单片机吉他调音器设计
基于51单片机的节奏训练器的设计
信 号 盐 理 部 分
图 １ 系统 框 图
１ ． ２ 电路 设计 １ ． ２ ． １ 信 号处理 模块
Ｐ
＆ Ｄ
基于５ １ 单 片机 的节 奏训 练器 的设 计
ห้องสมุดไป่ตู้张 彬
（ 达 州职业 技术 学院 。 四川达 州
６ ３ ５ ０ ０ １ ）
摘 要 针对现在主流节奏训练器训练时发 出节奏声这一 问题 ， 使用单片机技术 ， 设计出基于 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２ 型单片机的便 携 、智能音乐节奏训练器。该训练器携带更加方便 ， 能提高学习兴趣和学习效率。 关 键 词 单 片机 ； 节奏训 练 器 ； 信 号处 理
驻 极 体 是 一 种 在充 电后 能 长 久保 持 电极 化 状态 的 电介 质 ， 这 种 电介质 一 般 是 高分 子 聚合 物 。如 图 ３所 示 ， 充 电的驻 极 体 弹性 薄 膜 与金 属铜 板 之 间形 成 了一 个 空气 介 质 电 容 ， 并有 电场 Ｅ ＝ Ｑ ／ Ｃ（ Ｑ为 电容 充 电 电荷 ，Ｃ为 电容 量 ） ；当声 波 作 用 在 驻 极
会 对 练 习者 产 生 提 示 ， 不 能 独 立 地 练 习 ，比较 适 合 初 期 练 习 。
本文探索利用 ５ １ 单 片 机 来 实 现 一款 具 有 如 下 功 能 的 节奏 训练
一 ∞
”
器： 可 以预 先设 定 一 个要 练 习 的节 奏 ， 如 一秒 一 拍 ； 采集练习 者的击掌 ， 并判 断 击 掌是 否 符合 预 先 设定 的 节奏 。这 款 节 奏训 练 器 比主 流 的节 奏 训 练器 更 具便 携 性 ， 并 且 能够 让练 习者 在没 有 任 何提 示 的情 况 下 独 自练 习 ， 对 目前 主 流 的节 奏 训练 器 在节 奏 训练 上的 弱 点具有很 强 的针 对性 ， 学 习效率 高 。
基于单片机音乐演奏系统设计毕业设计
摘要如今，单片机控制音乐播放的例子不胜枚举，音乐演奏系统也广泛的应用，而利用单片机存储音乐，控制播放，弹奏乐曲更为广泛。
它有功能多﹑价格优﹑外围电路简单的特点，不仅很受音乐爱好者及音乐芯片制造商的热衷，而且是一般家庭都能承受得了的经济投入范围之内。
利用单片机发声键盘操作直观简单。
对于初学者来说，是很容易弹奏的。
本设计为基于单片机的音乐演奏系统，设计出一种不仅要使单片机可以播放音乐关键在于还有能够弹奏自己想弹奏的音乐。
本文设计出一种基于STC89C52的简单音乐演奏系统，利用单片机技术、LM386音频功放芯片、4x4键盘、SPEAKER、以及74HC595和LED数码管实现原理图设计到电路板设计开发，并用C51高级语言进行键盘识别程序设计和音频脉冲输出程序的设计。
最终能够实现乐曲演奏和自动播放音乐，并且可以通过LED数码管显示音符和音调的高低。
关键词：STC89C52；音频脉冲；键盘识别；播放音乐AbstractAt present, the examples of microcontroller control music playback is too numerous to enumerate, at the same time,the music performance system is also widely used, make the best use of microcontroller which can store music, control playback, playing music.The advantage of the music performance system contains multiple functions,excellent price,simple peripheral circuit.The features of the music performance system not only popular with music lovers and music chip manufacturers, but also accepted by general family for it price.The keyboard operation is simple under the use of microcontroller.It is easy for beginner to play. The design of music performance system based on microcontroller, it can not only play music but also play the music which we want to.This paper designs a simple music system which is based on STC89C52 which make full use of microcontroller technology, the LM386 audio amplifier chip, 4x4 keyboard, SPEAKER, 74HC595 and LED digital tube.It realizes from schematic design to circuit board design and development, and use C language accomplish keyboard identify program design and audio pulse output program design. Finally the design realizes the music play and auto play music,it can display the high or low of notes and tone through the LED digital tube .Key words: STC89C52; audio pulse; keyboard; play the music目录1 绪论 (1)2 设计概述 (3)2.1主要器件的概述 (3)2.2 设计思想 (3)2.3 功能说明 (3)2.4 电路图说明 (4)3 单片机的介绍 (6)3.1 单片机简介 (6)3.2 单片机的发展 (7)3.3 单片机内部结构 (7)3.4 引脚电路连接及说明 (10)3.5 引脚结合电路的说明 (11)3.6 89C51的展望 (12)3.7 STC89C52与AT89C51的区别 (12)4 硬件电路设计 (13)4.1 单片机的最小系统 (13)4.1.1电源电路 (13)4.1.2 时钟电路 (14)4.1.3 复位电路 (15)4.2 音频功放电路设计 (16)4.2.1 LM386音频功放芯片介绍 (16)4.2.2 LM386引脚图 (16)4.2.3 LM386内部结构 (17)4.2.4音频处理模块电路原理图 (18)4.3 控制电路 (18)4.3.1键盘接口电路 (18)4.3.2 识别按键的方法 (19)4.4 显示电路 (21)4.4.1 74HC595串入并出移位寄存器 (21)4.4.2 LED8段数码管 (22)4.4.3 显示电路 (23)5 系统软件设计 (25)5.1 软件开发环境 (25)5.1.1 keil