基于单片机的简易电子琴课程设计报告
基于51单片机的16键电子琴课程设计报告.docx
基于51单片机的16键电子琴课程设计报告.docx
本课程设计旨在设计一款基于51单片机的16键电子琴，利用该电子琴进行乐器演奏
练习。
课程设计的目标是通过51单片机的控制，使乐器的按键实现发声功能，即在按下按
键后，将发出相应的音调，且声音质量较为清晰、拒绝杂音；同时，设计外设及程序使乐
器美观并能在一定程度上体现主人的个性操作习惯，体现出一定程度上的可定制性和稳定性。
课程设计使用MCS-51单片机作为核心芯片，搭建计算机与电子琴模块之间的桥梁，
通过控制要求，配备8位延时定时器、8位计数器/比较器和定时/计数器模块的硬件模块，通过定时/计数器去控制音色的发声数量，再加以PCB板设计，完成各模块的焊接、网络
接线，通过连接各功能模块，实现51单片机控制芯片，实现程序控制电子琴的具体功能。
最后，课程设计尝试完成女声、爵士电子琴等曲目，通过实验，充分验证设计的可行性，并发现一些在设计过程中的不足，如欠缺外设模块，无法实现一些特殊功能等，给出
相应的改善思路，以供设计实现。
在设计过程中，综合运用硬件电路设计、程序设计思维，构建整个系统的总体构架，
实现相应的电子琴演奏功能，使得本次课程设计取得了一定的成果。
51单片机设计电子琴报告含代码
电子琴设计报告一、实验目的1.更深刻的了解、学习8051单片机的发声原理，利用定时器可以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，就会发出不同的音调。
2.其次，定时器按设置的定时参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一次反转发出脉冲高电平，由于定时参数不同，所以发出不同频率的脉冲。
3.进一步熟悉定时器的编程方法和定时初值的计算，进一步熟悉键盘扫描电路的工作原理和编程方法，了解单片机芯片的接口技术。
二、实验要求1.能够通过键盘演奏音符。
2.能够保存演奏的音乐，并实现回放。
3.有音调调整功能（如：C调，G调）。
4.自由发挥其他功能。
5.要求有单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。
三、实验基本原理简易电子琴有主控、蜂鸣器、键盘输入、电源四部分组成。
主控部分以AT89S52 为核心，用C 语言编程，充分运用AT89S52 的8k字节闪烁可编程可擦除只读存储器及其丰富的I/O 口，实现了对键盘数据的采集，和对蜂鸣器声音的控制；键盘输入部分采用4×4的键盘键盘输入，可以实现多个音调；供电部分可对整个电路进行供电。
经测试，整机基本实现预计功能，可以实现键盘演奏音符、调整音调、保存并回放的功能。
四、实验设计分析根据实验所要求实现的功能设计实现该项实验设计的软件电路及硬件电路。
五、实验要求实现A.电路设计1. 整体设计计划利用AT89S52 单片机的功能结合C 语言编程，实现电子琴播放音符等的简单功能，然后结合AT89S52 单片机的控制功能，利用蜂鸣器将输入表达出来，结合程序编制过程中，对各个I/O 的利用设置了键盘的扫描读入，结合电子琴需要多键位的现实，加入了4×4 键盘输入，达到了预期的效果。
2.分块设计1.控制模块AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含有8kb的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。
简易电子琴实验报告
简易电子琴实验报告引言：本实验旨在设计和制作一台基于微控制器的简易电子琴，通过按下不同键盘上的按键产生不同音调，从而实现音乐的演奏。
电子琴采用的主要器件为微控制器、音频发声模块以及按键电路。
一、实验目的1.学习和理解数字音乐技术的基本原理；2.掌握微控制器的编程方法和音频发声的实现技术；3.熟悉电子琴的工作原理和设计过程。
二、实验器材1. 单片机：Arduino Uno；2.音频发声模块；3.面包板；4.按键；5.电阻、电容等元件；6.连线和连接器。
三、实验步骤1. 将Arduino Uno连接至音频发声模块，确保连接正确并稳定。
2.在面包板上连接按键电路，将按键与单片机的引脚相连。
3. 编写Arduino Uno的程序，实现按键按下时的音调发声。
4.上电，并测试按键是否能够产生正确的音调。
四、实验结果经过实验得到的结果如下：1.按下不同按键，电子琴会产生不同的音调。
2.通过改变程序中相应按键的频率值，可以调整音调的高低。
五、实验分析1.通过对单片机的编程，实现了按键按下时的音调发声，成功地实现了电子琴的基本功能。
2.实验中使用了音频发声模块，利用其内置的DAC（数字模拟转换器）实现了数字音频信号的模拟输出。
六、实验总结和心得体会通过本次实验，我对电子琴的工作原理和设计过程有了更深入的了解。
学习和掌握了单片机的编程方法和音频发声的实现技术，提高了我的实验能力和动手能力。
同时，也对数字音乐技术有了初步的认识。
在今后的学习和工作中，我将继续深入研究和应用这些知识，为电子音乐的发展做出自己的贡献。
