推荐-AT89C52单片机的简易电子琴设计 2 精品
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。
简易智能电子琴的设计
简易智能电子琴的设计摘要：本文介绍了一种基MCU的智能电子风琴的简单设计。
作为本工作主要控制核心的是STC89C52芯片，14个按键、无源扬声器、单片机复位系统等模块构成本作品的核心主控模块。
其中14个按键为2*7矩阵按键形式对应音符高音、中音的1、2、3、4、5、6、7，利用定时器去调节输出的脉冲频率，让蜂鸣器实现高音、中音的1、2、3、4、5、6、7的发音且与此同时让LED发出亮光。
本文其中硬件原理图是用Altium-designer绘制的，软件的编程是通过KeiluVision4对电子琴所编程，再通过proteus绘制仿真图并进行仿真调试，后将准确无误的程序烧录到STC89C52芯片中。
关键词：STC89C52单片机；简易电子琴；矩阵键盘；蜂鸣器第一章总体方案1.1系统设计要求本系统由两个部分构成，一个是自动演奏音乐，另一个手动按键弹奏音乐。
本作品是用C语言对单片机进行编程，使得扬声器能发出14个所需音阶，利用之中的定时器可实现此功能，再将音符所对应的频率存储在程序定义的表中。
具体要求如下:1.能正常演奏和弹奏音乐。
2.14个按键需对应音乐之中高音、中音的1、2、3、4、5、6、7的发音。
3.设置七个红色的LED指示灯，当按键按发声部件发声时需伴随指示灯的变化。
4.按键要按一定顺序摆放，需要与音阶一一对应.5.能自由切换弹奏功能与演奏功能1.2系统总体框图此系统通过14个按键输入所需要的音符，作为电平信号传达给主控核心，主控核心通过辨认，用特定方法将其转换为输出信号，输入至扬声器使其发出目标声音，就此达到能够弹奏不同音符的目的。
本系统主要由电源电路、最小单片机系统、发声模块、LED显示模块和按键模块等所构成，其中用两个按键去实现弹奏和播放功能切换。
上图为此作品系统框架图，主控模块用的是STC89c51最小单片机系统，用9个I/O口作2*7矩阵式按键的接口，用9个I/O口作LED指示灯的接口，扬声器需占用一个I/O口作接收信号作用。
单片机简易电子琴设计
单片机简易电子琴设计摘 要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AT89C51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15个按键和扬声器。
本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，具有一定的实用和参考价值，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。
本文主要是熟悉单片机的功能，设计简易电子琴，由于电子琴要发出不同的音阶，我们利用不同频率模拟不同的音阶。
进行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。
一.设计项目内容与要求以80C51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15个按键和扬声器。
和扬声器。
能通过不同的按键发出要求能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符的声音，并伴有数码管显示不同的音符。
二．硬件电路原理分析2.1 2.1 系统板硬件连线系统板硬件连线系统板硬件连线 系统板硬件连线如图系统板硬件连线如图2-1所示，发生模块，键盘模块，扬声器模块，及LED 显示模块连接如下：显示模块连接如下：1. 1.把把“单片机系统”“单片机系统”区域中的区域中的P1.0端口用导线连接到扬声器上，端口用导线连接到扬声器上，扬声器另一扬声器另一输入端接地；输入端接地；图2-1仿真电路图仿真电路图2. 2.把把“单片机系统“单片机系统“区域中的“区域中的P1.3P1.3－－P1.7P1.7，，P3.5P3.5－－P3.7端口用8芯排线连接到“到“3X53X5行列式键盘”区域中的键盘端口上；行列式键盘”区域中的键盘端口上；3. 3.把“单片机系统”区域中的把“单片机系统”区域中的P02.0P02.0－－P2.3端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a －h 端口上；要求：端口上；要求：P0.0/AD0P0.0/AD0对应着a ，P0.1/AD1对应着b ，……，P0.7/AD7对应着h 。
单片机简易电子琴设计
单片机简易电子琴设计一、任务设计一个基于AT89C51单片机的简易电子琴。
二、设计要求[1] 利用所给键盘的八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另一音调的声音。
[2] 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。
1 引言在电子音乐领域，自从20世纪末期MIDI（乐器数字化接口）推出和逐步规范化后，各种乐器及众多数码音视频产品中采用MIDI技术已逐渐成为一种潮流。
但是当前各厂商的电子琴产品通常使用自己设计的专用音源，并且软硬件均不对外公开，阻碍了MIDI技术的交流。
作者在开发基于MIDI模块的音乐发生器的过程中，进行了用单片机控制通用MIDI音源模块的相关功能制作电子琴的实践，制作出具有8个按键的 MIDI电子琴，该琴支持单音和复音弹奏，单片机以标准的MIDI波特率传送信息，通过串口连接蜂鸣器，从而获得优美的乐音。
1.1电子琴概述键盘乐器，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。
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。
它还可模仿多种音色，甚至可以奏出常规乐器所无法发出的声音（如人声，风雨声等）。
另外，电子琴在独奏时，还可随意配上类似打击乐音响的节拍伴奏，适合于演奏节奏性较强的现代音乐。
另外，电子琴还安装有混响、回声、延长音、震音和颤音等多项功能装置，表达各种情绪时运用自如。
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。
还常作为独奏乐器出现，具有鲜明时代特色。
但电子琴的局限性也十分明显：旋律与和声缺乏音量变化，过于协和、单一；在模仿各类管、弦乐器时，音色还不够逼真，模仿提琴类乐器的音色时，失真度更大，还需要不断改进。
基于AT89C52单片机的简易电子琴设计毕业设计论文
3.1
图3-1电子琴系统原理框图
（1）LCD显示屏
LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，以此来达到控制住每个像素点偏振光出射与否从而达到显示的目的。自然界中的物质有气态、液态、固态三种型态。虽然液体分子质心的排列没有任何规律性，不过如果这些分子是扁形的，那么这些分子的分子指向就有可能具有规律性。因此人们就可以将液态再次细分成好多型态。液体直接称为分子方向没有规律性的液体，如果分子具有方向性的液体，那么就可以称它为为“液态晶体”，简称“液晶”。生活中的电视、手机绝大多数产品都属于液晶产品，因此，液晶对于人们的生活来说并不陌生。液晶是在1888年由奥地利植物学家莱尼茨尔（Reinitzer）发现的，是一种介于固体与液体之间且具有规则性分子排列的有机化合物。
4.2程序设计内容11
5．调试15
