基于单片机的电子琴的设计课程设计说明

基于单片机的电子琴的设计课程设计说明

专业工程设计说明书

题目：基于单片机的电子琴设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：测控技术与仪器（卓越）学生姓名：侯雪磊

学号：1100820411

指导教师：陈寿宏

2013 年9 月18 日

随着人们生活水平的提高，对音乐的演唱和演奏成为了生活中一种不错的休闲娱乐方式。小小的电子琴可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受同时能具有音乐盒的播放功能。但是传统音乐盒多是机械型的，体积笨重，发音单调，不能实现批量生产。本文设计的电子琴是以单片机为核心元件，体积小，重量轻，能演奏和旋音乐，功能多，外观效果多彩，使用方便，并具有一定的商业价值、和发展潜力。

基于单片机的电子琴设计以AT89S52单片机作为系统的核心控制部分，通过制作硬件电路和用C语言编写的主控芯片控制程序，并用Keil软件进行编译，然后进行软硬件的调试运行，最终达到设计电路的乐器演奏、点歌、显示功能、LED进行节拍指示。设计中应用中断系统和定时/计数原理控制演奏器发声。可以用它来弹奏和播放乐曲。

特点是设计思路简单、清晰、成本低、实用，可以根据个人意愿改变想要播放的音乐。避免了机械音乐盒体积笨重、发音单调等一系列缺点，使得本设计具有一定的商业价值。

关键词：

电子琴； AT89S52单片机；数码管；LED灯；音调；节拍。

1绪论 (5)

1.1 电子琴的相关知识 (5)

1.2 设计任务要求 (5)

1.3 设计方案简介 (5)

2 设计方案论证 (5)

2.1 控制芯片的选择……………………………………………………………

5

2.2 LED灯电路的选择 (5)

2.3 声音播放电路的选择 (5)

3 系统硬件设计及说明 (6)

3.1 系统组成及总体框图 (6)

3.2 元件简介 (6)

3.2.1 AT89S52 (6)

3.2.2 LM386 (7)

3.2.3 LED数码管……………………………………………………………… 7 3.3

各功能模块原理图 (8)

3.3.1 控制电路的设计 (8)

3.3.2 时钟振荡电路设计 (8)

3.3.3 数码管显示电路设计 (9)

3.3.4 LED显示电路设计 (9)

3.3.5 键盘电路的设计 (9)

3.3.6 声音播放电路的设计 (10)

3.3.7复位电路的设计 (10)

3.4 电路总体构成 (10)

4 系统软件设计 (11)

4.1 音乐相关知识 (11)

4.2 软件程序设计 (11)

4.2.1 主程序流程图 (11)

4.2.2 按键子程序流程图 (12)

4.3程序编写 (14)

4.3.1 程序开头以及参数定义 (14)

4.3.2 延时、定时器初始化程序 (15)

4.3.3 音乐演奏程序 (16)

4.3.4 主程

序 (17)

4.3.5键盘检测程序 (17)

5 组装调试 (21)

5.1 检查硬件连接 (21)

5.2 检查软件 (21)

6 收获、体会 (21)

7 参考文献 (22)

附录 (22)

1 绪论

1.1 电子琴的相关知识

电子琴又称电子键盘，属于电子乐器（区别于电声乐器），发音量可以自由调节。音域较宽，和声丰富，甚至可以演奏出一个管弦乐的的效果，表现力极其丰富。他还可以模仿多种音色，甚至可以弹奏出常规乐器无法发出的声音（如合唱声，风雨声，宇宙声等）。另外电子琴独奏时，还可以随意类似打击乐音响的节拍伴奏，适合于演奏性较强的现代音乐。

1.2设计任务要求

主要研究内容为设计一个多功能电子琴，要求如下：

（1）通过按键能够发出相应的音符并播放产生乐音，实现演奏；

（2）演奏的同时可数字显示当前的音调，利于培养乐感；

（3）可以选定播放固定乐曲自动演奏，演奏时LED进行节拍指示；

（4）在自动演奏和奏乐的过程中按停止键则中断演奏；

（5）可以选择调节音量大或小。

1.3设计方案简介

设计一个基于AT89S52系列单片机的电子琴，利用按键发出相应的音符并播放产生乐音，实现演奏。扬声器发出某个音调，与之相对应的LED亮起和与之相对应的数码管显示当前的音调。使用两个按键，一个用来切换到自动播放歌曲并LED闪烁，另一个在自动演奏和奏乐的过程中按停止键则中断演奏。

2 设计方案论证

2.1控制芯片的选择

方案一：采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能，因此Atmel公司已经停产在市面上已经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。

方案二：采用AT89S52单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到8K，使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。

鉴于上述对比与分析，本设计采用方案二，采用AT89S52作为单片机的控制芯片。

2.2 LED灯电路的选择

方案一：使用LED点阵指示灯显示音乐的节奏和音乐节拍。但是LED点阵使用相对复杂，需要的外围电路多一些。同时编程和控制也是相对复杂一些。

方案二：使用P2口外接八个LED灯和一个上拉电阻，电路简单实用，能够有效完成显示音乐的节奏和音乐节拍，合乎设计的要求的各项指标。对于本次设计的使用其绰绰有余。

综上所述我们选择了方案二。

2.3 声音播放电路的选择

方案一：使用扬声器加LM386构成的电路作为音乐的输出部分，电路相对复杂一些，使用了其他的元器件增加了成本，但是产生的效果十分明显，声音更加细腻婉转，悦耳动听，音调有了变化。提升了设计的水平和质量。