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 (6)第3章电子琴系统软件设计 (7)3.1 系统硬件接口定义 (7)3.2 主函数 (8)3.2.1 主函数程序 (8)3.3 按键扫描及LED显示函数 (9)3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10)3.4 中断函数 (11)3.4.1 中断程序 (12)第4章电子琴和调试 (12)4.1 调试工具 (12)4.2 调试结果 (13)4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14)第5章电子琴设计总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)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。
基于单片机的电子琴设计报告-含有经典的程序案例
设计报告课程：微机接口技术与数字控制设计名称：基于单片机的电子琴设计小组成员：学号：专业：机械电子工程日期：指导老师：成绩：1 设计任务以生活中的电子琴为设计对象，实现音乐的按键控制功用。
尽量能弹奏出和谐而优美的旋律。
2 设计目的通过单片机电子琴的设计，更深层次的了解单片机技术。
熟悉单片机的控制功用和系统原理应用。
对系统设计与实用编程有进一步强化。
体验音乐的原理与魅力。
3 设计要求设计采用C语言编程控制，巧妙的运用单片机的定时器与中断功能，实现音乐的音频、节拍的实时控制。
具体要求如下：1)构造出微单片机的最小控制系统，能实现基本框架运作；2)学习音乐音符的发音原理与节拍原理，了解音乐的神奇效果，熟悉常用歌曲的歌谱，并为下面的相关实践打好理论基础；3)采用键盘设计理念，建立键符——音符的对应关系，巧妙运用音乐的频率特性，实现按键既得特定音符的功用；4)并增加按钮控制系统运作，数码管实现实时音符（按键）符显示的功能，使按键弹奏的效果更加人性化与和谐完美。
4 设计方案与技术分析4.1 某微机控制系统简介控制系统的整体设计框架，如图1所示。
图1 电子琴设计框架图设计中涉及被控对象模块和人机交互模块的电路设计，以及软件编程部分。
这将在后面的论述中逐一介绍。
本控制系统的整体设计图，如图2所示。
图2 控制系统整体设计硬件图上图为整体的电路设计，并利用PROTEUS进行了模拟仿真。
实现了预期效果。
设计中，选用两种工作模式：试音与弹奏。
通过两个按钮控制选取，并有相应的指示灯指示工作状态。
试音用于测试系统的可行性，选取童年歌曲“两只老虎”中的几句作为检测乐谱；弹奏模式下，通过4×4矩阵式键盘，完成美妙音乐的弹奏。
操作者可以按相应的键，弹奏出特定的音乐，实现作曲与奏乐的完美体验。
并且本设计中还添加了数码显示功能，用于显示实时的显示按下的键码，同时也与音符有内在的对应关系。
下面主要介绍，为何单片机可以实现美妙音乐的实时再现。
单片机实验报告_电子琴
随着科技的飞速发展，单片机技术已成为现代电子技术的重要分支。
为了更好地学习和掌握单片机编程及应用，我们设计并实现了一款基于单片机的简易电子琴。
本实验旨在通过设计一个简易电子琴，让学生深入了解单片机的原理和应用，提高动手实践能力。
二、实验目的1. 掌握单片机的基本原理和编程方法。
2. 学会使用定时器、中断、键盘扫描等技术。
3. 了解电子琴的工作原理和制作方法。
4. 培养学生的创新意识和团队协作能力。
三、实验原理本实验采用STC12C5A32S2单片机作为核心控制单元，通过定时器产生方波信号，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音，实现电子琴的演奏功能。
具体原理如下：1. 单片机原理：STC12C5A32S2单片机是一款高性能、低功耗的单片机，具有丰富的片上资源，如定时器、中断、串口等。
2. 定时器：定时器用于产生固定频率的方波信号，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音。
通过调整定时器的计数值，可以改变方波信号的频率，从而改变音调。
3. 中断：中断技术用于实现按键扫描功能。
当按键被按下时，单片机响应中断，读取按键状态，并产生相应的音调。
4. 键盘扫描：键盘扫描技术用于检测按键状态。
通过扫描键盘矩阵，可以判断哪个按键被按下，并产生相应的音调。
四、实验内容1. 硬件设计：主要包括单片机、蜂鸣器、键盘、电阻、电容等元器件。
将元器件按照电路图连接，形成电子琴的硬件电路。
2. 软件设计：主要包括主程序、定时器中断服务程序、按键扫描程序等。
通过Keil C编程，实现电子琴的演奏功能。
3. 调试与测试：对电子琴进行调试和测试，确保其能够正常工作。
1. 搭建电路：按照电路图连接元器件，形成电子琴的硬件电路。
2. 编写程序：使用Keil C编写主程序、定时器中断服务程序、按键扫描程序等。
3. 编译程序：将编写好的程序编译成HEX文件。
4. 烧录程序：将编译好的HEX文件烧录到单片机中。
5. 调试与测试：使用万用表测试电路是否正常工作，并对程序进行调试，确保电子琴能够正常演奏。
基于单片机的电子琴设计
基于单片机的电子琴设计一、引言二、总体设计方案（一）设计目标设计一款基于单片机的电子琴，能够实现基本的音符演奏、音色切换、节奏控制等功能，并且具有良好的音质和稳定性。
（二）系统组成本电子琴系统主要由单片机控制模块、键盘输入模块、音频输出模块、显示模块和电源模块等部分组成。
1、单片机控制模块选用 STM32 系列单片机作为控制核心，负责处理键盘输入信号、生成音频信号、控制显示等功能。
2、键盘输入模块采用矩阵键盘，通过扫描键盘获取用户的按键操作，将其转换为对应的音符编码发送给单片机。