uvision介绍 (25)5.1.2 keil uvision的功能特点 (25)5.2 流程图 (26)5.3 扬声器发声原理 (27)5.3.1 单片机产生不同频率脉冲信号的原理 (27)5.3.2 单片机产生不同音调的程序设计 (28)5.4 键盘矩阵的设计 (29)5.5 键盘矩阵与不同频率音调发声的结合 (31)5.6 音乐自动演奏和音乐弹奏的转换 (32)5.7 数码管显示程序设计 (32)5.7.1 数码管显示程序设计 (32)5.7.2 数码管数据发送的程序设计 (33)5.7.3 数码管所需要发送的数据程序设计 (33)5.8 音乐自动演奏程序设计 (34)5.8.1 音乐代码库的建立方法 (34)5.8.2 选曲 (34)5.8.3音符的节拍 (35)5.8.4 音乐演奏的程序设计 (35)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录A 英文原文 (41)附录B 汉语翻译 (46)附录C 程序 (50)附录D 原理图 (59)1 绪论现如今，单片机控制音乐播放的例子不胜枚举，音乐演奏系统也广泛的应用，而利用单片机存储音乐，控制播放最为广泛。
基于单片机的音乐发声器的设计(完整版,含程序和电路图)
电子技能课程设计报告书课题名称 音乐发生器的设计姓 名 学 号 091250241 院 系 通信与电子工程学院 专 业 电子科学与技术指导教师2012年 6 月4日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2009级学生电子技能课程设计一、设计任务及要求：本设计采用AT89C51制作简单音乐发生器，通过开关1控制蜂鸣器播放设计的音乐程序，再次按下开关1可切换歌曲，共两首歌曲。
通过开关2控制电路进入花样灯模式，再次按下开关2可切换LED灯闪烁样式，共三种闪烁样式指导教师签名：2012年 6 月 4 日二、指导教师评语：指导教师签名：2012年 6 月4 日三、成绩验收盖章2012年 6 月4 日目录音乐发生器的设计 (1)1 设计目的 (1)2 设计的主要内容和要求 (1)3 整体设计方案 (1)4 硬件电路的设计 (2)4.1 系统总电路及信号流程 (3)4.2 LED显示电路的设计 (3)4.3 时钟振荡电路的设计 (3)5 软件设计 (3)5.1音调、节拍以及编码的确定 (3)5.2 主要程序设计 (4)6 系统仿真 (6)6.1 系统仿真环境及参数设置 (6)6.2系统仿真结果及其分析 (7)6.2.1系统仿真图 (7)6.2.2 花样灯3种花样图 (7)7 使用说明 (9)8 设计总结 (9)参考文献 (10)附件A (11)音乐发生器的设计李熙（湖南城市学院通信与电子工程学院电子科学与技术专业,益阳,413000）1 设计目的本设计是以AT89C51芯片的电路为基础，外部加上放音设备，以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。
用户可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。
对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。
该软、硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值，为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。
基于51单片机的吉他调音器系统设计实物制作
课程设计报告课程名称：吉他调音器控制系统设计--实物制作专业班级：姓名：学号：课设时间：指导教师：批阅时间：成绩：目录绪论 (1)1、总体设计方案 (1)2、核心芯片结构原理介绍 (2)2.1、中央控制器--------S T C90C516R D+ (3)2.2、电机驱动芯片——ULN2003 (5)3、模拟部分介绍 (6)3.1、输入电路 (6)3.2、放大电路 (6)3.3、滤波电路 (8)3.4、整形输出电路 (9)3.5、模拟部分输出波形 (10)3.6、模拟部分实物图 (10)4、软件程序编程语言及开发环境选择 (11)5、琴弦频率测量模块设计 (11)5.1、频率测量方法的选取 (11)5.2、频率测量程序设计说明 (12)5.3、单片机程序流程图 (13)5.4、单片机程序 (13)5.5、单电机实物图 (13)5.6、原件清单 (13)5.7、整体电路图 (13)结论 (14)附录一 (15)附录二 (16)附录三 (21)附录四 (22)拉（普通8051 传统I/O 口）P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口用时，需加上拉电阻。
7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器 / 仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K 程序3 - 5 秒即可完成一片8.EEPROM 功能9.看门狗10.部集成MAX810专用复位电路，外部晶体12M以下时，可省外部复位电路，复位脚可直接接地。
11.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用12.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒13.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART14.工作温度围：0-75℃/-40-+85℃15.封装：LQFP-44,PDIP-40，PLCC-44单片机各引脚功能：（引脚图如图三）XTAL1（19脚）：接外部晶体振荡器的一端。
基于STC89C52RC单片机的吉他调音器系统设计
出音调各异 的声音 ， 弹奏出来 的声音会通过 吉他 的 共 鸣箱得 到增强 ，不压 弦时所弹 出来 的音 称空 弦
音。吉他由琴头 、琴颈 、琴身组成 ， 在琴颈 上从左
至右排列着六 根弦 ， 琴头上有六个调节 弦钮 ， 可分
将琴弦频率调准 。 这种吉他调音器操作简单 、 调音 准确度高 ， 而且推广性高 ，只要对其程序 和硬件 电 路稍作改动就可 以制成其它乐器 的校音器 。
到阻带衰减较慢 ， 因此采用 四阶 巴特沃斯带 通滤波 器来对采集进来的音频信号进行滤波。 ２ ． ４琴 弦频率检测模块设计
２ ． １ 音频采集模块设计
图２ ． ４ 四阶巴特沃斯带通滤波 电路
运放选择 Ｔ Ｉ 产 品中通用 四运放 Ｌ Ｍ３ ２ ４ ，它包 括有两个独立 的 、 高增益 、内部频率补偿的运算放 大器 ，同时具有低功耗 的功能 ， 阶数相对高一些的 带通滤波器 ， 应用起来节省空间。巴特沃斯 带通 滤
波器幅频响应在通带 中具有最平幅度特性 ， 从通带
音频采集电路 有两种 ， 一种是用话筒输入 ， 二 是用线输入。话筒输入时要注意放 大增益 问题 ， 输
入信号 的强弱应适 度 ， 以保证后 面滤波电路 的良好
滤波效果。
电容话 筒是根据 电容值 与两极板 间距 离成反
比的原理制成的 ， 振 动时 ， 电容话筒 的两极间距离 变化 ，当距 离变大 时 ，电容变小 ，使得 电压变大 ， 这时就产生 了电信 号。电容话筒大多需要 电极化 ，
