键将电阻R1与VCC 接通来实现。
图3-2、复位电路3.3 原理框图本系统有主控芯片89S52、发音单元、显示模块、按键模块组成。
89S52单片机按键模块发音单元显示模块图3-3、原理框图3.4 显示部分设计3.4.1数码显示方式数码显示有静态显示方式与动态显示方式两种。
工作在静态显示方式时，数码管的位线与电源一直相连，数码管中的二极管均处于通电状态，即在静态工作方式下，显示电路中数码管的位选线是同时选通，而数码管的段选线是独立输入。
工作在动态显示方式时，数码管的位线在扫描控制电路的控制下按设定顺序导通，即电路中的数码管是逐个接通电源，数码管的段选线以并联方式与译码电路联接，即在动态工作方式下，数码管不是同时导通显示而是按照设定顺序分时导通显示。
3.4.2八位数码管的结构本次课程设计的显示电路采用两位数码管进行显示，由于此设计采用的是共阴极的，使用时不加限流电阻。
为了显示字符，要为 LED 显示器段码，除了组成8字形的字符的7段，另加上1个小数点位，共计8段，因此提供给 LED 显示器的显示段码为1个字节。
图3-4、数码管电路3.5 按键部分设计3.5.1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。
本设计采用独立式键盘。
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3-5、独立式键盘电路图3.6 发音部分设计图3-6、扬声器电路图第四章软件系统设计4.1 系统分析4.1.1系统软件的组成（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）功能转移程序：对检测到的按键值进行判断，是琴键则跳转至琴键处理程序，是功能键则跳转至相应的功能程序，我们设计的功能程序有两种，即音色调节功能和自动播放乐曲的功能。
（3）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。
（4）自动播放歌曲程序：检测到按键按下的是自动播放歌曲功能键后执行该程序，电子琴会自动播放事先已经存放的歌曲，歌曲播放完毕之后自动返回至键盘扫描程序，继续等待是否有按键按下。
4.1.2 系统总体功能流程图图4-1、系统总体功能流程图4.2 参数计算4.2.1发音原理若要产生音频脉冲，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AT89C51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。
4.2.2 计算举例例如，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，求中音DO（261Hz）。
T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr ＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr，中音DO的T＝65536－500000/523＝64580。
4.2.3 计算结果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。