单片机的电子琴设计论文
基于单片机的电子琴设计与仿真论文
成都理工大学工程技术学院毕业论文基于单片机的电子琴设计与仿真作者姓名：任振环专业名称：电子科学与技术指导教师：兰英讲师摘要当今世界，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。
电子琴是我们常见的电子产品，它是一种键盘乐器，是现代电子科技与音乐的结合。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
单片机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，录像机、摄像机、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。
该系统是以51系列单片机为主控制器，附有矩阵键盘、LED数码管、扬声器等。
系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。
本文设计的电子琴，体积小，重量轻，使用方便，并有一定的商业价值。
关键词：STC89C52单片机矩阵键盘LED数码管扬声器AbstractIn today's world, electronic technology has obtained the rapid development, under its impetus, the modern electronic products into almost every field of the society, a strong impetus to the development of social productivity and the improvement of social information-based degree. Electronic organ is our common electronic products, it is a keyboard instrument, is combined with modern electronic technology and music.At present, SCM is a high performance and multi variety trend will be further towards the CMOS, low power consumption, small volume, large capacity, high performance, low price and the contents of the external circuit and so on several aspects of development. Microcontroller penetrated into every aspect of our lives, which is almost difficult to find traces of the field without mcu. Missile navigation equipment, aircraft control on a variety of instruments, computer network communications and data transmission, real-time control and data processing of industrial automation process, extensive use of various smart IC card, civilian luxury car security system, video recorder, camera control, full automatic washing machine, and program-controlled toys, electronic pet and so on, these all cannot do without mcu.The system is based on the 51 Series MCU based controller, a matrix keyboard, LED digital tube, speakers, etc.. To complete the system shows the input information, the basic function such as play corresponding notes. Electronic organ, this design has the advantages of small volume, light weight, easy to use, and have a certain commercial value.Keywords:STC89C52 microcontroller，matrix keyboard，digital tube LED ，speaker目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 总体方案介绍 (2)1.1 方案一 (2)1.2 方案二 (3)1.3 系统设计概述 (4)2 系统硬件介绍 (5)2.1主控模块（STC89C52） (5)2.1.1 STC89C52的主要特性 (6)2.1.2 STC89C52的中断系统 (9)2.1.3 STC89C52的系统介绍 (10)2.2显示模块 (10)2.2.1 数码管原理 (10)2.2.2 显示模块电路设计 (12)2.3 矩阵键盘模块 (13)2.4 功率放大模块（LM386） (14)2.4.1 LM386内部原理 (14)2.4.2 功率放大器使用事项 (16)3 系统软件介绍 (17)3.1 系统软件整体设计 (17)3.2 定时器产生音乐信号原理 (18)3.3 程序设计原理 (19)4 调试结果与仿真 (20)4.1 调试结果 (20)4.2 仿真结果 (20)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附件1 系统整体原理图 (24)附件2 元件清单 (25)附件3 系统PCB设计图 (26)附件4 系统源程序 (27)附件5 实物图片 (35)前言近几十年来，单片机技术迅猛发展，在工农业生产，交通运输，国防建设和航空、航天事业等领域中获得广泛的应用。