吉他调音器的基本原理是 ， 调 弦器检测待调 弦
的空弦音发声频率 ， 然后将此频率与标准 的频率 比 较 ，控制电机转动 ， 进 而调节琴 弦松 紧度 ， 使其发 出的声音频率靠近标准频率 。 系统设计 总体方 案如
基于51单片机的吉他调音器系统设计--原理设计资料
课程设计报告
课程名称：吉他调音器控制系统设计--方案原理设计专业班级：
姓名：
学号：
课设时间：
指导教师：
批阅时间：
成绩：
目录
1.课题背景及意义 (2)
2.课题用途 (3)
3.课题研究发展方向 (4)
4.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） (4)
4.1 本课题要完成的任务 (4)
4.2 本课题要研究或解决的问题 (4)
4.3 拟采用的研究手段 (4)
4.4 课题总体设计思路 (5)
4.4.1 音频采集电路 (5)
4.4.2 放大电路 (5)
4.4.3 滤波电路 (6)
4.4.4 整形电路 (6)
4.4.5 处理器 (7)
4.4.6 电机控制 (7)
4.4.7 整体电路图 (7)
5.软件程序设计方案选择 (7)
6.结论 (8)
附录一 (9)
附录二 (10)
附录三 (11)
沈阳工业大学本科生实验报告（适用理、工专业）
图二
吉他的信号输出，通常其输出的幅度较小，需要用放大器将微弱的信号放
（电路图如图三所示）
图三
滤波电路
滤波的目的主要有两个，一个是对有用信号进行放大，另一个就是对无用信
图四
由于处理器采用的是对方波信号的测量，以计算出当前信号的频率，
输入到处理器之前需要将正弦信号转换成方波信号。
（电路图如图五所示）
图五
附录一
附录二
10。
基于单片机的电子较音器设计
自动电子校音器：用半导体、集成电路等装备的现代仪器，能发出要求的音高，也能显示乐器发音的音高[3]。这种仪器正逐渐被推广使用。自动校音器的广泛应用依赖于单片机在校音器中的应用，单片机电子校音器的应用推动了整个电子校音器行业的发展，是电子校音器更加的智能化，更加的精确。
Candidate：
Specialty：Measurement-Control Technology
and Instrumentation
Class：08-2
Supervisor：AssociateProf.Qu Guibo
Heilongjiang Institute of Technology
2012-06·Harbin
摘
目前市面上现有的乐器校音器有很多种，传统校音器只能使乐器的音调精确到一定范围，在很大程度上还依赖乐师的听力和判断，这对于广大的乐器初学者是极其不方便的。基于单片机的电子校音器设计正是为了克服传统校音器的各种缺点而设计的，并且其使用方法可以为广大的乐器初学者所掌握，对乐器的学习提供进阶的辅助，并可以为多种乐器如吉他、小提琴、琵琶等需要经常校音的乐器校音，便于随身携带，有助于培养音乐爱好者们的乐感和听力，从而在音乐学习过程中事半功倍。
4、根据软件方案进行项目的软件流程图设计，软件源代码的编写、调试；
5、软硬件联合调试。
1.5
1、技术要求：
（1）完成接收乐器发出音调的信号采集；
（2）实现滤波器对音调中谐波的过滤；
吉他校音器的设计与制作 (1)
2012年北京市职业院校技能大赛“电子产品设计及制作（FPGA）”项目竞赛试题题目: 吉他调音器的设计与制作一、任务按赛题要求，利用所发的技术资料、元器件及器材完成吉他调音器的设计、装调和技术文件撰写任务；进行FPGA的顶层软件设计，完成吉他调音器的规定功能。
1．根据所给资料分析吉他调音器的工作原理和功能要求。
2．根据赛题所给的吉他调音器原理图和印刷线路板约束条件，利用Protel-DXP或Altium 软件绘制吉他调音器的印刷线路板图。
3．完成组委会提供的印刷线路板焊接任务。
4．利用组委会提供的机箱完成简单的结构设计，包括开关、变压器、电路板、插座的安装及机内走线的规划。
5．完成吉他调音器整机的安装与调试，使其达到规定的技术指标。
6．完成FPGA顶层软件的设计，使其达到规定的功能要求。
7．编写设计文件：包括电路原理图、印刷线路板图、程序结构说明和程序清单。
8．编写工艺文件：包括工艺流程图、元器件清单、电气安装连接图(表)、调试工作单、仪器仪表明细表和使用说明书。
二、功能要求与技术指标1．原理说明吉他，又叫六弦琴，是被人们广泛喜爱的一种乐器。
吉他由琴头、琴颈、琴身组成，在琴颈上从左至右排列着六根弦，最左边叫6弦，最右边叫1弦。
在琴头上有6个弦钮，可分别调节6跟弦的松紧，弦的松紧程度决定了弦的振动频率，也就决定了吉他的音准。
音准是吉他调节的核心问题，一把吉他只有音准了才能弹出美妙的音乐。
吉他的调音需要有一定经验的吉他手才能完成。
吉他调音器通过检测吉他弦发音的频率来指示调音的过程，可以让非专业人员也能调出很高的音准。
按照国际标准，吉他各弦空弦时应调节的具体频率是：1弦：330HZ2弦：247HZ3弦：196HZ4弦：147HZ5弦：110HZ6弦：82HZ 注：空弦是指板上不按任何品上的音吉他拾音器可以安装在吉他音孔上，检测琴弦的振动频率，其输出信号经放大后，经过A/D转换进入FPGA，由FPGA检出频率后在数码管上显示。
基于STC单片机的简易数字调音器设计
1 系统方案与设计思路
本设计硬件部分主要由声音采集与放大模块、单片机分 析比较控制模块、LCD1602 液晶显示模块和电源模块组成。 声音采集与放大模块由麦克风、电阻、电容以及 LM324 运 算放大器组成。通过电容滤直流信号，运算放大器改变并放
大波形，产生规律的方波以便测量。单片机分析比较控制模 块中，STC15 单片机通过计算测量输入的方波信号得出频率， 并将其与标准音准频率对比，实现调音功能。LCD1602 液晶 显示模块中，通过单片机控制与信号输出，在液晶屏上显示 字符，告知用户音准。软件部分通过 Keil uVision4 编程烧录 单片机，验证设计的可靠性。
基于单片机控制的无弦吉他的设计
基于单片机控制的无弦吉他的设计【摘要】对射式光电传感器发出的射线经手遮挡后，传感器会发出低电平，此信号送人单片机，单片机经程序控制发出一定频率的电信号，此信号再经放大电路发出吉他声音，本文介绍基于此原理设计制作无弦吉他的过程。
【关键词】光电传感器；无弦吉他；单片机1.引言现在市场上流行吉他有木吉他与电吉他，木吉他发声原理是靠琴弦产生共振，振动波再与共鸣箱作用发出声音；电吉他弦震动，经过磁生电，电信号放大，再经发声电路发出声音；近几年，随着音乐的发展，人们对音乐的要求也越来越高，传统的发声设备已无法满足人们的听觉感受。
故设计一种无弦吉也就是没有琴弦的吉他，此吉他完全是通过传感器产生高低电平来激励内置单片机，单片机产生的信号通过放大电路给扬声器，从而发出声音。
声音的音量可以自行控制，音域宽，和声丰富，甚至可以奏出常规乐器无法演奏的声音（如合唱声，风雨声），这完全取决于单片机源程序中音色的频率。
本制作可用于科普演示，也可以作为儿童的玩具，增加人们的兴趣，具有制作简单、成本低廉等优点。
2.硬件电路设计2.1 信号采集电路信号采集电路包括对射式光电传感器、单片机、74ls30、74ls04。
