基于单片机的多音阶电子琴设计4

六安职业技术学院课程设计课程名称：单片机原理及应用课题：基于单片机的多音阶电子琴的设计所在系部：信息工程系专业班级：应用电子0901学生姓名：周胜龙朱小运任印宇王振飞陈春娇肖丽汪涛戴宇指导教师：项莉萍起止时间：2011年6月7日—6月12日课程设计成绩评定表姓名周胜龙备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日课程设计成绩评定表姓名朱小运备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日课程设计成绩评定表姓名任印宇备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日课程设计成绩评定表姓名王振飞备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日课程设计成绩评定表姓名陈春娇备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日课程设计成绩评定表姓名肖丽备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日课程设计成绩评定表姓名汪涛备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日课程设计成绩评定表姓名戴宇备注：成绩等级：优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。

指导教师评定成绩：指导教师签名：2011年 6 月20 日摘要随着科技的快速发展，单片机的应用日益普遍。

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。

本单片机系统设计应用单片机控制技术，用AT89S51单片机为核心控制元件根据上学期所学的单片机知识结合设计了一套单片机控制的电子琴系统。

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。

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：AT89C51；LM386；矩阵键盘行扫描；电子琴AbstractAlong with the rapid development of technology, SCM application increasingly common. SCM has strong control function and flexible programmable achieve properties, it has into modern people's life, be irreplaceable part. The application of SCM system design, using single-chip microcomputer control technology for the core control components AT89S51 SCM according to learned last term single-chip knowledge combine design a set of single-chip microcomputer control system of the keyboards. Modern electronic technology and keyboard is the combination of music, a new type of keyboard instrument, it is in the modern music playing an important role. Takes microcontroller as the master with a keyboard, core, core modules such as speaker, master control module on the module on the CAM with 16 keys and speakers. This system stable operation, its advantage is hardware circuit is simple, software function consummation, the control system is reliable, cost-effective higher, has certain practical and reference value.Keywords: AT89C51 single; LM386; Matrix keyboard scanning; keyboard目录一、课题意义 (1)二、功能要求 (1)三、方案设计 (1)四、硬件设计 (2)五、软件设计 (4)六、系统硬件、软件的调试及实物图 (13)单片机实训总结 (14)致谢 (22)参考文献 (23)一、课题意义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，在现代音乐中扮演着重要的角色。

二、功能要求以AT89S51单片机为核心，设计一个由4×4矩阵式键盘组成，能提供16个音阶的电子琴，可随意弹奏想要表达的音乐。

三、方案设计多音阶电子琴的设计以AT89S51单片机为主控芯片，使4×4矩阵键盘电路、功率放大电路、扬声器等各功能电路协调工作。

多音阶电子琴的主电路主要由4×4矩阵键盘电路、功率放大电路、扬声器、复位电路、晶振电路、电源电路等几部分组成。

系统框图如图2-1所示。

图-1 基于AT89S51单片机多音阶电子琴系统框图四、硬件设计1. 电路原理图系统硬件连接如图2-2所示，单片机P1.0的输出作为音频放大电路的输入，P3口分别作为4×4矩阵键盘的行和列。

图-2 基于AT89S51单片机多音阶电子琴的电路原理图4×4矩阵键盘构成电子琴的键盘功能如图2-3 所示。

图-3 电子琴键盘功能2. 音频功率放大器LM386LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。

引脚如图2-4所示。

图-4 LM386引脚图3. 元器件清单基于AT89S51单片机多音阶电子琴的元件清单如表2-1所示。

五、软件设计1.程序流程图主程序流程图和T0中断服务流程图如图2-5所示(a) 主程序流程图(b) T0中断服务程序流程图图-5 主程序和T0中断服务程序流程图（1）4×4矩阵键盘识别处理键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。

有关按键的识别、键码的确定与输入、去抖等功能均由软件完成。

每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。

矩阵的行线和列线通过P3口和单片机相连。

键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么，还要消除按键在闭合或断开时的抖动。

通过行线输出扫描码，使按键逐行动态接地，列线输入按键状态，无键按下，列线输入1，有键按下，列线输入0，由行扫描值和列线的回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键功能。

（2）如何产生音频信号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，要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），将此周期除以2，即为半周期的时间，然后利用定时器定时此半周期时间，每当定时时间到后就将输出脉冲的I/O反相，不断重复，就可在I/O引脚上得到此频率的脉冲。

