单片机课程设计 简易电子琴设计

单片机课程

设计

课程设计名称

专学学

指

级

名

号

师导

课程设计时间

需求分析

1.1课题背景

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。电子科技也在不断的前进，电子技术正在以不同的方式改变着我们

的生活，电子琴设计也是希望给人们带来一些生活的乐趣。电子琴可以应用在很多方面，比

如一些简易的玩具上或手机上。

单片机技术使我们可以利用软硬件实

现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化。

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。

1.2课题设计的任务与主要内容

本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简单的电子琴。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1 6个按键和扬声器。定时器按设置的定时参数产生中断，由于定

时参数不同，就会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。

1.3简易电子琴功能概述

单片机因体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用。

AT89C51单片机设计

微型电子琴的方法，仅需AT89C51最小系统，扩展一组矩阵键盘，再接一组发光 二极管用来指示电子琴的工作状态。

本系统分为两个部分，一个是音乐，另一个就是电子琴。

1. 单片机并行连接4*4矩阵键盘和一位数码管

2. 利用单片机内部定时器T0的定时功能产生音符所对应的音调

3. 经功率放大器后输出至音箱

4. 在弹奏音乐的同时将音符显示与数码管

5. 具备存储在播放所弹奏的音乐的功能

6. 具备示范音乐播放功能

概要设计

2.1硬件系统的组成

嵌入式电路，按键电路，LED 显示电路和三个功能键组成，通过功能键可以 选择播放音乐。（按键一：是否录音；按键二：是否播放；按键三：复位键）

该系统通过电子琴按键随意键入所要表达的音符，作为电平送给主体电路,

中央处理器通过识别，解码输出音符，在扬声器中发出有效的声音。通过这样可 以不断的弹奏音乐。

硬件系统总体框图

晶振产生频率

供电复位电路

AT89C51 中心控制

弹奏或播放音乐

4*4矩阵键盘

LED 灯的显示

扬声器，放大音乐

2.2软件设计流程图

图2 软件设计流程图

2.3工作原理

打开电子琴电源开关后，电子琴默认为弹奏状态（录音LED丁亮表示按键弹奏录音，不亮则普通按键弹奏功能），弹奏/播放显示灯点亮。此时可以进行弹奏音乐，按下矩阵键盘中的任意键，扬声器发相应的音调，数码管显示对应的数字。

按下播放按钮，电子琴处于自动播放状态，弹奏/播放显示灯不亮，就会播放刚才弹走过的音乐，并循环进行播放，如果按下录音按键，将录音灯灭掉，此时播放的音乐改变，播放电子琴内置的音乐，并显示相应音符，循环播放。此时，如

果按下复位键，数码管显示0,清楚录音，此时系统又处于弹奏状态。

本设计存储了二首音乐，可循环播放.（小星星和欢乐颂）

此设计模块实现的功能有 :

1. 把不同的频率也就是节拍的声音输入到放大器，播放弹奏的声音；

2. 在弹奏音乐的同时将音符显示于数码管；

3. 弹奏音乐的时候要将音符输入到数码管；

4. 播放内置储存的音乐时要显示此时播放的音乐音符；

5. 具备存储在播放所弹奏的音乐的功能；

6. 复位功能，模式复位、录音清楚，数码管显示为 3.1.2 AT89C51 单片机相关介绍 1) AT89C51 简介

AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPERO —MFlash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 CMOS 8位 微处理

器，俗称单片机。AT89C51它是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32 个外部双向输入 /输出（ I/O ）端口，同时内含 2 个外中断口， 2 个 1 6位可编程

定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C5何以按照常规方法进行编程，也 可以在线编程。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价

运行环境

3.1 硬件环境

3.1.1 总体设计软件模型

连线：

P 3八7 蜂鸣器

P^O 连接LEDO （模式指示灯：弹奏--亮，播放--不亮）

P2A1 连接LED1和独立开关（录音指示灯：弹奏保存--亮，弹奏不保存

-- 不亮） P3A2 P3A3 独立按键，外部中断控制复位键

独立按键，外部中断播放 / 弹奏切换按键 P1 连接数码管显示 PO

连接矩阵键盘

O 。