光电传感器主要组成部分是光敏电阻，其阻值随光照度变化而变化[1]，信号线输出的电压值也随之改变，经测量可知，无障碍阻挡射线时传感器信号线输出4.5v左右的电压，射线被阻挡时电压为0.5v左右，传感器接收端正极和信号线间连接1k 的电阻，起到限流作用，信号线直接连单片机I/O口，CMOS单片机电平临界值为VIHmin=3.5v，VILmax=1.5v[2]，输入电压高于3.5v时为高电平，低于1.5v 时为低电平，因此当射线被阻挡时对应的I/O口输入为低电平，否则为高电平，这样当手挡住射线时I/O口由高电平变为低电平，实现信号的采集；6个传感器的信号线分别与P2.0～P2.5六个I/O口相连，传感器发出的射线对应吉他的六根弦，接收端与发射端交错排列以防止相邻射线干扰（见图1）；信号线另接74ls30八输入与非门，再经74ls04非门和P3.2口相连，作有信号变化时的总判断（见图2，K1～K6接信号线）。
单片机课程设计电子音调发生器
单片机课程设计实验报告电子音调发生器姓名：日期：2009年6月29日星期一目录（一）实验目的 (1)（二）设计任务及要求 (2)（三）工作原理及设计思路 (2)（四）实现功能设计 (2)（五）软件设计 (3)（六）电路设计 (35)（七）调试 (36)（八）实验体会 (37)（一）实验目的1．了解计算机发声原理。
2．熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。
（二）设计任务及要求利用实验平台上的开关k0-k7和蜂鸣器设计电子音调发生器，要求：1．利用实验平台上开关k0-k7进行音调选择，即拨动不同的开关产生不同的音调，依次拨动K0~K7，蜂鸣器发出1234567i八个音调。
2．编写2支歌曲，并可进行选择播放。
（三）工作原理及设计思路音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系如表1所示。
要产生音频方波，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。
利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出方波的I/0反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在I/O脚得到此频率的方波。
在ZKS-03实验仪上，产生方波的I/O脚选用P1.7，通过跳线选择器JP1将单片机的P1.7与蜂鸣器的驱动电路相连。
这样P1.7输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。
另外，音乐的节拍是由延时实现的，如果1拍为0.4秒，1/4拍是0.1秒。
只要设定延时时间，就可求得节拍的时间。
延时作为基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍，每个音节相应的定时器初值X可按下法计算：（1/2）*(1/f)=(12/fose)*(216-x)即x=216-(fose/24f)其中f:音调频率，当晶振fose=11.0592MHz时，音节“1”相应的定时器初值为x,则可得x=63777D=F921H 其它的可同样求得。
（四）实现功能设计实现两个主要功能：电子琴与音乐播放；一个辅助功能：在液晶上显示相关信息。
最终10[1][1].王广德xiu---基于单片机的智能乐器校音器的设计 (2)
![最终10[1][1].王广德xiu---基于单片机的智能乐器校音器的设计 (2)](https://img.taocdn.com/s3/m/f29b888c02d276a200292eb0.png)
基于单片机的智能乐器校音器的设计王广德1，许德成，刘洪波，黄涛（吉林师范大学信息技术学院吉林四平 136000）摘要：为了提高乐器调音、定音的速度和准确度，设计了便携式电子校音器。
文中介绍了基于单片机的电子乐器校音器的设计方法。
主要阐述了信号采集、放大和显示电路的构成和软件设计思路。
利用单片机的数据处理功能，实现对乐器所发音阶频率的智能测量和基准音频比较，通过LCD12864显示相应的频率值和音分差，从而为人工调谐提供依据。
装置具有测量准确、方便易用等优点，有很好的推广价值。
关键词：校音器；单片机；音阶；智能1.引言乐音的质量取决于乐音的声学频率准确与否，但由于乐器本身所具有的物理特性，长期使用或周围环境因素的影响，其发音频率会产生相应的偏差，这就要求定期对乐器进行乐音的校正。
目前，我国家庭教育和学校教育十分重视素质教育，随着经济的发展，各种乐器进入家庭非常普遍，所以乐器的校音需求越来越大。
普遍使用的校音方法是用音叉或需要提供标准音，由经验丰富的校音师通过比较两个音阶的差别进行调校[1]。
这种方式对校音师要求较高且不易于推广。
因此研制能够自动测量和分析乐器发音频率的智能电子校音器具有现实意义。
2.校音器基本原理设计思路是通过硬件电路实现对乐器每个音符发音频率的测量，并利用微处理器对采集的信号进行处理后与基准音频进行比较，实质是对基音频率的检测和分析[2]。
根据这种想法设计的校音器主要包括信号的采集、整形放大、采样A/D转换、单片机处理及显示等部分。
利用单片机实现信号处理及人机交换界面。
系统组成如图1所示。
声音信号拾音器信号放大采样A/D转换调谐显示检测基波和音分差FFT变换图1 校音器系统组成框图将乐器发出的某音符的单音信息通过拾音器采集，转化为电信号，然后进行放大处理，并将信号进行A/D转换，使其转化为数字信号。
利用单片机进行数据的处理，主要包括通过傅里叶变换完成时域到频域的转换，滤除高次谐波和噪声，测量基波频率等，并把频率的误差转换为音乐上所用的音分的误差。
单片机课程设计音乐演奏器的设计
1摘要本文是应用MCS-51单片机原理和控制理论设计音乐演奏控制器的硬件电路，并利用汇编语言进行程序设计。
通过控制单片机内部的定时器来产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音调的音乐，再利用延迟来控制发音时间的长短。
把乐谱转化成相应的定时常数就可以从发音设备中演奏出悦耳动听的音乐。
的定时常数就可以从发音设备中演奏出悦耳动听的音乐。
这种控制电路结构简单，可*性高性高,,应用性强；软件程序适应范围广，对于不同的音乐只需要改变相应的定时常数即可。
对单片机和音乐爱好者有一定的借鉴价值片机和音乐爱好者有一定的借鉴价值目录1 1 设计目的设计目的..................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 33 2 2 硬件电路设计及描述硬件电路设计及描述................................................................................................................. ................................................................................................................ 33 2.1 2.1 确定元器件的型号及参数确定元器件的型号及参数............................................................................................. ............................................................................................ 