3、音频输出模块使用DAC 芯片将单片机生成的数字音频信号转换为模拟音频信号，再通过放大器和扬声器输出声音。
4、显示模块采用液晶显示屏，用于显示当前的演奏状态、音色选择、节奏模式等信息。
5、电源模块为整个系统提供稳定的电源供应，可采用电池供电或外接电源适配器。
三、硬件设计（一）单片机最小系统STM32 单片机的最小系统包括时钟电路、复位电路和电源电路。
时钟电路为单片机提供工作时钟，复位电路用于系统初始化，电源电路为单片机提供稳定的电源。
（二）键盘电路矩阵键盘由行线和列线组成，通过逐行扫描的方式检测按键状态。
将键盘的行线和列线分别连接到单片机的 GPIO 引脚，通过编程实现键盘扫描和按键识别。
（三）音频输出电路选用高性能的 DAC 芯片，如 PCM1794，将单片机输出的数字音频信号转换为模拟音频信号。
为了提高音频输出的质量，还需要添加放大器和滤波电路，以增强信号的功率和去除噪声。
（四）显示电路液晶显示屏通过 SPI 接口或 I2C 接口与单片机连接，单片机通过发送指令和数据来控制显示屏的显示内容。
（五）电源电路根据系统的工作电压和电流需求，选择合适的电源芯片，如LM7805 等，将输入电源转换为所需的电压，并通过滤波电容等元件提高电源的稳定性。
四、软件设计（一）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机初始化、键盘初始化、音频输出初始化、显示初始化等。
单片机课程设计报告电子琴
单片机课程设计报告电子琴一、选题背景随着数字技术的飞速发展和信息科学的快速推进，单片机作为信息处理的核心器件，正在得到越来越广泛的应用。
随着芯片技术的不断更新和改进，单片机应用领域的拓宽和深化，各行各业对单片机专业人才的需求也愈发迫切。
因此，在单片机课程的教学中，设计一些实用的小项目、小应用，既能提高学生的实践操作能力，又能激发其学习兴趣和学科热情，是非常有必要的。
二、课程目标通过设计电子琴这一实用项目，达到以下三个目标：（1）掌握单片机的基本知识和操作技巧。
在设计项目中，需要使用到很多单片机相关的知识和技术，如单片机的编程语言、端口连接、程序设计、调试样板、原理图设计等。
通过这些操作，学生可以对单片机的工作原理和编程方法有一个更加深入的理解。
（2）培养学生应用知识的能力。
设计电子琴，需要使用到单片机的定时器、PWM输出、按键检测、LED灯控制等相关知识。
学生需要将这些知识应用到实际操作中，才能真正掌握这些知识点，更好地了解单片机的工作原理和性能特点。
（3）激发学生的创造性思维和创新意识。
在设计电子琴的过程中，学生需要从众多课程内容和技能中选择并运用所学知识，遇到问题时需要有创造性解决的思维和意识。
此过程能够帮助学生提高独立思考和创新能力，将所学知识真正运用到实践中。
三、教学方法针对单片机课程设计中的三个目标，教学方法如下：1. 理论和实践相结合学生需要了解单片机的基本知识和操作技巧，包括单片机的性能特点、端口连接、程序设计、原理图设计等。
同时，为了更好地掌握实际操作，需要将理论知识与实践操作相结合，在课程中给予足够的操作机会和实践练习，让学生深刻感受到不同参数的变化对最终设备造成的影响。
2. 开放性思考学习单片机课程时，教师需要引导学生进行开放性思考。
鼓励学生发现问题、提出问题、寻找问题的解决方案，从而提高学生的创造性思维和创新意识。
3. 相互合作学习在课程设计中，可以采用分组方式，让学生互相合作、共同学习、共同探讨解决问题的方法和途径。
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。
单片机课程设计电子琴
单片机课程设计 电子琴一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基本原理，掌握单片机在电子琴设计中的应用。
2. 使学生掌握电子琴的基本结构，能运用单片机编程实现电子琴的基本功能。
3. 帮助学生了解电子琴音调产生原理，掌握音调与频率的关系。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行电子琴设计与编程的能力，能独立完成一个简单的电子琴项目。
2. 培养学生动手实践能力，提高焊接、调试和故障排除等技能。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在项目过程中进行有效分工与合作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对单片机及电子制作的兴趣，提高学习积极性。
2. 培养学生勇于尝试、不断探索的精神，增强克服困难的信心。
3. 引导学生关注科技发展，认识到所学知识在现实生活中的应用，培养创新意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师在教学过程中明确预期成果。
将目标分解为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的实践能力。
二、教学内容1. 单片机基础知识：介绍单片机的组成、工作原理，重点讲解CPU、内存、I/O口等部分的功能与应用。
教材章节：第一章单片机基础2. 电子琴结构与原理：讲解电子琴的基本结构，音调产生原理，键盘与发音电路的连接方式。
教材章节：第三章电子乐器原理3. 单片机编程：以C语言为基础，讲解单片机编程方法，重点掌握延时、中断、I/O口控制等编程技巧。
