基于单片机的电子琴设计_毕业设计论文

基于单片机的电子琴设计_毕业设计论文基于单片机的电子琴设计

目录

1 概述 (3)

1.1 引言 (3)

1.2 设计思路 (4)

1.3 方案论证........................................................................4 2 系统总体方案及硬件设计 (4)

2.1 系统组成及总体框图.........................................................4 2.2 元件介绍 (5)

2.2.1 AT89S52 (5)

2.2.2 三极管 (5)

2.2.3 LED数码管............................................................6 2.3 按键选择方案..................................................................6 2.4各功能模块原理图 (6)

2.4.1 AT89S52模块电路原理图 (6)

2.4.2 键盘扫描模块电路原理图 (7)

2.4.3 数码管显示模块电路原理图 (7)

2.4.4 音频处理模块电路原理图..........................................7 3 软件设计 (8)

3.1 音乐相关知识 (8)

3.2 如何用单片机实现音乐的节拍 (8)

3.3 如何用单片机产生音频脉冲 (8)

3.4 系统总体功能流程图.........................................................10 4 Proteus软件仿真 (11)

4.1 ISIS软件介绍 (11)

4.2 仿真图介绍..................................................................11 5 系统调试 (12)

5.1 硬件调试 (12)

5.2 软件调试........................................................................12 6课程设计体会........................................................................12 参考文献.................................................................................12 附1:源程序代码.....................................................................22 附2:系统原理图 (23)

河南理工大学本科课程设计报告

概述

1.1 引言

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。目前市场上各种品牌、型号的电子琴有上百种，由几十块的玩具电子琴到几百，几千的学习、演奏用琴真是琳琅满目，电子琴能够模仿各种音色和具有自动伴奏功能，这些是电子琴最基本的特征。档次的高低无非是音色模仿的是否逼真，自动伴奏设计的是否丰富，或者增加了其他制作，编曲功能的。

本设计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系统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的7个音符，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本设计分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。

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，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来

产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。 1.2 设计思路

从系统实现的功能上来看，电子琴的设计主要分为手动弹奏乐曲和自动播放音乐两大部分组成。手动弹奏乐曲是根据具体的硬件键盘设置了7个音符按键，3个高、中、低音模式切换键和1个功能转换键，自动播放音乐是在单片机的存储器中通过软件编程的方法放置音乐代码和相关播放程序来实现。

从系统硬件结构上来看，主要使用到52系列单片机、7个键输入电路、LED数码管显示电路、扬声器以及电源电路等等。将这些硬件电路有机地结合起来使之满足电子琴设计的基本硬件要求。

从系统软件设计角度来看，将电子琴的设计采用程序模块化设计方法，将程序分为主程序、键盘扫描程序模块、数码显示模块、转换控制模块、音乐产生模块等等。此外，采用程序设计思想，将中断定时方式与外部按键查询方式相结合，实现手动弹奏乐曲到自动播放音乐的切换。

从音乐产生原理方面来看，通过控制单片机的定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经放大后驱动扬声器发出不同音乐的声音。用软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍。把音乐的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在程序存储器中，由程序查表得到定时常数和延时常数，

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分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出音频脉冲的持续时间。

因此，我们可以综合上述的不同角度的方案设计原理，主要从软件和硬件两部分进行有计划有步骤的系统分析与设计，最终确立总体的设计方案。 1.3 方案论证

具备ISP功能，而且其ROM只有采用AT89C51单片机进行控制，由于它不4K，系统在将来升级方面没有潜力。

采用AT89S52单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本系统设计的要求，它的内部程序存储空间达8K,使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。

系统总体方案及硬件设计

2.1 系统组成与总体框图

硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具有确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。

该设计要实现一种有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，本设计可以实现用户自由弹奏音乐。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器，本设计采用三极管就可以实现信号放大功能。

基于单片机系统的电子琴的基本结构如图(1)所示:

弹奏按键

扬声器功能切换键

时钟电路 AT89S52 LED显示

复位电路

图(1)

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