初E 颜业峰

目录封面1引言--------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2电子琴设计-----------------------------------------------------------------------------------4 2.1 方案比较--------------------------------------------------------------------------------------------42.2原理图--------------------------------------------------------------------------------------------------62.2.1 系统板硬件连线---------------------------------------------------------------------------62.3主要芯片简介-------------------------------------------------------------------------------------72.3.1主要性能----------------------------------------------------------------------------------------72.3.2功能特性描述---------------------------------------------------72.3.3 引脚功能-----------------------------------------------------------------------82.4模块原理------------------------------------------------------------102.4.1 4X4矩阵键盘识别-----------------------------------------102.4.2 系统板上硬件连线设计----------------------------------112.4.3 程序设计内容------------------------------------------11 2.5 音乐产生的方法----------------------------------------------182.5.1 原理(理论分析与计算)--------------------------------------182.5.2 程序框图------------------------------------------------------------------------------------------212.5.3 程序--------------------------------------------------------------------------------------------------21 3总程序---------------------------------------------------------------------------------------------29 4测试方法与仪器--------------------------------------------------------------------39 5测试数据及测试结果分析----------------------------------------40 6总结------------------------------------------------------------------------------------------------------421.引言目录单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

单片机是靠程序运行的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。

一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。

不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。

它由主机、键盘、显示器等组成。

还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。

这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。

顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。

因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。

它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”。

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。

本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。

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，在主控模块上设有16个按键和扬声器。

本文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统硬件组成。

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。

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。

2.电子琴设计目录一、设计任务设计制作一个电子琴。

二、设计要求1.基本要求：1）可以通过按键控制发音，能够发出1、2、3、4、5、6、7、i等八个音符；2）可以播放已存储的音乐；3）能够自动演奏多首（两首以上）乐曲，且演奏方式可选择（如重复播放或者顺序播放等）。

2.扩展要求：1）可以发出八个以上的音符；2）进行音调、音量的选择；3）可以对编奏乐曲进行录音，在按下放音键时能演奏出来；4）其他。

三、可实现功能1.通过键盘控制发出从低到高音共16个音符2.可以通过按键选择播放2首已存储的音乐3.能够以循环播放三首乐曲4.能够顺序播放三首乐曲5.能够在播放音乐过程中随时暂停播放,再次按下可继续播放6.按下相应功能按键如暂停,顺序播放,循环播放,相应指示灯会亮.2.1方案比较目录第一种方法是使用循环语句来实现延时，让单片机循环的执行某条指令然后根据单片机每条指令运行的时间以及循环的次数来计算延时时间。

如下所示：在上面的延时程序中可以看出：DJNZ指令执行时间为2个机器周期，MOV指令执行时间为1个机器周期，对于单片机的晶振频率为12MHz时机器周期为1 μs。

因此可以根据这些指令的执行时间和每条指令的循环次．数计算出以上的延时程序延时时间大约为50ms。

但这种方法的计算的延时时间不是很准确并且为达到一定的延时时间先必须进行很复杂的运算。

所以在延时时间要求不严格的时候才采用这种方法。

但对于电子琴电路由于每个音符的频率值要求比较严格，变化范围不能太大，因此产生方波的频率也要求比较严格，不能采用延时程序来产生此方波。

第二种方法是使用单片机的定时／计数器延时。

AT89C2051单片机内部有两个16位的定时／计数器T0和T1，单片机的定时／计数器实际上是个计数装置它既可以对单片机的内部晶振驱动时钟计数也可以对外部输入的脉冲计数，对内部晶振计数时称为定时器，对外部时钟计数时称为计数器。

当对单片机的内部晶振驱动时钟计数时，每个机器周期定时／计数器的计数值就加1，当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的CPU；对外部输入的时钟信号计数时，外部时钟的每个时钟上升沿定时／计数器的计数值就加 1，当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的CPU。

因此，如果知道单片机的机器周期或者外部输入时钟信号的周期，单片机就可以根据定时器的计数值计算出定时的时间。

用此方法定时十分准确，想得到多大的延时时间就可以给定时器赋一定的计数初值，定时器从预先设置的计数初值开始不断增1当增加到计数最大值时计数完毕，调整计数初值的大小就可以调整定时器定时的时间，从而达到准确的延时。

本系统中就采用第二种方法通过定时/计数器延时。

目录2.2原理图目录电子琴电路图2.2.1 系统板硬件连线系统板硬件连线如图所示，目录把“单片机系统”区域中的P0.0端口用导线连接到“音频放大模块”,即如图中右上角所示把“单片机系统”区域中的P2.0----P2.7端口用导线连接到”4X4矩阵键盘”即如图右下角所示把“单片机系统”区域中的P3.1----P3.5端口用导线连接到LED指示灯模块处,即如图左方所示把“单片机系统”区域中的”RSE”连接到复位电路中,即如图左方所示把“单片机系统”区域中的P1.0----P1.4端口用导线连接到各功能按键上,如图左上角所示把“单片机系统”区域中的”XTL1”,”XTL2”连接到晶振电路中,即如图左下角所示2.3主要芯片简介2.3.1主要性能目录与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器、 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。