教材章节：第二章单片机编程基础、第五章中断与定时器4. 电子琴设计与制作：结合单片机知识，指导学生进行电子琴设计，包括硬件电路设计、程序编写、调试与优化。
教材章节：第四章单片机应用实例、第六章电子琴设计与制作5. 实践操作：安排学生进行电子琴硬件焊接、程序烧写、调试与测试，培养动手实践能力。
教材章节：第七章实践操作教学内容安排与进度：第一周：单片机基础知识学习，完成CPU、内存、I/O口等功能的学习。
单片机实验报告 电子琴
单片机实验报告电子琴单片机实验报告电子琴引言：电子琴是一种流行的乐器，它通过电子元件产生声音，具有丰富的音色和音效。
在本次实验中，我们使用单片机来设计和制作一个简单的电子琴，通过按键触发不同的音调，实现基本的音乐演奏功能。
本文将介绍电子琴的原理、设计过程和实验结果。
一、原理电子琴的原理是基于音频合成技术，通过控制不同频率的声音波形来产生不同的音调。
而单片机作为电子琴的控制核心，负责接收按键信号，并通过输出引脚控制声音的发声。
具体来说，单片机通过读取按键的状态，判断按键是否按下，并根据按键的不同触发相应的音调发声。
二、设计过程1. 硬件设计在硬件设计方面，我们需要准备以下元件：单片机、按键、蜂鸣器、电阻、电容等。
首先，将按键连接到单片机的输入引脚上，以便检测按键的状态。
然后，将蜂鸣器连接到单片机的输出引脚上，以便通过控制引脚输出高低电平来实现声音的发声。
最后，根据需要添加电阻和电容等元件，以保证电路的稳定性和正确性。
2. 软件设计在软件设计方面，我们需要使用单片机的编程语言来实现电子琴的功能。
首先，我们需要设置单片机的输入引脚和输出引脚，并定义按键的状态和蜂鸣器的控制信号。
然后，我们需要编写程序来实现按键的检测和音调的控制。
具体来说，当按键按下时，单片机会读取按键的状态，并根据不同的按键触发不同的音调，同时控制蜂鸣器的输出信号，以实现声音的发声。
三、实验结果在实验过程中，我们成功地设计和制作了一个简单的电子琴。
通过按下不同的按键，我们可以听到不同的音调发声，从而演奏出简单的音乐。
实验结果表明，我们设计的电子琴具有良好的音效和音色，能够满足基本的音乐演奏需求。
结论：通过本次实验，我们深入了解了电子琴的原理和设计过程，并成功地制作了一个简单的电子琴。
通过单片机的控制，我们可以实现按键触发不同音调的发声，从而演奏出简单的音乐。
电子琴作为一种流行的乐器，具有广泛的应用和发展前景。
通过不断的学习和实践，我们相信可以设计出更加复杂和高级的电子琴，为音乐爱好者提供更多的乐器选择和音乐表达方式。
简易电子琴单片机课程设计
简易电子琴单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握简易电子琴单片机的基本原理和组成结构，理解其工作流程。
2. 使学生了解并掌握电子琴音阶与音符的关系，能够识别常见音符及其对应的单片机程序编写方法。
3. 帮助学生掌握基础编程知识，能够使用相关软件编写简易电子琴程序。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行音乐创作的能力，能够编写并演奏简单曲目。
2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成简易电子琴单片机的组装和调试。
3. 培养学生团队协作和问题解决能力，能够在团队中共同完成课程项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子琴音乐创作的兴趣和热情，激发学生探索音乐世界的欲望。
2. 培养学生勇于尝试、不断探索的精神，增强面对困难的勇气和信心。
3. 培养学生环保意识和创新精神，关注科技发展，认识到科技进步对音乐产业的影响。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，以实用性为导向，将理论知识与实践操作相结合。
课程目标旨在让学生在学习过程中，既能掌握电子琴单片机的基本知识，又能提高动手实践和团队协作能力，同时培养对音乐的热爱和科技创新意识。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 简易电子琴单片机原理及结构- 了解单片机的基本概念及功能- 学习简易电子琴单片机的组成结构及工作原理- 教材章节：第三章 单片机原理及其应用2. 音阶与音符关系- 掌握音阶与音符的基本概念及对应关系- 学习简易电子琴音阶与单片机程序编写方法- 教材章节：第四章 音乐基础与编程3. 编程知识与软件应用- 学习基础编程知识，如C语言基本语法、数据类型等- 掌握相关编程软件的使用，如Keil、Proteus等- 教材章节：第五章 单片机编程与仿真4. 动手实践与项目制作- 完成简易电子琴单片机的组装、调试与演奏- 课程项目：团队协作完成一首简单曲目的电子琴演奏- 教材章节：第六章 单片机项目实践5. 回顾与拓展- 对所学知识进行总结回顾，巩固学习成果- 探讨简易电子琴单片机的拓展应用，如与其他智能硬件的结合- 教材章节：第七章 单片机拓展应用教学内容根据课程目标制定，保证科学性和系统性。
课程设计报告---基于单片机的电子琴设计
