毕业论文（设计）-基于单片机的微型电子琴设计.docx

毕业论文（设计）-基于单片机的微型电子琴设计.docxEesfian teachers CoCCege
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基于单片机的微型电子琴设计
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物理与电子信息工程学院电子信息工程
［摘要］电子琴的设计以AT89C52单片机为核心控制元件，与键盘、扬声器等模块组成核心主控 制模块，通过制作硬件电路和软件的设计编写，然后进行软硬件的调试运行，最终达到设计电 路的乐器演奏、点歌、存储及显示功能。设计中应用中断系统和定时/计数原理控制演奏器发声， 对音乐发生所必须确定的音符和节拍分别用程序语言实现。特点是设计思路简单、清晰，成本低。 ［关键字］AT89C52单片机电子琴演奏
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⑴。电子琴 是高科技在音乐领域的一个代表，它是古典文化与现代文明的一个浓缩体。它不但 可以帮助我们的音乐教师进行传统音乐文化的教育教学工作，而且由于它又具备现 代音乐，特别是电子音乐、电脑音乐的基本结构、特征，因而使我们的教师在进行 现代音乐、电子音乐、电脑音乐的教学时，更直接、更简便。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。
基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。 单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化， 可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。
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。
本文主要对使用单片机设计微型电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子 琴统硬件口组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹 奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程 序的调试来详细阐述。
2设计要求
本设计的主要内容是用AT89C52单片机⑶为核心控制元件，设计一个微型电子 琴。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，实现以 下功能：
设计一个(4X4)的键盘⑷，并将16个键设计成两个八度的音阶对应的16 个琴键，可以进行弹奏表演；
演奏的同时数码管会以数字显示当前按键对应的音符；
有音乐存储功能，能自动演奏歌曲。演奏时可选择键盘输入乐曲，自己存入 的乐曲或随机存储的乐曲。按播放键能播放5首歌曲，第一首歌曲播放结束，再按 播放键播放下一首歌曲。
发光二极管会指示当前按键是否按下。
3方案论证

方案一：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。
方案二：采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能，因此 Atmel公司已经停产在市面上已经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面 没有潜力。
方案三：采用AT89C52单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品 智能化的要求，它的内部程序存储空间达到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⑸。
鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三
3. 2按键选择方案
传统电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低SO到高DO等11音。该 设计有16个按钮矩阵，设计成16个音，可以实现音阶在中音和高音之间的变换。
比传统音阶范围大，弹奏效果好。在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘 及矩阵键盘，它们各有自己的特点，其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计 上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有 很大区别，首先在硬件电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要 烦琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。本设计选 择4*4矩阵键盘。
4设计原理
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⑹，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TO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正确即可。若要 产生音频脉冲，只要算出