5.1 Proteus简介15
5.2 keil简介15
5.3仿真步骤17
6．总结19
基于单片机的简易电子琴设计(C语言编程)_单片机课程设计报告
单片机课程设计报告基于单片机的简易电子琴设计摘要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单片机作为核心控制元件，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：单片机键盘扬声器电子琴AbstractElectronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments. It played an important role in modern music. SCM has powerful control functions and flexible programming characteristics. It has converged with modern people's lives, become an irreplaceable part. The main content is AT89S51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core, with the keyboard, speaker and other core modules. In the main control module has 16 keys and a speaker. The system is steady, its simple hardware circuits, software functions, reliability of control system and high cost performance is its advantages. It also has certain practical and reference value.Key words : SCM keyboard speaker electronic organ目录摘要................................................................................................................................................................ - 1 - Abstract.......................................................................................................................................................... - 2 - 目录.................................................................................................................................................................. - 3 -1 引言.............................................................................................................................................................. - 4 -2 原理图.......................................................................................................................................................... - 5 -2.1 系统板硬件连线.............................................................................................................................. - 6 -3 主要芯片简介.............................................................................................................................................. - 7 -3.1 AT89S51简介................................................................................................................................... - 7 -3.1.1 主要功能特性...................................................................................................................... - 8 -3.1.2 引脚功能.............................................................................................................................. - 8 -3.2 LM386................................................................................................................................................ - 9 -3.2.1 LM386的引脚图................................................................................................................. - 10 -3.2.2 音频放大器电路................................................................................................................ - 10 -3.3 LED数码管..................................................................................................................................... - 11 -4 模块原理.................................................................................................................................................... - 12 -4.1 