课程设计报告---基于单片机的电子琴设计河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告基于单片机的电子琴设计姓名：郭鹏超王芳学号：310808010609 310808010602专业班级：电气08-6班指导老师：王莉所在学院：电气工程与自动化学院2012年5月19 日摘要当代，爱好音乐的人越来越多，有不少人自己练习弹奏乐器作为业余爱好和一种放松的手段，鉴于一些乐器学习难度大需要太多的学习时间，且其价格又太过于高昂，使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法。
而一些简易的电子乐器价格相对便宜，学习上手快，一般人容易负担的起，能够满足一般爱好者的需求，故简易电子琴的研制具有一定的社会意义。
本次课程设计主要研究基于AT89S52单片机的简易电子琴设计。
整个系统主要包括以下几个部分组成：（1）单片机的最小系统：最小应用系统设计是单片机应用系统的设计基础。
它包括单片机的选择、时钟系统设计、复位电路设计、简单的I/O口扩展、掉电保护等。
（2）矩阵键盘：当按键数目较多时，为了节省I/O口线，通常采用矩阵式键盘接口电路。
本设计采用5*8矩阵键盘（共40个按键，其中36个按键用来显示高中低音的1、1#、2、2#、3、4、4#、5、5#、6、6#、7的36个音调，其它4个按键可以随意的播放已存歌曲）。
（3）产生外部中断的系统：它由两个四输入与非门74LS20和一个两输入或非门74LS02组成，把矩阵的五行与与非门74LS20和或非门74LS02相接后接在了单片机的P3.2口，下降沿触发产生中断INT0。
（4）发音电路：此电子琴发音电路是由或非门来驱动扬声器发音的，控制单片机的P2.7口产生不同频率使扬声器发出不同的音调。
本文主要对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的硬件组成。
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，最终可以随意弹奏想要表达的音乐，还设计了一按键用来自动播放一首曲子。
单片机简易电子琴课程设计
单片机简易电子琴课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基础知识，掌握其编程原理；2. 帮助学生掌握简易电子琴的设计原理，包括音阶、音色和节奏的控制；3. 引导学生掌握电子琴的硬件连接和软件编程，了解两者之间的联系。
技能目标：1. 培养学生动手操作能力，能够独立完成单片机与电子琴硬件的连接；2. 培养学生编程能力，能够编写简单的程序控制电子琴演奏；3. 提高学生的问题解决能力，能够针对电子琴演奏过程中出现的问题进行调试和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及电子琴制作的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生团队协作精神，学会在合作中共同解决问题；3. 培养学生创新思维，鼓励学生敢于尝试，勇于突破。
课程性质分析：本课程为实践性较强的课程，结合单片机技术与音乐知识，旨在培养学生的动手实践能力和创新精神。
学生特点分析：初中年级学生已经具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的综合运用能力；2. 教学过程中，关注学生个体差异，给予每个学生个性化的指导；3. 注重教学评价，及时了解学生学习进度，调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 单片机基础知识：讲解单片机的组成、工作原理，重点掌握I/O口控制、定时器、中断等基本功能。
相关教材章节：第一章 单片机概述、第二章 单片机硬件结构。
2. 电子琴原理：介绍电子琴的基本原理，包括音阶生成、音色合成、节奏控制等。
相关教材章节：第三章 电子乐器原理、第四章 音频信号处理。
3. 硬件连接：学习如何将单片机与电子琴硬件连接，包括键盘矩阵、音频放大器、扬声器等。
相关教材章节：第五章 单片机接口技术。
4. 软件编程：编写程序实现电子琴的基本功能，包括音阶演奏、音色切换、节奏控制等。
相关教材章节：第六章 单片机编程基础、第七章 程序设计实例。
5. 实践操作：分组进行电子琴制作，让学生动手实践，提高实际操作能力。
单片机电子琴课程设计报告
1课程设计的意义单片机自20世纪70年代问世以来，已对人类社会产生了巨大的影响。
尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等诸多领域得到广泛的应用。
20世纪80年代中期以后，Intel公司已把精力集中在CPU芯片的开发、研制上，并逐渐放弃了单片机芯片的生产，但是以MCS-51内核技术为主导的单片机已经成为许多厂家及公司竞相选用的对象。
因此，Intel公司以专利转让或技术交换的形式把MCS-51的内核技术转让给了许多国际上著名的半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、Cygnal等公司。
这些厂家生产的与MCS-51系列单片机兼容的各种增强型、扩展型单片机，已成为世界上8位单片机市场的主流产品。
估计在今后若干年内，它们仍是我国8位单片机应用领域的主流机型。
音乐已经成为现代人们生活所不可缺少的艺术，美妙的音乐可以让人放松，使人愉悦，电子琴作为一种乐器已经得到很多音乐人的重视和应用，一个质量好的电子琴可以做出让人欣赏的美好音乐，所以作为从事电子技术领域的我们来说，能做出质量优越的电子琴是我们的义务和责任，虽然今天我们做的是简易电子琴，但其已经具有电子琴的基本功能，为以后的进一步开发研究奠定一个良好的基础。