33 2.1.1 AT89C51单片机简介.......................................................................................... ......................................................................................... 33 2.1.2 89C51的定时的定时//计数器........................................................................................ ....................................................................................... 55 2.1.3 80C51的中断系统.............................................................................................. ............................................................................................. 77 2.1.4 2.1.4 蜂鸣器的介绍蜂鸣器的介绍................................................................................................... .................................................................................................. 110 2.1.5 DIP 2.1.5 DIP 双列直插式封装双列直插式封装....................................................................................... ...................................................................................... 110 2.1.6 2.1.6 三极管三极管.............................................................................................................. .............................................................................................................. 11 11 2.2 2.2 工作原理及原理图工作原理及原理图....................................................................................................... ...................................................................................................... 11 11 2.3 2.3 列出元器件单列出元器件单............................................................................................................... .............................................................................................................. 112 3 3 软件设计软件设计..................................................................................................................................... . (1)12 3.1演奏原理.......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 112 3.1.1如何产生音乐频率.............................................................................................. ............................................................................................. 112 3.1.2 3.1.2 如何产生节拍如何产生节拍................................................................................................... .................................................................................................. 113 3.1.3 3.1.3 歌谱歌谱................................................................................................................... .................................................................................................................. 114 3.1.4 建立步骤建立步骤............................................................................................................. ............................................................................................................ 114 3.2程序设计.......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 114 3.2.1程序流程图.......................................................................................................... ......................................................................................................... 