4X4行列式键盘识别及显示......................................................................................................... - 12 -4.1.1 系统板上硬件连线设计.................................................................................................... - 12 -4.1.2 程序设计内容.................................................................................................................... - 14 -图4-2 行列式键盘电路............................................................................................................... - 14 -4.1.3 I/O并行口直接驱动LED显示 ......................................................................................... - 15 -4.1.4 键盘识别程序............................................................................................................................ - 18 -4.2 音乐产生的方法............................................................................................................................ - 24 -4.2.1 原理.................................................................................................................................... - 24 -4.2.2 程序框图............................................................................................................................ - 26 -4.2.3源程序：............................................................................................................................. - 27 -5 结束语........................................................................................................................................................ - 35 - 致谢.............................................................................................................................................................. - 36 - 参考文献........................................................................................................................................................ - 37 -1 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。
单片机简易电子琴
基于AT89C52单片机的多音阶电子琴设计一、概述单片机（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。
随着社会的发展进步，音乐已经成为了我们生活中很重要的一部分。
电子琴则是一种很常见的键盘乐器，是现代电子科技与音乐结合的产物，在现代音乐中扮演着重要的角色。
单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，早已溶入现代人们的日常生活中，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，设计一个简易电子琴。
二、方案论证2.1系统基本组成本系统以AT80C52为主控核心，与键盘、喇叭等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和喇叭。
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，即可构成一些简单的音乐。
2.2系统基本原理声音的频率范围约是几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线不断地输出高低电平，则在改口线上就能产生一定频率的方波，将该方波接上喇叭就能发出一定频率的声音。
本系统就是按此原理设计，对于AT80C52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。
单片机产生的音频脉冲信号没有足够的驱动能力，因此要在扬声器前加一放大电路，保证扬声器能产生所要实现的音符.图2-1系统结构原理图三、 软件设计本软件设计关键是要实现一种由单片机控制的简单音乐发生器，它由16个音节组成的的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过喇叭将音乐播放出来。
基于STC89C52单片机的电子琴设计与实现_毕业设计(论文)
基于STC89C52单片机的电子琴设计与实现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，如声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。
单片微型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。
微型计算机的出现和大量使用将人类社会带入一个新的时代，单片微型计算机(简称单片机)在其中扮演着十分重要的角色。
虽然它没有常见的PC那样大的体积和重量，不会在办公桌或控制台上占据一个显要的位置，但它就像小小的螺丝钉一样，镶嵌在人们工作、生活中需要计算、控制、测量等智能活动的各个角落。
自20世纪70年代问世以来，单片机以其体积小、可靠性高、控制功能强、使用方便、性能价格比高、容易产品化等特点，在智能仪表、机电一体化、实时控制、分布式多机系统、家用电器等各个领域得到了广泛应用，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起着重要的推动作用，对人们生活质量的提高产生了深刻的影响。
