电子琴毕业设计论文

简易电子琴设计

1绪论

1.1 课题的背景和目的

在信息技术急速发展的今天，计算机科学日新月异。而单片机作为计算机科学的一个分支，在微机控制领域得到长足的发展。随着单片机的发展与科学技术的提高，单片机已经成为人类生产生活中不可缺少的工具。现在，单片机的应用已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、计算机的网络通讯与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理、广泛使用的各种智能IC卡、民用豪华轿车的安全保障系统、录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制的机器人、智能仪表、医疗器械了。

单片机要解决的问题多数是仍是老问题，新颖之处是比以前用较少的元件。尤其是设计逻辑关系复杂的控制系统，过去用通用的逻辑门集成电路芯片将需要几十片甚至上百片，而现在只用几片就能够实现，而且方便灵活，做设计修改或改动功能时，只消改写软件原文件重写芯片，免去了在硬件线路上大动干戈的苦差事。减少芯片个数主要是靠单片机的可编程性和高度集成化。使开发周期更短，制造成本更低，用电更省和可靠性更高。要求用各种逻辑门芯片实现的逻辑电路，可以用一片单片机芯片加上相应的控制软件就可以实现领域。

该次的毕业设计课题是基于单片机基础上的简易电子琴设计。主要是用单片机的I/O端口的原理控制并制作的电子琴，设计出相应的琴键使之发出声音。通过做这次毕业设计能使我对单片机知识的应用更为熟练一些，对单片机的兴趣也将大大的增加，也能在这方面做出相应的成就。

1.2 国外研究状况

技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国电子琴市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业企业关注的焦点。了解国外电子琴生产核

心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，

提高市场竞争力十分关键。国外对电子琴的研究都很深也很广泛，在电子琴领域也都取得了很多令人可喜的研究成果。如省双排键电子琴教学研究中心，曾多次被评为市甲级办学单位，多年来一直以培养优秀的音乐人才为教学宗旨，先后向国家重点音乐学院输送了大批双排键音乐人才，为我国双排键音乐事业的发展起到了积极的推动作用。

1.3课题的研究方法

本课题是基于51系列单片机基础上的简易电子琴设计。该毕业设计要求设计出高、中、低音调的21个琴键，并使这21个琴键能发出声音。所知道的是演奏音乐即是对音符和节拍的控制。音符对应不同的声音频率，节拍则是音符持续的时间。用单片机对这两个参数实行控制方便且操作简单。用定时器T0控制音符，用单片机的某个I/O端口(在这里我们选用的是P3.0)输出音频脉冲，脉冲的频率由T0控制，是之对应1--7的高、中、低音。用延时程序来实现对节拍的控制。假设1个节拍为0.8秒，则1/4拍为0.2秒。以此做延时程序，使其延时为DELAY=1个节拍=0.2秒，则其它节拍就是DELAY的倍数，该倍数作为DELAY的延时程序。键盘是计算机系统必不可少的输入设备，鉴于该次设计的按键数目比较多，接成线性键盘，这种接法占用的口线相对较多。因此可将键盘接成矩阵的形式，该种接法既节省口线有操作起来较方便。在该设计中用P0、P1两个端口来接成8*8矩阵形式的键盘，选用21个琴键作为设计中的按键，其余的留作备用。且由P3.0输出的音频脉冲，经音频放大器LM386放大，推动喇叭。

1.4论文的构成及研究容

该毕业设计主要包括封面、毕业设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、正文、致、参考文献、附录。本次设计主要研究用单片机设计简易电子琴，设计出21个琴键使之发出声音。且每次的按键都有一定的延时作用。

2 设计的主题

2.1 毕业设计总体方案设计与选择的论证

(1) 方案一：

单片机的选择，MCS-51系列单片机有多种型号的产品，如基本型（51子系列）8031、8051、89C51、89S51等，增强型（52子系列）8032、8052、89C52、89S52等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。MCS-51增强型单片机的存储容量是基本型的一倍。在这次设计中我选用的是AT89S51单片机。键盘的设计，键盘是计算机系统中不可缺少的输入设备。键盘的接法接成线性键盘。

(2) 方案二:

单片机仍选用AT89S51单片机，键盘接成矩阵形式。

由上面两个方案的比较，选用方案二。因为本次的简易电子琴设计要求设计出1—7的高、中、低音的21个按键，案件的数目较多，所以在这里才有矩阵键盘式接法。这种矩阵键盘式接法不仅能节省口线也操作起来比较方便。在本次设计中采用P0、P1两个端口来控制接成8*8矩阵形式的键盘。这样可以接成64个按键，选用其中21个按键作为本次电子琴设计中的琴键，其余的按键留作备用。

矩阵键盘按键的状态同样需要变成数字量1和0。开关的一端（列线）通过电阻接电源端Vcc，开关的另一端（行线）的接地时通过程序输出数字0实现的。矩阵键盘每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是这个按键的编码。矩阵键盘的行线和列线分别通过P0和P1这两个并行接口和CPU实现通信，其中P0口输出扫描码，使按键逐行动态接地（称为行扫描、行值），P1端口输入按键状态（称为回馈信号、列值）。由行扫描值和列回馈信号共同构成按键编码。因此采用矩阵式键盘，选用方案二是更为合理的选择。

2.2 硬件部分的设计和计算

2.2.1 定时器的选择

演奏音乐是对音符和节拍两个参数的控制。音符对应不同的声音频率，节拍则是音符持续的时间。单片机对这两个参数的控制采用以下的方式。MCS-51系列单片机中，89S51单片机有两个16位的定时/计数器T0、T1。在本次的设计中选用定时器T0，定时器T0由寄存器TH0、TL0组成。它们均为8位寄存器，映射在特殊功能寄存器中，地址为8AH~8DH。它们用于存放定时的初始值。

2.2.2 定时器的工作方式