114 3.2.3 程序程序.................................................................................................................... .................................................................................................................... 116 4参考文献...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 118 设计体会......................................................................................................................................... .. (119)1 1 设计目的设计目的利用单片机做演奏一首生日快乐歌，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，经放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音，通过软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍。
用单片机实现电子音乐曲调
功能扩展：用单片机实现电子音乐曲调一、程序功能用keil编制c程序，利用P0输出不同频率的脉冲，产生方波，通过扬声器发出不同频率音调。
二、音调、节拍以及编码的确定方法一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能像电子琴那样能奏出多种音色的声音。
因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和节拍表示一个音符唱多长的时间。
1、音调的确定1）要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。
利用定时器计时这半个周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。
2）利用A T89C51的内部定时器使其工作在计数器模式下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。
此外结束符和休止符可以分别用代码00H和FFH来表示，若查表结果为00H，则表示曲子终了；若查表结果为FFH，则产生相应的停顿效果。
3）计数脉冲值与频率的关系公式如下：N=Fi÷2÷FrN：计算值；Fi：内部计时一次为1us，故其频率为1MHz；4）其计数值的求法如下：T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr例如：设K=65536，F=1000000=Fi=1MHz，球低音DO（261Hz）。
中音DO（523Hz）。
高音的DO（1046Hz）的计算值T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr=65536-1000000÷2÷Fr=65536-500000/Fr低音DO的T=65536-500000/262=63627低音DO的T=65536-500000/523=64580低音DO的T=65536-500000/1047=650595）C调各音符频率与计数值T的对照表如表4.1所示。
表4.1 C调各音符频率与计数值T的对照表低音频率T 参数中音频率T 参数高音频率T 参数Do 262 1908 229 Do 523 956 115 Do 1046 57 57 Do﹟277 1805 217 Do﹟554 903 108 Do﹟1109 54 54 Re 294 1701 204 Re 587 852 102 Re 1175 51 51 Re﹟311 1608 193 Re﹟622 804 97 Re﹟1245 48 48 Mi 330 1515 182 Mi 659 759 91 Mi 1318 45 45 Fa 349 1433 172 Fa 698 716 86 Fa 1397 43 43 Fa﹟370 1351 162 Fa﹟740 676 81 Fa﹟1480 41 41 So 392 1276 153 So 784 638 77 So 1568 38 38 So﹟415 1205 145 So﹟831 602 72 So﹟1661 36 36 La 440 1136 136 La 880 568 68 La 1760 34 34 La﹟464 1078 129 La﹟932 536 64 La﹟1865 32 32Si 494 1012 121 Si 988 506 61 Si 1976 30 302、节拍的确定对于单片机来说，产生不同频率的脉冲是非常方便的，利用单片机的定时/计数器来产生这样的方波频率信号。
基于51单片机的吉他调音器系统设计实物制作
课程设计报告课程名称：吉他调音器控制系统设计--实物制作专业班级：姓名：学号：课设时间：指导教师：批阅时间：成绩：目录绪论 (1)1、总体设计方案 (1)2、核心芯片结构原理介绍 (2)2.1、中央控制器--------S T C90C516R D+ (3)2.2、电机驱动芯片——ULN2003 (5)3、模拟部分介绍 (6)3.1、输入电路 (6)3.2、放大电路 (6)3.3、滤波电路 (8)3.4、整形输出电路 (9)3.5、模拟部分输出波形 (10)3.6、模拟部分实物图 (10)4、软件程序编程语言及开发环境选择 (11)5、琴弦频率测量模块设计 (11)5.1、频率测量方法的选取 (11)5.2、频率测量程序设计说明 (12)5.3、单片机程序流程图 (13)5.4、单片机程序 (13)5.5、单电机实物图 (13)5.6、原件清单 (13)5.7、整体电路图 (13)结论 (14)附录一 (15)附录二 (16)附录三 (21)附录四 (22)拉（普通8051 传统I/O 口）P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口用时，需加上拉电阻。
7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器 / 仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K 程序3 - 5 秒即可完成一片8.EEPROM 功能9.看门狗10.部集成MAX810专用复位电路，外部晶体12M以下时，可省外部复位电路，复位脚可直接接地。
11.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用12.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒13.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART14.工作温度围：0-75℃/-40-+85℃15.封装：LQFP-44,PDIP-40，PLCC-44单片机各引脚功能：（引脚图如图三）XTAL1（19脚）：接外部晶体振荡器的一端。