基于单片机的电子琴设计_毕设论文论文
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)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。
单片机电子琴的设计
单片机电子琴的设计电子琴是一种音乐电子设备，以模拟钢琴的音色和演奏方式，成为世界上最受欢迎的乐器之一。
在现代电子科技的支持下，我们可以使用单片机等技术开发出基于数字信号处理（DSP）的电子琴。
本文就介绍一下如何设计一款单片机电子琴。
一、单片机选配单片机在电子琴设计中扮演着重要的角色。
在选择单片机的时候，需要考虑的因素包括处理速度、内存容量和IO口数量等。
要选取一个适合电子琴设计的单片机，需要先考虑清楚设计需求。
首先需要考虑的是是否需要实现多个音轨同时发声，如果需要，那么处理速度和内存容量就需要更高。
其次，需要考虑电子琴是否需要使用其他电子元件，如显示器和按键等，这些需要额外的IO口。
基于这些因素，我们可以考虑使用一些以ARM Cortex-M为核心的单片机。
二、电子琴音源电子琴的音源是银键和白键所发出的声音，根据不同的琴键产生不同的音高。
在单片机电子琴设计中，音源一般是通过数字信号处理实现的。
数字信号处理技术的发展，使得电子琴声音可以实现多声音的混合、合成和过滤等复杂的信号处理效果。
在电子琴声音设计中，有一些数字信号处理器可以提供与钢琴声音相似的模拟合成音声，这是因为这些数字信号处理器内部存储了大量的样本数据，能够计算出每个钢琴键释放铁片时所产生的具体声音，因此设计出来的电子琴可以发出非常类似真正钢琴的声音。
三、键盘电路设计电子琴的键盘电路是将银键和白键的状态转换成数字信号的关键部分。
在这个电路中，每个琴键都会绑定一个按键开关和一个电容器。
当钢琴音键被按下时，与之对应的电容器电荷被放电，并且当钢琴音键松开后，电容器又被皮卡德-歐姆定律所充电，这样的变化就可以被单片机检测到，并能将这一变化转换成数字信号。
四、功放设计在单片机电子琴中，音源需要通过功放才能以声音的形式输出。
电子琴功放的设计中有两个要点，一个是输出功率，另一个为输出阻抗。
要保证声音输出的质量并且能够适应不同的演奏场合，功放的输出功率需要足够高，能够保证声音输出清晰、饱满、有力量感。
基于AT89C52单片机的简易电子琴设计毕业设计论文
3.1
图3-1电子琴系统原理框图
（1）LCD显示屏
LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，以此来达到控制住每个像素点偏振光出射与否从而达到显示的目的。自然界中的物质有气态、液态、固态三种型态。虽然液体分子质心的排列没有任何规律性，不过如果这些分子是扁形的，那么这些分子的分子指向就有可能具有规律性。因此人们就可以将液态再次细分成好多型态。液体直接称为分子方向没有规律性的液体，如果分子具有方向性的液体，那么就可以称它为为“液态晶体”，简称“液晶”。生活中的电视、手机绝大多数产品都属于液晶产品，因此，液晶对于人们的生活来说并不陌生。液晶是在1888年由奥地利植物学家莱尼茨尔（Reinitzer）发现的，是一种介于固体与液体之间且具有规则性分子排列的有机化合物。
4.2程序设计内容11
5．调试15
5.1 Proteus简介15
5.2 keil简介15
5.3仿真步骤17
6．总结19
单片机课设设计论文：基于STC89C51单片机的简易电子琴设计
单片机课程设计论文题目：基于单片机的简易电子琴设计学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化姓名: ### ### ###指导教师:完成日期: 2012-12-27目录摘要 (1)绪论 (2)1方案论证 (3)1.1原理图 (3)1.2主体方案 (3)1.3系统方案设计绍 (4)1.3.STC89C51简介 (5)1.3.1单片机工作原理 (8)1.3.2数码管 (13)2实现过程 (14)2.1.1 程序设计内容 (14)2.1.2 I/O并行口直接驱动LED显示 (14)2.2 音乐产生的方法 (15)2.2.1 原理 (15)2.2.2 程序框图 (16)3全文总结 (17)3.1结束语 (18)参考文献 (19)附录 (20)1.电路原理图 (20)2.程序框图 (21)3.系统流程图 (22)4.语言源程序 (23)摘要在现代各种生活中，电子琴作为一种音乐型玩具，广泛用于与人们的日常生活中。
市场上有各种各样的电子琴。
特别是日本产的，音质优美，它是有专门的音乐控制芯片制造的。
由于其价格较贵，无法大面积普及，且功能单一。
用89c51作为主控中心，研制一种简易的微型电子琴，尽可能地体现较好的音质来，是一种可做的尝试。
以单片机为核心设计的简易电子琴系统，由按键扫描电路、声音产生驱动电路、复位电路、等模块组成的，是一种比较实用、廉价的电子玩具。
本论文所设计的简易电子琴，它分为两大部分，硬件电路的设计和软件的设计。
硬件电路的设计以AT89S51单片机为控制主板，辅以外围的扩展设备蜂鸣器、矩阵键盘、共阳数码管，形成一个可被控制的显示系统。
软件设计通过控制单片机内部的定时器T0来产生不同频率的方波,驱动喇叭发出不同音节的声音.再利用延迟来控制发音时间的长短,即可控制音调中的节拍.把乐谱中的音符对应的频率转换为定时常数,把相应的节拍变换为定时常数,然后作成表格存放在储存器中,由程序查表得到定时常数和延时常数,分别用以控制定时器产生方波的频率和该频率方波的持续时间.当延迟常数到时,再查下一个音符的定时常数和延迟常数.依次进行下去,就可演奏悦耳动听的音乐.主要实现 1》能够发出1.2.3.4.5.6.7等七个音符。
基于51单片机学习板的简易电子琴__本科毕业设计论文
