毕业设计-简易电子琴设计报告

桂林电子科技大学

简易电子琴设计

设

计

报

告

指导老师：

学生：

学号：

机电工程学院

年月

简易电子琴设计报告目录

一、设计题目 (3)

二、设计内容与要求 (3)

三、设计的目的与意义 (3)

四、设计方案与选择

4.1设计方案 (3)

4.2方案选择 (5)

五、系统硬件与电路图

5.1 电路原理总图 (12)

5.2 复位电路 (13)

5.3 起振电路 (13)

5.4 放大电路 (14)

5.5 PCB图 (15)

5.6 其他 (16)

六、程序流程图与源程序

6.1程序流程图 (16)

6.2源程序 (17)

七、系统设计与说明

7.1 AT89S51单片机 (23)

7.2 DAC0832 (29)

7.3焊接过程 (35)

7.4系统调试 (36)

八、设计体会 (37)

九、参考文献 (39)

一、设计题目

简易电子琴的设计

二、设计内容与要求

用8031单片机控制电子琴发出1、2、3、4、5、6、7七个音符的声音，音调可控。

三、设计的目的与意义

1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，加深对单片机理论知识的理解。

2.掌握单片机内部功能模块的应用。

3.掌握单片机的接口及相关外围芯片特性、使用与控制方法。

4.掌握单片机编程方法、调试方法。

5.掌握单片机应用系统的构建和使用，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好的基

础。

四、设计方案及方案选择

4.1设计方案

4.1.1 设计思路

声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。声音以波的形式传播。声音是声波通过任何物质传播形成的运动。声波振动内耳的听小骨，这些振动被转化为微小的电子脑波，它就是我们觉察到的声音。内耳采用的原理与麦克风捕获声波或扬声器的发音一样，它是移动的机械部分与气压波之间的关系。

声音按音调可分为：高音、中音、低音。音高是由发声物体振动频率的高低决定的，频率高声音就高，频率低声音就低。音持续时间的长短即时值，一般用拍数表示。休止符表示暂停发音。

音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同的频率,这样就可以利用不同的频率组合，加以拍数对应的延时，构成音乐。如果单片机要自己播放音乐就必须考虑到节拍的设置。

对于AT80C51而言要产生一定频率的方波一般是先将某口线输出高电平，延迟一段时间后再输出低电平。通过改变延迟时间可以改变单片机的输出频率。单片机的延时主要有两种方式，即软件延时和使用定时/计数器延时。其中软件延时不是很精确，而电子琴电路由于每个音符的频率值要求比较严格，因此我们选用定时/计数器延时。

简易的电子琴系统主要是采用A T89C51单片机，单片机工作于12MHZ的时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，设计2*4键盘矩阵，设置成8个音，可随意弹奏想要表现的音乐，因为单片机产生的音频脉冲没有足够的驱动能力，所以用三极管放大电路实现音频的放大，保证扬声器能产生所要实现的音符声音。

4.1.2 设计方法

方案一：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9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。

方案二：程序可分如下：

初始化模块、判断按键模块、键值处理模块、音乐处理模块、中断模块、0处理模块、表单模块。

初始化模块：对8279键盘的部分进行初始化和中断初始化。

键值处理模块：用8279的状态字来判断它是否按键（FIFORAM不能清除已处理的数

据，但8279的状态字会发生相应改变）。输入的键值与1-8的物理值01H-08H进行比较，如果与其中某个数相等，则跳到1-8的键值处理模块；如果是9或者A，则跳到音乐处理模块。如果输入是0，则跳到0处理模块。结尾跳到初始化模块。

音乐处理模块：专门处理音乐中的1-8的发音。它们发音不同是因为波的频率不同，所以要发出不同的音，只要实现发出的波的频率不同即可。于是，可通过定时的方法来中断产生不同的方波。可把1-8的定时初值放在一个表单内。中断模块：T0中断是为键值处理模块服务；T1中断是为音乐处理模块服务。 0处理模块：在音乐处理过程中，按下0则音乐暂停，此时可如其他按键（包括音乐按键）。当再按下0键时，则最近继续的音乐中断。

表单模块：TAB音符表单存放1-8的ASCII码值；FREQUENCY音符初值表单存放1-8音符的中断初值；DA T、DAT1分别存放两首歌曲相应的中断初值和节拍等信息。

方案三：用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、

电容组成驰张振荡器电路。但该设计方案制作成本

高且复杂。由单片机控制的电子琴，单片机工作

于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工

作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不

同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，

用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器

会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。用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，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。

通过讨论，与同学交流，上网查资料得出方案一较优，故选方案一做！

4.2 方案选择

4.2.1单片机的选择

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得