单片机课程设计—电子音调发生器
一、设计要求1. 利用开关K0~K7及蜂鸣器、数码管设计电子音调发生器，通过单片机P1.7输出不同频率的脉冲信号驱动蜂鸣器发出不同频率的音调。
拨动开关K0~K7，蜂鸣器依次发出1234567i 音调；2. 编程实现两首音乐，并可进行选择播放；3. 编写程序实现当拨打开关时，数码管显示当前音符。
二、设计目的1. 了解计算机发声原理；2. 熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。
三、设计原理1. 音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系如表（1）所示。
要产生音频方波，只要计算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。
利用计时器及时此半周期，每当计时到后就将输出方波的I/O （P1.7）反相，然后重复及时此半周期时间再对I/O 反相，就可在P1.7脚得到此频率的方波。
将P1.7经过驱动电路与蜂鸣器相连，随着P1.7口输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。
2. 音乐的节拍是由延时实现的，如果1拍的时间为0.4秒，1/4拍是0.1秒。
只要设定延时时间，就可得到节拍的时间。
延时实现基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍。
3. 每个音节相应的定时器初值计算公式见公式（1）；161112()2f 2X fosc *=*-, 即：16242fosc X f=-* (1)其中，f 是音调频率，当晶振fosc=11.0592MHz 时，音节“1”相应的定时器初值为x ，则可得到x=63777D=F921H ，其它的可同样得到。
表（1） 音节与频率的关系音调 频率(Hz) X(HEX) 音调 频率(Hz) X(HEX) 1 262 F921 5 392 FB68 2 294 F9E1 6 440 FBE9 3 330 FA8C 7 494 FC5B 4 349 FAD8 i 523 FC8F四、硬件电路设计及描述图1为实物连接图。
图1 实物连接图电路连接描述：在实验仪上，P1.7口通过跳线与蜂鸣器的驱动电路相连，分别通过跳线连接P3.0和P3.1，从而可实现串口通信，开关K0-K3分别和引脚P1.2-P1.5相连，K4-K7分别和引脚P3.2-P3.5相连，开关置1为初始值。
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等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 图 4.3 所示为单片机复位电路
VCC
C3
R2
10uF 10k
U1
19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
29 30 31
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
5.1 播放原理...............................................7 5.2 音调和节拍编码.........................................7 5.3 编程..................................................8 5.4 程序...................................................9 5.5 Keil uV2 仿真.........................................12
蜂鸣器即可播放音乐。
VCC
C1 30p C2 3C03p 10uF
X1 12MHz
U1 19 XTAL1
18 XTAL2
9 RST R2
10k
29 30 31
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
6.样 机 ........................................13 7.总 结 ........................................13
2
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1.单片机概述
51 单片机是对目前所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称。该系列 单片机的始祖是 Intel 的 8031 单片机,后来随着 Flash rom 技术的发展，8031 单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的 8 位单片机之一，其代表型号 是 ATMEL 公司的 AT89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都 有 51 系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。 51 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是 52 系列的单片机一般不具备自编程能力。
3
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·32 条 I/O 口线·111 条指令，大部分为单字节指令 ·21 个专用寄存器 ·2 个可编程定时/计数器·5 个中断源，2 个优先级（52 有 6 个） ·一个全双工串行通信口 ·外部数据存储器寻址空间为 64kB ·外部程序存储器寻址空间为 64kB ·逻辑操作位寻址功能·双列直插 40PinDIP 封装 ·单一+5V 电源供电 CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄 存器； RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示 的数据； ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格； I/O 口：四个 8 位并行 I/O 口，既可用作输入，也可用作输出； T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式； 五个中断源的中断控制系统； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频 率为 12M。
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
5
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和电脑的 CPU 概念.不然不稳定.
