课程设计（论文）-基于单片机的电子琴设计.docx

课程设计（论文）-基于单片机的电子琴设计.docx1绪论

单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有 高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致 传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域 的一项重大课题。
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。单片机电子琴设计的目的是为了使我们更加 深入的了解单片机的发声原理，利用定时器可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。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，就 发出不同频率的脉冲。也使我们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。

电子琴以其音色丰富，节奏多样，表现力强，演奏方法较易掌握等特点，受到人们 的喜欢。当今，学习电了琴已经成为培养少年儿童音乐素养，普及音乐知识，开发智力 的一种手段。一些有音乐天赋的孩子通过学习电子琴，可能踏进音乐圣殿的大门，从此 走上艺术之路，成为有成就的音乐家。而大多数孩子学习电子琴的意义，在于提高他们 对音乐的兴趣，从而活跃他们的思维，丰富他们的想象力，培养他们的审美能力，促进 他们的智力发展。我们知道，人的大脑可分为左半脑和有右半脑，人们的抽象思维加对 事物的推理、分析，主要是通过左半脑的活动来进行的；而右半脑的主要活动内容是形 象思维，如人们的艺术活动能力及想象为传统的课堂教学主要调动的是人的左半脑的思 维活动，大脑得不到均衡活动容易造成疲劳，这是影响智力发展的一个因素，通过音乐 活动，调动右半脑的思维，使大脑左右交替、同时均衡地活动，对促进大脑思维，开发 智力有着积极的作用。让少年儿童学习音乐，演奏乐器，能够培养孩子们手、眼、嘴、 脚的协调能力，调动、促进大脑，特别是右半脑的思维，训练孩子们反应的敏捷性，这 对促进孩子们的智力发展是非常有益的。此次我们的设计——简易电子琴只是为了演示 电子琴的实现过程，所以我们的简易电子琴以能够弹奏动听曲目为预期效果。但是简易 电子琴的设计是实现多功能电子琴并满足市场要求的必经过程。
2整体设计及方案比较

熟悉键盘扫描电路工作原理及编程方法，了解计算机发声原理。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。利用实验仪上提供的键盘，使数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴按键，按下 即发出相应的音调。

2. 2. 1整体方案1
该方案采用8031单片机(fosc=12MHZ)的接口实现输入、输出功能；P1 口用来实现 键盘输入功能，其中键盘采用的是独立式键盘，每个按键独立，均需占用CPU的一条I/O 输入数据线；，通过放大电路和喇叭连接；此系统的时钟电路设计采用 了内部方式，即利用芯片内部的振荡电路；与此同时此电路系统采用的是上电与按钮复 位电路。
整体方案1如图1所示:
图1
复位电路
琴键电路
2. 2. 2整体方案2
该方案通过片选端将8255A与8031单片机相连,扩张了 8031单片机的I/O并行口。 采用8031单片机(fosc=12MHZ)的接口实现输入功能，将一个4*6的矩阵键盘通过片 选端与8031单片机相连，减少了 I/O 口的占用；8255A的PA0 口作为输出口，通过放大 电路和喇叭连接；此系统的时钟电路设计采用了内部方式，即利用芯片内部的振荡电路; 与此同时此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。
整体方案2如图2所示:
图2

以上提出的两种方案，主要是在键盘的选择和I/O口的使用上有所区别，为了选出 一个相对较优的方案，首先，我将对独立键盘和矩阵键盘加以比较：
（一）独立式按键
独立式按键就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根I/O 口线，每根I/O 口线的 按键工作状态不会影响其他I/O 口线上的工作状态。
优点：电路配置灵活，软件结构简单。
缺点：每个按键需占用一根I/O 口线，在按键数量较多时，I/O 口浪费大，电路结构 显得复杂。
因此，此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合。
（二）矩阵式键盘接口设计
阵式键盘，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。
优点：节省I/O 口的
缺点：结构较独立式键盘复杂
因此，在需要的键数比较多时，采用