作为21世纪的工科大学生，学好单片机，一方面可以加深对计算机原理和结构的认识，另一方面也为自身在专业上的深入发展构筑了一个很好的平台，在实践过程中熟悉和熟练单片机的使用和开发。
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STC89C52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。
《电子设计》简易电子琴
《电子设计》简易电子琴1、设计任务本次的设计任务是设计一款简易电子琴，其功能是能够通过使用者交互完成播放两个八度声音与音乐的目的。
2、设计方案2.1设计框图本次设计共有两种方案。
第一种方案使用STC89C52RC 单片机。
通过独立按键完成输入，通过扬声器完成声音的输出。
其设计框图如下：图1：方案一硬件框图第二种方案使用STC8G1K08单片机。
通过触摸按键结合单片机ADC 完成输入，通过TC8002功放电路完成声音的输出。
其设计框图如下：图2：方案二硬件框图2.2 各模块设计2.2.1 电源设计（例如）方案一使用的是STC89C52RC 单片机，其工作电压为5V ，通过引脚与5V 外部电源连接即可完成供电。
方案二使用的是STC8G1K08单片机，其工作电压也是5V ，通过TYPEC 接口完成供电。
原理图如下图所示：图3：方案二电源设计2.2.2 输入电路设计方案一与方案二使用两种不同的输入方式。
方案一使用共阴极接法的独立按键与单片机引脚连接，通过单片机检测按键是否被按下完成输入检测。
其原理图如下图所示：图4：方案一输入电路方案二使用触摸检测电路完成输入功能。
使用者接触触摸按键时会改变该电路的电容，使单片机ADC 引脚接收的数据发生改变，进而达到输入功能。
其原理图如下图所示：图5：方案二输入电路2.2.3 扬声器与功放电路两种方案播放声音的设备都是喇叭，但驱动电路不同。
方案一使用的三极管放大电路，其原理图如下图所示：图6：方案一扬声器驱动电路方案二使用功放芯片TC8002完成扬声器的驱动。
该芯片是一颗带关断模式，专为大功率高保真的应用场合所设计的音频功放IC。
它所需外围元件少且在2V~5V的输入电压下即可工作。
它的管脚图如下图所示：图7：TC8002管脚排列图经查看该芯片手册设计的功放电路图如下图所示：图8：功放模块电路图2.2.4 其余电路设计除以上两种模块，还有其余的模块电路如方案一的晶振电路，复位电路，方案二的供电提示电路等。
基于STC89C52的简易电子琴课程设计报告
课程设计(报告)题目基于STC89C52单片机的简易电子琴学院名称指导教师职称班级学号学生姓名2011年 6月 12日摘要:本课程设计简易电子琴的制作基于STC89C52单片机。
利用定时器中断产生不同频率来实现不同音阶，用键盘扫描实现矩阵琴键的识别。
音频处理部分采用LM386进行信号放大，通过蜂鸣器发音。
该简易电子琴可以实现用矩阵琴键弹奏乐曲和播放一段示例音乐的功能。
关键字简易电子琴 STC89C52 LM386 矩阵键盘Abstract:The electronic organ in this paper is based on one Singal Chip Micro-Computer. Witn the timer interrupt,it achieves different scales at different frequencies and achieves identification of the matrix keyboard keys by scaning.In audio processing part,LM386 is used to amplificat the signal, and sounding by buzzer.The simple electronic organ can play music with the matrix keyboard and play a sample of music.Keywords: simple electronic organ ; STC89C52 ; LM386 ; matrix keyboard目录引言 (3)设计方案论证 (4)1、按键模块方案选择 (4)2、音频处理模块方案选择 (4)硬件部分 (4)1、系统结构图 (4)控制模块 (4)2.1 STC89C52简介 (4)主要功能特性 (5)2.2 音频处理模块 (5)2.2.1 LM386简介 (5)2.2.3 蜂鸣器 (7)软件部分 (7)1 音乐产生原理 (7)2 音阶产生方法 (8)3 音乐的节拍 (9)4 矩阵键盘识别 (9)4.1去抖动: (9)4.2被按键识别 (9)4.3键码产生 (9)程序调试与仿真 (10)电路板的制作与调试 (11)实际电路调试 (12)课程设计心得体会 (12)参考文献 (13)附录一：程序清单 (14)附录二：元器件清单 (21)引言电子琴是使用现代科技实现传统器乐功能的典范。
基于STC89C52单片机的简易电子琴(课程设计)
目录1 引言 (2)1.1 目的和意义 (2)1.2 本系统主要研究内容 (2)2. 总体方案论证与设计 (3)2.1主控模块 (3)2.1.3 STC89C52单片机的中断系统 (6)2.1.4 STC89C52单片机的定时/计数器 (6)2.2数码管模块设计 (6)2.2.1 数码管原理介绍 (6)2.2.1 数码管电路设计 (7)2.3键盘模块设计 (8)2.3.1矩阵键盘原理介绍 (8)2.3.2矩阵键盘电路设计 (8)2.4功率放大模块设计 (9)2.4.1LM386内部原理 (9)2.4.2 LM386使用注意事项 (10)3.系统软件设计 (11)3.1系统软件总体设计 (11)3.2定时器产生音乐信号原理 (11)4.系统调试 (13)4.1硬件调试 (13)4.2软件调试 (13)4.3调试结果 (13)5.结论 (15)附录 (17)系统整体原理图 (17)系统PCB设计图 (17)系统源程序 (18)基于单片机的电子琴摘要：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。
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。
本系统是以51系列单片机STC89C52为主控制器，附有矩阵键盘、LED显示管、扬声器组成。
系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。
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：STC89C52，矩阵键盘，LED显示管，扬声器。
1 引言1.1 目的和意义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。
基于STC89C52单片机的简易电子琴系统设计
基于STC89C52单片机的简易电子琴系统设计
王津红
【期刊名称】《《西安职业技术学院学报》》
【年(卷),期】2017(000)004
【摘要】基于单片机的简易电子琴设计.系统以STC89C5 2单片机作为主控单元, 与4＊4矩阵键盘、复位电路、扬声器等组成主控核心模块.利用定时器中断产生不同频率来实现不同音阶, 用键盘扫描实现矩阵琴键的识别.音频处理部分选用LM386进行信号放大, 通过扬声器发音.简易电子琴的功能是用矩阵琴键弹奏乐曲和播放内部存储的音乐.