中国矿业大学徐海学院技能考核培训姓名：申鹏飞学 号： 22120768专业：信息12-2班题目：基于单片机的技能考核专题：简易的电子琴制作，数据收发指导教师：有鹏设计地点：电工电子实验室时间： 2015 年 6 月通信系统综合设计训练任务书学生姓名 申鹏飞 专业年级 信息12-2班 学号 22120768设计日期： 2015 年 6 月 20 日 至 2015 年7 月3日设计题目：设计专题题目：设计主要内容和要求：1. 主要内容：（1）系统硬件设计及说明）系统硬件设计及说明）系统硬件设计及说明（2）系统硬件设计及说明）单片机学习板主要功能介绍（3）单片机学习板主要功能介绍）系统软件设计（4）系统软件设计2. 功能扩展要求（1）2.4GHz射频收发芯片nRF2401及其应用及其应用）简易的电子琴制作的步骤和功能（2）简易的电子琴制作的步骤和功能指导教师签字：摘要：随着电子技术的发展，电子技术与音乐的结合不断加深。
由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭都能承受得了的经济投入。
而且电子琴键盘操作直观易于掌握。
子琴键盘操作直观易于掌握。
这样对初学者，这样对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。
这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普及率。
激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普及率。
关键词：关键词：5151单片机，电子琴单片机，电子琴 ，数据收发，数据收发目录第一章第一章 前言前言 .............................................. 6 1.1 系统开发背景系统开发背景 ...................................... 6 1.2 系统开发意义系统开发意义 ...................................... 6 第二章第二章 设计任务及要求设计任务及要求设计任务及要求 ................................... 7 第三章第三章 系统硬件设计及说明系统硬件设计及说明 ................................ 8 3.1系统组成及总体框图系统组成及总体框图 ................................. 8 第四章第四章 单片机学习板主要功能介绍单片机学习板主要功能介绍 .......................... 9 4.1AT89S52简介简介 ....................................... .......................................9 4.1.1功能特性：功能特性： ................................... 10 4.1.2主要性能主要性能..................................... ..................................... 11 4.1.3管脚说明管脚说明..................................... ..................................... 11 4.2 LED 数码管数码管 ....................................... ....................................... 12 4.3显示电路显示电路 ......................................... ......................................... 13 4.4键盘扫描模块电路图键盘扫描模块电路图 ................................ 13 4.5数码管显示模块电路原理图数码管显示模块电路原理图 .......................... 14 4.6电源模块电路原理图电源模块电路原理图 ............................... 15 第5章 系统软件设计系统软件设计 ..................................... 16 5.1音乐相关知识音乐相关知识...................................... ...................................... 16 5.2如何用单片机实现音乐的节拍如何用单片机实现音乐的节拍 ........................ 16 5.3如何用单片机产生音频脉冲如何用单片机产生音频脉冲 .......................... 16 5.4系统总体功能流程图系统总体功能流程图 (18)第六章2.4GHz 射频收发芯片nRF2401 模块介绍模块介绍 ............... 20 6.1芯片结构芯片结构 ......................................... ......................................... 21 6.2引脚说明引脚说明 ......................................... ......................................... 21 6.3工作模式工作模式 ......................................... .........................................23 6.3.1收发模式收发模式..................................... ..................................... 23 6.3.2直接收发模式直接收发模式 ................................. 