本课程设计的目的是为了深入了解MCS-51系列单片机的功能以及应用，学会制作简单的电子琴。
会使用LCD显示屏，对其有进一步的了解。
2方案论证2.1设计的任务本课程设计的任务是应用单片机制作一个简易的电子琴，能够准确发出基本的音符，并且同时能将音符在显示屏上现实出来。
2.2设计的要求利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另外一音调的声音。
当系统扫描到有按键被按下，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，就回发出相应的音调。
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。
单片机课程设计报告 电子琴
电子音调发生器一、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、实验完成的功能1.利用键盘1~7进行音调选择, 即按下音符产生对应音调。
2.事先存储三首歌曲, 并可进行选择播放。
3.谱曲功能：通过按键对LCD菜单选项进行选择, 进入谱曲界面, 通过按键1~7分别输入音高与几分音符类型, 由按键输入若干数据完成谱曲。
4.在播放存储歌曲与谱曲播放时，对应音符及其节奏LCD显示对应频谱。
5.在播放音乐时按“返回”键出现返回界面，由键盘按“确认”键选择返回主菜单或循环播放。
三、实验原理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（..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/O（P1.7）反相, 然后重复计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。
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。
每个音节相应的定时器初值计算公式如下:（1/2）*(1/f)=(12/fose)*(216-x)即 x=216-(fose/24f)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）音节与频率的关系在编写歌曲代码过程中, 音高由三位数字组成: 个位是表示1~7 这七个音符；十位是表示音符所在的音区:1-低音, -中音, -高音；百位表示这个音符是否要升半音: 0-不升, -升半音。
音长最多由三位数字组成: 个位表示音符的时值, 其对应关系是:|数值(n): |0 |1 |2 |3 | 4 | 5 | 6|几分音符: |1 |2 |4 |8 |16 |32 |64 音符=2^n 十位表示音符的演奏效果(0-2): 0-普通, -连音, -顿音, 百位是符点位: 0-无符点, 1-有符点。
基于单片机的简易电子琴设计课程设计
湖南文理学院课程设计报告课程名称：单片机课程设计专业班级：自动化10102班17号学生姓名：肖葵指导教师：王南兰完成时间： 2013年 6 月 13 日报告成绩：湖南文理学院制摘要随着社会的发展进步，音乐逐渐成为人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。
人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：AT89S51；音色节拍器；电子琴ABSTRACTWith the development of our society, music has become an important part of life. There’s a saying goes that people who likes music can not be an evil. During our life, we often enjoy all kinds of music in the world to baptize our spirits. This thesis has designed a simple microcontroller-based electronic key board. We are curious about the foundation of electronic keyboard, such as the choice of timber, the control of volume, the metrononme and automatic playback.The keyboard is a product of modern electronic technology combined with music, it is a new type of keyboard instruments. And it plays an important role in modern music. Single chip has a 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 an electronic organ, single chip as a host to the core, with the keyboard, speakers