【总页数】6页(P37-42)
【作者】王津红
【作者单位】西安职业技术学院机电工程系陕西西安710077
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.基于FPGA的简易电子琴设计 [J], 王丽君;李萌
2.一种基于STC89C52单片机的简易智能小车的实现 [J], 汪洋;王少宏;李鑫
3.基于单片机的简易电子琴设计 [J], 李佳琪
4.基于AT89C51的简易电子琴设计与实现 [J], 彭光泽;胡正江;卢涵宇
5.基于文氏桥的八音阶简易电子琴关键技术研究 [J], 毛生; 孙广辉
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滨江学院毕业题目简易电子琴设计声明本人郑重声明：1、持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。
2、本是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。
3、本中除了引文外，所有实验、数据和相关材料均是真实的。
4、本中除引文和致谢的内容外，没有抄袭其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。
5、其他同志对本研究所做的贡献均已在中作了声明并表示了谢意。
作者签名：日期：目录简易电子琴设计张盛杰南京信息工程大学滨江学院09电子信息工程专业，南京 210044摘要：本主要基于AT89C52单片机进行的简易电子琴设计。
通过LCD显示屏、喇叭、键盘等外部器件，使用按键实现各种音调和音符的输入，LCD显示屏进行被操作的按键显示，用放大电路实现低音频信号的功率放大，最后经过调试用喇叭播放相关音乐。
本设计的优点是安全，硬件电路比较简单，操作起来便捷容易上手。
关键词：单片机；电子琴；LCD显示屏1.引言电子技术伴随着现代社会科学技术的快速发展，它已经改变了人们生活的各个方面，电子琴作为一种新型的的键盘乐器是音乐与现代电子科学技术发展相结合的产物，虽然没有其它乐器那么多鲜明的特点，但是它的简单易学已经让它在现代音乐中占到了一个很重要的位置。
而单片机具有强大的编程实现特性和灵活的控制功能，它成为了电子琴中不可替代的重要一部分，本设计的主要任务是用AT89C52单片机作为核心控制元件，设计一个简易电子琴，主要介绍了电子琴硬件系统的组成并对相关软件程序方面做了相关的分析研究和调试。
虽然单片机产生的时间并不是太长，但它的发展速度令人惊讶，它的高水平发展在集成度、可靠性、速度、应用等领域表现的淋漓精致。
随着单片机性能的不断提高，它的应用变得更加广泛，目前它已用于工业控制、机电一体化设备、仪器仪表、信号处理、现代兵器、交通能源、商用设备、医疗设备及家用电器等多个领域。
单片机技术的发展速度非常之快，目前的产品都致力于在各个功能方面进行更加全面的设计研究；在社会消费的需求竞争之下，尽可能地利用单片机的最新技术来研制其应用系统，再利用单片机灵便、性价比高等特点，来确保所设计出来的产品能够具有强大的竞争力和存活力。
在社会活动的各个方面中，始终都有单片机的身影；从简易的到复杂的，各个地点，凡是能看到的地方几乎都有使用单片机的需求。
虽然现在单片机供应的应用已经普及开来了，但还是有许多单片机尚未涉足到的地方，因此，单片机的应用和需求在现在现代社会的运用中还是有发展的。
电子琴在当前的音乐玩具市场上是一个非常好的应用方面。
单片机技术使我们可以利用软硬件开发出电子琴功能，从而实现电子琴的微型化，可以用作教学琴、玩具琴等。
还可以对相关功能作出一些拓展。
参照传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k8”键演奏从低So到高DO等8个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。
2．工作原理声音是周围空气的震动，音调取决于震动的频率，频率越高音调越高。