24 6.3.3配置模式配置模式..................................... ..................................... 25 6.3.4空闲模式空闲模式..................................... ..................................... 25 6.3.5关机模式关机模式..................................... ..................................... 25 6.4.6.4.器件配置器件配置器件配置 ......................................... 25 6.5.6.5.应用电路应用电路应用电路 ......................................... 26 6.6无线音频系统无线音频系统...................................... ...................................... 27 第七章第七章 51 51单片机与NRF24L01模块融合模块融合 ..................... 28 第八章第八章 收获与总结收获与总结收获与总结 ...................................... 29 第九章第九章 参考文献参考文献 ......................................... 30 附录一附录一.................................................. 31 附录二附录二 .. (42)第一章 前言1.1 1.1 系统开发背景系统开发背景随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。
单片机电子琴设计
2
硬件设计
NO作为微控制器。Arduino UNO具 有丰富的IO端口和内置的音频放大器，非常适合用于电 子琴设计
硬件设计
2. 按键矩阵
为了方便用户操作，本设计采用一个4x4的按键矩阵，共有16个按键，分别代表不同的音 符
3. 音频放大器
由于Arduino UNO的 输出功率较小，不足 以驱动扬声器产生清 晰的音符，因此需要 使用一个音频放大器 来放大音频信号。本 设计选用一个内置音 频放大器的芯片，如 LM386
-
感谢倾听
硬件设计
硬件设计
4. 扬声器
为了产生美妙的音乐 ，本设计选用一个8 欧姆、0.5瓦的扬声 器
硬件设计
5. 电路图
请参考以下电路图
3
软件设计
1. 代码框架
本设计的代码框架如下
软件设计
软件设计
2. 按键检测和音符播放
在loop()函数中，我们使用一个switch语句来检测按键事件，并根据不同的按键触发不同 的音符。为了简化代码，我们使用一个库来播放音符。这个库可以是Arduino内置的tone 库或者其他第三方库。以下是示例代码
单片机电子琴设 计
-
引言 硬件设计 软件设计
1
引言
引言
单片机电子琴是一种基 于微控制器的音乐设备 ，能够通过按键触发不 同的音符，从而演奏出 美妙的音乐
这种设计具有简单、便 携、节能等优点，因此 广泛应用于音乐教育、 儿童玩具等领域
本文将介绍一种基于 Arduino单片机的电子 琴设计，包括硬件和软 件部分
基于单片机的电子琴设计
基于单片机的电子琴设计摘要：本文提出了一种基于单片机的电子琴的设计方案，旨在实现音乐的创作和演奏。
设计方案的硬件部分包括键盘、音箱、电源和电路板等，软件部分则采用C语言进行编程。
通过此设计方案可以实现多种音色的演奏和各种音乐效果的创作。
本文的实验结果表明，设计方案具有良好的音效和音质，非常适合学习和演奏音乐。
关键词：单片机、电子琴、音乐引言：随着科技的不断发展和电子技术的不断进步，电子琴已经成为一种非常重要的乐器之一。
传统的钢琴因为体积大、制造、维护成本高等原因，使得它成为高消费群体的享受。
而电子琴的便携性、价格适中、功能丰富、可扩展性高等特点，使得它逐渐成为广大音乐爱好者和乐手的选择。
本文提出了一种基于单片机的电子琴的设计方案，可以实现多种音色的演奏和各种音乐效果的创作，有着非常广阔的市场前景和应用前景。
1.电子琴的原理电子琴是一种基于电子技术的乐器，它是通过触键产生音符，再通过放大器和音箱放出声音。
电子琴的音色可以通过数字合成和采样技术来实现。
数字合成的原理是通过脉冲宽度调制（PWM）和频率控制（FM）等方式来合成各种音色。
采样的原理则是通过把各种乐器的音色进行采样，并保存为数字信号，在电子琴上播放所需乐器的音色。
2.基于单片机的电子琴的设计方案本文提出的基于单片机的电子琴设计方案，包括硬件和软件两部分。
硬件部分：主要包括键盘、音箱、电源和电路板等组成部分。
其中电路板是整个电子琴的核心部分，它包含了单片机、按键、驱动等器件。
键盘是传统琴键的改良版，用硬纸板制成，磨砂表面处理。
而音箱则采用了好声音的喇叭，拥有清晰甜美、高音饱满的音质。
软件部分：采用C语言进行程序设计，包括键盘扫描模块、音频模块、数字控制模块和显示模块等多个模块组成。
其中键盘扫描模块是整个软件的核心部分，它利用单片机的IO口来扫描键盘，实现对音符的捕捉。
而音频模块则是利用DAC芯片，通过PWM控制，实现各种音色的播放。
数字控制模块是通过编程来控制各种音乐效果的产生，而显示模块则是把音符和效果的信息在LCD屏幕上进行显示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
郑州华信学院《单片机应用与仿真训练》设计报告模拟电子琴发声控制系统院(系）：机电工程学院专业班级：1 0 电气班学号：姓名：指导老师：白金柯成绩：时间：2012年月日摘要本设计是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个模拟电子琴发声控制系统。
以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器、LED显示器等模块组成核心主控制模块。