接地的话数字电路弄的来乱一点也无所谓.看板子上有没有模拟电路.接地 方式也是不固定的.一般串联式接地.从小信号到大信号依次接.然后小信号连到 电源处.有变压器就连到变压器旁.数模地分开.分别拉到电源处. 不可形成回路.
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
10 11 12 13 14 15 16 17
图 4.3 复位电路
5.软件设计
5.1 播放原理
声音的频谱范围通常约为几十到几千赫兹，通过程序控制单片机的 I／O 口可输出不同频率的矩形波。当该矩形波的频率位于声音频谱范围内时， 在单片机的 I／O 口接上喇叭就能发出声音。然后利用延时程序控制矩形波的高、 低电平持续时间，即改变矩形波的频率，即可产生不同的音调，从而发出不同的 声音，再让矩形波输出的长短对应节拍，就可以实现单片机对音乐的演奏。
当前常用的 51 系列单片机主要产品有： *Intel 的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52 等； *ATMEL 的：89C51、89C52、89C2051 等； *Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon) 单片机，由 cpu，片内 rom（只读存储器相当于电脑硬盘用于存放编程好的 数据，一些较老的芯片不带片内 rom）ram（动态存储器，相当于电脑内存，用 于存放一些临时数据，负责在 rom 与 cpu 之间相互沟通），片内定时（计数器）， 波特率发生器（用于在单片机与电脑，单片机于单片机等外设之间传递数据）等 组成，广泛用于家电，机电等电器的控制部分，他相当于一部微型电脑，常见的 型号有 51 内核的 80c51，89c51，89s51，89c52，以及一些国产的像 89e516 等， avr（性能优于 51 单片机，很多带有 A/D 转换等较高级的片内外设）的 ATtiny13A， ATtiny48，AT90CAN128 等， 单片机的工作过程 编程人员将编好的程序写入单片机 rom 内，单片机上电后 cpu 会逐一执行 rom 内写好的程序，然后按照程序指令驱动相关电路进行工作。 单片机编程 通常使用 c 语言或汇编语言进行编程。 主要功能 ·8 位 CPU·4kbytes 程序存储器(ROM) (52 为 8K) ·256bytes 的数据存储器(RAM) （52 有 384bytes 的 RAM）
这个是由于晶振与单片机的脚 XTAL0 和脚 XTAL1 构成的振荡电路中会产生偕 波(也就是不希看存在的其他频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电 路的时钟振荡器的稳定性.
图 4.2 所示是单片机晶振电路
C1
30p
U1
X1
19 XTAL1
C2
12MHz
18 XTAL2
30p
9 RST
29 30 31
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开发的初期对设计进行仿真无疑是一种提高效率和降低成本的好办法，但是仿真 毕竟有一定的局限性，要实践起来可能会碰到一些问题。为此，本文通过 Proteus 软件对用 AT89S52 单片机播放音乐进行了仿真，指出了实际制作过程中需要注意 的地方。
4.硬件电路设计
1） 仿真软件 Proteus 简介 Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的电路分析实物仿真系统，可仿
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
2.创新目标
利用 AT89C51 单片机制作一个音乐播放器播放一首音乐。希望通过这次的创新实践， 一方面可以加深我对单片机的了解，提升自己的专业知识和技能。另一方面可以开发自己的 思维，提高自身的创新能力。
3.创新实践任务和要求
播放音乐最简单的方法就是采用专用音乐芯片，该方法的缺点是音乐芯片只 能一次性烧录，播放的内容不可变。而采用单片机播放音乐则能克服这一缺点， 其播放的内容以及歌曲的数量都可以随时修改。同时，使用软件 Proteus 在产品
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
10 11 12 13 14 15 16 17
R1 10k
Q1 PNP
LS1 SPEAKER
图 4.1 为单片机音乐播放器原理图 a)晶振电路 电容大小没有固定值.一般二三十 p.晶振是给单片机提供工作信号脉冲的. 这个脉冲就是单片机的工作速度.比如 12M 晶振.单片机工作速度就是每秒 12M.