电子琴按下不同的琴键就会发出不同音调的声音，其实就是产生不同频率的震动。
单片机电子琴就是利用单片机产生不同频率的电压波形，推动扬声器或蜂鸣器来发出不同音调的声音。
假设电子琴有八个音阶，就对应8个不同的频率，频率越高音调就越高。
单片机很容易输出方波信号，那么只要让它产生不同频率的方波就可以了，然后用这个方波信号驱动扬声器就可以了。
单片机的按键可以模拟琴键，按下不同的按键就对应不同的频率的方波，就能发出不同频率的声音。
2.1电子发音原理由于单片机的强大功能，除了在测试控制领域中有着广泛的运用外，还有一些简单而有趣的应用。
比如，驱动单片机可以使蜂鸣器和扬声器发出声音，还可以控制其发出不同的声调，从而连接起来构成一个曲子。
目前，市场上有很多种音乐模块和音乐芯片，可以直接产生各种曲子，但是，这种模块价格比较昂贵，电路结构比较复杂，如果系统中仅需要产生简单的音符或者简单的曲子，可以使用单片机配合扬声器产生需要的音乐效果。
一般来说，单片机不像其他专业乐器那样能奏出多种音色的声音，即不包含相应幅度的谐波频率。
单片机演奏的音乐基本上都是单音频率。
因此单片机演奏音乐比较简单，只需要清楚“音调”和“节拍”。
在这两个当中，音调表示某个音符所表现的频率的高低程度；节拍表示某个音符所表现的时间长久。
音乐播放在本系统中，一般只需按顺序播放音符即可。
用单片机播放音乐的方法如下：（1）复位单片机定时器（2）将乐谱中的各个音符的音调及节拍转换成各个对应的音调和节拍参数 （3）将乐谱中音符的参数做成数据表格存放在存储器中（4）通过程序取出一个音符的相关参数......，如此直到播放完毕最后一个音符，根据需要也可循环不停地播放整个乐曲。
2.1.1音调音调是音乐学中的名词，与平时所说的音高十分相似。
在音乐中标准音高为中音C 上方的A 音，它的频率是 f = 440Hz ，把其它的音和它进行比较。
f 1和f 2为两个不同的音符，如果其中一个音符的频率是另外一个音符的两倍时，即212⨯=ff时，则称f2比f1要高出一个倍频程。
在音乐中音符1（do ）与音符ⅰ之间其中一个的频率正好是另外一个音符频率的两倍，它在音乐学中被称为相差一个八度音。
在一个八度音里，有12个半音。
以1--ⅰ八音区为例。
12个半音是：1--#1，#1--2，2--#2，#2—3，3—4,4--#4,#4—5,5--#5,#5—6,6--#6,#6—7,7--ⅰ。
由于人耳的听觉效果，这12个音节的分度基本上都是以对数关系来划分它们的。
因此，只需要知道这12个音符的音高，也就是它们基本的音乐的频率，就可以根据音符之间的倍频程关系得到其他音符基本的音调频率。
在知道了一个音符的频率后，就可以让单片机发出相应的频率所对应的的振荡信号，从而产生相应的音符声音。
常采用的方法是通过单片机的定时器进行定时中断，在中断服务子程序中将单片机上外界扬声器的I/O 口来回置高电平或置低电平，从而让扬声器发出声音。
为了让单片机发出不同频率音符的声音，只需将定时器预置不同的定时值来实现。
以标准音高A 为例：标准音高A 的频率 f=440Hz,其对应的周期为：us f T 2272/1== （2-1）因此需要在单片机I/O 口输出周期为 T=2272us 的方波脉冲，如图2-1所示图2-1单片机控制音调示意图由上图可知： 单片机输出高电平和低电平信号均为：us T t 11362/== （2-2）也就是说，单片机上定时器的中断触发时间为1136us 。
如果单片机采用定时器工作方式1，它的计数脉冲为振荡器的十二分频信号。
如果外接晶振的振荡器频率为f0,那么定时器的预置初值由下式来显示：fTT Count t 0)(12÷-⨯= （2-3）式中，Count = 216=65536,THL是定时器将要确定的计数初值。