利用AT89S51单片机内部的定时器T0，让其工作在定时模式方式1下，改变计数值，就可以产生不同频率的音频信号，从而构成所想要的音乐。

AT89S51单片机采用12MHZ 晶振，高中低音符与单片机计数T0 相关的计数值如表2-2所示。

表2-2 音符频率表音乐的音拍以节拍为单位（C调），曲调值如表2-3所示。

表2-3 曲调值表2.系统程序清单KEYBUF EQU 30H ;KEYBUF定义为30HSTH0 EQU 31H ;STH0 定义为,31HSTL0 EQU 32H ;STL0 定义为,32HTEMP EQU 33H ;TEMP 定义为,33HORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0START: MOV TMOD,#01H ;设置定时器0的工作方式SETB ET0 ;设置定时器中断SETB EA ;开总中断WAIT: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.4 ; P3.4清0，按键的第一行扫描 MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY1LCALL DELY10MS ;延时10msMOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY1MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,NK1MOV KEYBUF,#0LJMP DK1NK1: CJNE A,#0DH,NK2 ; K1键按下MOV KEYBUF,#1LJMP DK1NK2: CJNE A,#0BH,NK3 ;K2键按下MOV KEYBUF,#2LJMP DK1NK3: CJNE A,#07H,NK4 ;K3键按下MOV KEYBUF,#3LJMP DK1NK4: NOP ;K4键按下DK1: MOV A,KEYBUFMOV B,#2MUL AB ;因为查表里都是字，所以乘2的查表数据 MOV TEMP,AMOV DPTR,#TABLE ; 指向表头MOVC A,@A+DPTR ; 查表MOV STH0,AMOV TH0,A ; 将数据高位送TH0INC TEMPMOV A,TEMPMOVC A,@A+DPTRMOV STL0,AMOV TL0,A ;将数据低位送TH0SETB TR0 ; 启动定时器T0DK1A: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ DK1ACLR TR0 ;关闭定时器T0NOKEY1: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.5 ;清0 P3.5，按键的第二行扫描MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY2LCALL DELY10MS ; 延时10msMOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY2MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,NK5MOV KEYBUF,#4LJMP DK2NK5: CJNE A,#0DH,NK6 ;K5键按下MOV KEYBUF,#5LJMP DK2NK6: CJNE A,#0BH,NK7 ;K6键按下MOV KEYBUF,#6LJMP DK2NK7: CJNE A,#07H,NK8 ;K7键按下MOV KEYBUF,#7LJMP DK2NK8: NOP ;K8键按下DK2: MOV A,KEYBUFMOV B,#2MUL AB ;因为查表里都是字，所以乘2的查表数据 MOV TEMP,AMOV DPTR,#TABLE ; 指向表头MOVC A,@A+DPTR ; 查表MOV STH0,A ;MOV TH0,A ;将数据高位送TH0INC TEMPMOV A,TEMPMOVC A,@A+DPTRMOV STL0,AMOV TL0,A ;将数据低位送TH0SETB TR0 ;启动定时器T0DK2A: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ DK2ACLR TR0 ; 关闭定时器T0NOKEY2: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.6 ; 清0 P3.6，按键的第三行扫描 MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY3LCALL DELY10MS ; 延时10msMOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY3MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,NK9MOV KEYBUF,#8LJMP DK3NK9: CJNE A,#0DH,NK10 ;K9键按下MOV KEYBUF,#9LJMP DK3NK10: CJNE A,#0BH,NK11 ;K10键按下MOV KEYBUF,#10LJMP DK3NK11: CJNE A,#07H,NK12 ;K11键按下MOV KEYBUF,#11LJMP DK3NK12: NOP ; K12键按下DK3: MOV A,KEYBUFMOV B,#2MUL AB ;因为查表里都是字，所以乘2的查表数据MOV TEMP,AMOV DPTR,#TABLE ;指向表头MOVC A,@A+DPTR ;查表MOV STH0,AMOV TH0,A ;将数据高位送TH0INC TEMPMOV A,TEMPMOVC A,@A+DPTRMOV STL0,AMOV TL0,A ;将数据低位送TH0SETB TR0 ;启动定时器T0DK3A: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ DK3ACLR TR0 ;关闭定时器T0NOKEY3: MOV P3,#0FFH ;设置P3口为输入模式CLR P3.7 ;清0 P3.7，按键的第四行扫描 MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY4LCALL DELY10MS ;延时10msMOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJZ NOKEY4MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,NK13MOV KEYBUF,#12LJMP DK4NK13: CJNE A,#0DH,NK14 ; K13键按下MOV KEYBUF,#13LJMP DK4NK14: CJNE A,#0BH,NK15 ;K14键按下MOV KEYBUF,#14LJMP DK4NK15: CJNE A,#07H,NK16 ;K15键按下MOV KEYBUF,#15LJMP DK4NK16: NOP ; K16键按下DK4: MOV A,KEYBUFMOV B,#2MUL AB ; 因为查表里都是字，所以乘2的查表数据 MOV TEMP,AMOV DPTR,#TABLE ; 指向表头MOVC A,@A+DPTR ; 查表MOV STH0,AMOV TH0,A ;将数据高位送TH0INC TEMPMOV A,TEMPMOVC A,@A+DPTRMOV STL0,AMOV TL0,A ;将数据低位送TH0SETB TR0 ;启动定时器T0DK4A: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ DK4ACLR TR0 ; 关闭定时器T0NOKEY4: LJMP WAITDELY10MS: MOV R6,#10 ; 10ms延时子程序D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETINT_T0: CPL P1.0 ; T0中断服务程序，输出方波MOV TH0,STH0MOV TL0,STL0RETITABLE: DW 64021,64103,64260,64400 ;低3，低4，低5，低6 DW 64524,64580,64684,64777 ;低7，中1，中2，中3 DW 64820,64898,64968,65030 ;中4，中5，中6，中7 DW 65058,65110,65157,65178 ;高1，高2，高3，高4 END六、系统硬件、软件的调试及实物图1.硬件调试硬件调试主要是针对单片机部分进行调试。