在主控模块上设有11个按键，其中7个按键控制7个音符，1个作为功能转换键使用，具有手动随意弹奏和自动播放乐曲的功能,另外3个按键用来实现高、中、低音的音符发音。
下面具体介绍一下单片机各端口的分配功能：单片机的P2.0-P2.6为输入端口，用来控制7个音符的选择弹奏；P2.7为功能转换键，它能切换手动随意弹奏和自动播放乐曲的功能；P2.0-P2.2为单片机控制电子琴实现弹奏高、中、低的功能切换键；P0端口通过上拉电阻接到+5V上，然后接LED共阴数码管；P1.0为单片机的输出端口，它通过限流电阻R与三极管级基极相接，三极管的集电极接有接蜂鸣器。
本设计通过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经三极管放大信号后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。
要实现7个音符的各自的高、中、低音，需要建立三个表，分别存储高音、中音和低音的频率值；当三个拨码开关中某一个按下，通过软件选择相应的音频。
按下弹奏键就可弹奏出不同的声音。
另外用软件延时来控制发音时间的长短，来控制节拍。
通过把乐谱中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存储器中。
由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间，这样就可以实现乐曲的演奏。
为了实现按键的准确判断和完善电子琴发声的效果，本设计采用了软件防抖的方法，有效的解决了按键抖动的问题。
另外当按下功能切换键，切换至音乐自动播放功能时，本系统能实现七首歌曲的有选择播放，另附带数码管显示提醒。
这样使得电子琴的功能变的更加强大。
本设计为实物电路板设计开发，报告中详细的阐述了电子琴设计的方法和过程。
并经过软硬件的调试，该音乐发生器不但能通过键盘弹奏出很好的音调，而且还可以通过键盘选择播放不同的音乐。
除此之外，本电子琴还带有显示功能，能显示哪个按键按下，而且相当准确。
本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。
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 AT89C52 (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 AT89C51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)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，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 方案论证采用AT89C52单片机进行控制，由于它不具备ISP 功能，而且其ROM 只有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：图（1）2.2 元件介绍2.2.1 AT89C52功能特性：AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器,使用Atmel公司高密度非易失存储器技术制造,与工业80C52产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89C52具有以下便准功能：8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89C51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89C51。
主要性能：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。
2.2.2三极管晶体三极管也称三极管,是通过一定的工艺,将两个PN结结合在一起的器件.由于PN结之间的相互影响,使三极管变现出不同于单个PN结的特性而具有电流放大功能,从而使PN结的应用发生了质的飞跃。
本设计采用了S8050三极管，它是小功率、NPN型的信号放大器。
它的外型与封装如下图所示：2.2.3 LED数码管本次设计的显示电路采用LED数码管显示，LED（Light-Emitting Diode）是一种外加电压从而渡过电流并发出可见光的器件。
LED是属于电流控制器件，使用时必须加限流电阻。
LED有单个LED和八段LED之分，也有共阴和共阳两种。
常用的七段显示器的结构如图下图所示。
发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器(如图b所示),阴极连在一起的称为共阴极显示器(如图c所示)。
1位显示器由八个发光二极管组成，其中七个发光二极管a~g控制七个笔画（段）的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少，字符的开头有些失真，但控制简单，使用方便。
此外，要画出电路图，首先还要搞清楚他的引脚图的分布，在了解了正确的引脚图后才能进行正确的字型段码编码。
才能显示出正确的数字来。
（a）外形（b）共阳极 (C)共阴极图3-6 数码管引脚2.3 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11个按钮矩阵，设计成21个音阶，可以实现音阶在低音1-高音7之间。
比传统音阶范围大，弹奏效果好。
2.4 各功能模块原理图2.4.1 AT89S52模块电路原理图2.4.2 键盘扫描模块电路原理图2.4.3 数码管显示模块电路原理图2.4.4 音频处理模块电路原理图软件设计3.1 音乐相关知识乐音听起来有的高，有的低，这就叫音高，音高是由发音物体振动频率的高低决定的，频率高声音就高，频率低声音就低，不同音商的乐音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，这7个字母就是乐音的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名。