所以定时器的高低计数器的初值为：256)12/(256/0÷⨯-==ft Count TT TH （2-4）256)%12/(256%0ft Count TT TL ⨯-== （2-5）如果单片机外接12MHz 的晶振，则MHz f120=，把t=1136us 和MHz f120=代入上面的两式，随之可以求出标准音高A 在单片机定时器工作方式1下的定时器高低计数器的初值为：FBH TT THA=÷⨯-==256)12/12113665536(256/ （2-6）H TT THA90256)%12/12113665536(256%=⨯-== （2-7）参考以上的求法，我们就可以得出其他音调相应的计数器的预置初值。
在单片机的晶振频率MHz f120=，定时器在工作方式1下定时器计数初值见表2-1表2-1晶振频率MHz f120=定时器在工作方式1下定时器计数初值表2.1.2节拍在一张完整乐谱开头，都有如1=C 44、1=G 43……等等的标识。
这里1=C ，1=G 标识乐谱的曲调，简单的说就是跟音调有关系；这里的44、43用来表示节拍。
对于音符的节拍，以43为例。
它表示乐谱中以四分音符为节拍，每一小节有三拍。
1= G 43的节拍示意图，见图1-2 。
在图中，总共有三拍：1、2为一拍，3、4、5为一拍，6为一拍。
从时长角度看，1、2的时长为四分音的一半，即为八分音符长；3、4的时长为八分音符的一半，即为十六分音符长；5的时长为四分音符的一半，即为八分音符长；6的时长为四分音符长。
图2-2节拍示意图对于一拍的发音时间，如果乐曲没有特殊说明，一般说来，一拍的时长大约为400~450ms 。
如果这里规定一拍的时长为400ms ，那么以四分音符为节拍时，四分音符的时长为400ms ，八分音符的时长为200ms ，十六分音符的时长为100ms 。
从而，在单片机上可采用循环延时的办法来实现控制一个音符唱多长时间。
首先要编写一个精确的基本时长的延时程序，比如说以八分音符的时长为基本延时时间，那么对于一个音符，如果它是四分音符，只需调用四次延时程序，如果它是二分音符，则只需调用八次延时程序，以此类推。
单片机电子琴演奏音乐的方法：步骤一：将乐谱中的每个音符的音调及节拍变换成相应的音调参数和节拍数。
步骤二：将这些参数做成数据表格，存放在存储器中。
步骤三：通过按键调用程序取出一个音符的相关参数，播放该音符。
步骤四：播放完该音符后，等待下一次按键调用程序去取出下一次的音符的相关参数，再播放音符。
对于演奏乐曲，一般将休止符的音调参数设置为FFH ，节拍参数设置为00H 。
2.2设计可行性由于本次设计主要应用在生活相关的教学娱乐当中，所以在设计上要尽量的使其变的简单安全容易操作。
其次，在这次设计可行性上进行分析如下：①技术可行性技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成课程设计的主要问题，硬件、软件能否满足设计者的需要等。
通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。
②经济可行性所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于课程设计是提高我们的动手能力以及资金有限。
因此在经济上必须能够承受，比较理想化的对于我们课程设计来说是不可行的。
通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。
该设计具有以下优点：①可以随意弹奏想要表达的音乐；②制作简单，成本低；③比传统电子琴功能更完善。
2.3 设计指标实现电子琴发声控制系统，要求电路实现如下功能：利用LCD数码管作为显示部件，喇叭作为发声部件，设置8个按键，实现高音、中音、低音的1、2、3、4、5、6、7、8的发音。
并在存储一首歌曲的内容，可以实现自动播放。
用PROTEUS实现的电子琴仿真设计。
①按下音符键可以发出相应的音符②按下音乐播放键可以自动播放预先存在内存中的曲子AT89C52作为本设计的主控芯片，作为大规模集成电路技术发展的产物，它拥有高性能、高速度、简单、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点，也具有编程实现灵活的特性，由于本设计主要用于教学娱乐方面，因此在设计上尽量使其简单易懂。