and other core modules main control module, in the main control module has 16 keys and speakers. Stability of the system, its advantages are simple hardware circuits, software functions, control system reliability, high cost performance and have certain practical and reference value.Key words : single chip MCU keyboard speaker electronic organ目录第一章设计方案分析 (1)1.1设计背景 (1)1.2 设计任务 (1)2.1总体设计 (1)第二章电子琴总体电路图设计 (3)2.1单片机最小系统 (3)2.1.1 AT89S52简介 (3)2.1.2 时钟电路与复位电路 (7)2.2显示部分设计 (7)2.2.1数码显示方式 (7)2.2.2八位数码管的结构 (8)2.3按键模块设计 (8)2.3.1按键选取 (9)2.3.2键盘设计 (9)2.4 发音模块设计 (10)第三章程序设计 (12)3.1 系统总体功能流程图 (12)3.2 参数计算 (12)3.3判断音阶（高中低音）子程序 (14)3.4 播放子程序 (15)第四章 Proteus软件仿真 (17)4.1编程环境PROTEUS (17)4.2用PROTEUS ISIS进行硬件电路绘制 (17)4.3下载HEX文件 (19)4.4软件调试 (20)心得体会 (22)参考文献 (23)附录一原理图 (24)附录二源代码 (25)第一章设计方案分析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。
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文理学院课程设计报告课程名称：单片机课程设计专业班级：自动化10102班17号学生：肖葵指导教师：王南兰完成时间：2013年6 月13 日报告成绩：文理学院制摘要随着社会的发展进步，音乐逐渐成为人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。
人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：AT89S51；音色节拍器；电子琴ABSTRACTWith the development of our society, music has become an important part of life. There’s a saying goes that people who likes music cannot be an evil. During our life, we often enjoy all kinds of music in the world to baptize our spirits. This thesis has designed a simple microcontroller-based electronic key board. We are curious about the foundation of electronic keyboard, such as the choice of timber, the control of volume, the metrononme and automatic playback.The keyboard is a product of modern electronic technology combined with music, it is a new type of keyboard instruments. And it plays an important role in modern music. Single chip has a 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 an electronic organ, single chip as a host to the core, with the keyboard, speakers and other core modules main control module, in the main control module has 16 keys and speakers. Stability of the system, its advantages are simple hardware circuits, software functions, control system reliability, high cost performance and have certain practical and reference value.Key words : single chip MCU keyboard speaker electronic organ目录第一章设计方案分析 (1)1.1设计背景 (1)1.2 设计任务 (1)2.1总体设计 (1)第二章电子琴总体电路图设计 (3)2.1单片机最小系统 (3)2.1.1 AT89S52简介 (3)2.1.2 时钟电路与复位电路 (7)2.2显示部分设计 (7)2.2.1数码显示方式 (7)2.2.2八位数码管的结构 (8)2.3按键模块设计 (8)2.3.1按键选取 (9)2.3.2键盘设计 (9)2.4 发音模块设计 (10)第三章程序设计 (12)3.1 系统总体功能流程图 (12)3.2 参数计算 (12)3.3判断音阶（高中低音）子程序 (14)3.4 播放子程序 (15)第四章Proteus软件仿真 (17)4.1编程环境PROTEUS (17)4.2用PROTEUS ISIS进行硬件电路绘制 (17)4.3下载HEX文件 (19)4.4软件调试 (20)心得体会 (22)参考文献 (23)附录一原理图 (24)附录二源代码 (25)第一章设计方案分析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。
该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 设计任务实现电子琴发声控制系统；要求电路实现如下功能：利用蜂鸣器作为发声部件，两个数码管作为显示部件，设置10个按键，实现高音、中音、低音的1、2、3、4、5、6、7的发音。
并在存储一首歌曲的容，可以实现自动播放。
用PROTEUS实现的电子琴仿真设计，通过Protel绘制原理图。
2.1总体设计实现本次设计的方案有多种，下面比较说明一下最佳方案的选择。
方案一：采用单个的逻辑器件组合音乐是有由不同的音阶组成的，而不同的音阶又是由不同的频率发出的，那么利用不同的频率，就可以发出不同的音乐了。
我们知道计数器8253可以产生任意频率的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率与计数器的频率对应起来就可通过计数器产生音乐了。
根据本实验要求，采用8279将键扫得到的键值通过查表得到相应的8253的频率值，将从8253得到相对应的按键弹奏信号经过LM386进行放大，再用喇叭输出，就实现了简易电子琴的基本功能，也就完成了实验的要求。
方案二：采用AT89S51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：两位数码管，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。
方案一采用单个的逻辑器件组合实现。
这样虽然比较直观，逻辑器件分工鲜明，思路也比清晰，一目了然，但是由于元器件种类、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。
例如七个不同的音符是由七个不同的频率来控制发出的，所用仪器之多显而易见。
方案二与方案三相比，主控芯片采用AT89S51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。
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。
而第三种方案具有经济可行性、技术可行性、实物应用性。
综上所述，本次课程设计采用第二种方案。
第二章 电子琴总体电路图设计电子琴总体电路分别由单片机最小系统模块、显示模块、按键模块、发音模块四个模块组成。
如下图所示。
89S52单片机按键模块发音单元显示模块2.1单片机最小系统2.1.1 AT89S52简介本系统采用的是美国ATMEL 公司生产的AT89C51单片机，首先我们来熟悉一下AT89S52单片机的外部引脚和部结构。
其引脚图如图2.1所示。
1.单片机的引脚功能AT89S52单片机有40个引脚。
● Vcc ：电源电压+5V● GND ：接地● P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，每位能驱动8个TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线服用，在访问期间激活部上拉电阻。
在Flash 编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时要求外接上拉电阻。
图2.1 单片机引脚图●P1口：P1口是一个带部上拉电阻的8位双向I/O，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
Flash 编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
●P2口：P2口是一个带部上拉电阻的8位双向I/O，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器（MOVX Ri指令）时，P2口线上的容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的容），在整个访问期间不改变。
Flash 编程和程序校验期间，P2亦接收低高位地址和其他控制信号。
●P3口：P3口是一组带部上拉电阻的8位双向I/O，P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对P3口写入“1”时，它们被部的上拉电阻拉高并可作为输入端口。
作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。