基于单片机电子琴设计
基于51单片机的电子琴设计课程设计
目录前言 (2)第1章基于51单片机的电子琴设计 (3)1.1 电子琴的设计要求 (3)1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3)1.3 总体设计方案 (3)第2章系统硬件设计 (5)2.1 琴键控制电路 (5)2.2 音频功放电路 (6)2.3 时钟-复位电路 (6)2.4 LED显示电路 (6)2.5 整体电路 (6)第3章电子琴系统软件设计 (7)3.1 系统硬件接口定义 (7)3.2 主函数 (8)3.2.1 主函数程序 (8)3.3 按键扫描及LED显示函数 (9)3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10)3.4 中断函数 (11)3.4.1 中断程序 (12)第4章电子琴和调试 (12)4.1 调试工具 (12)4.2 调试结果 (13)4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14)第5章电子琴设计总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)前言音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。
近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。
但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。
如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。
而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。
结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。
现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。
电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。
基于单片机的电子琴设计
摘要电子琴又名键盘乐器，是现代电子科技与音乐结合的产物。
基于单片机技术的电子琴由微处理器基本应用单元、键盘、音阶指示、音频放大、工作电源等五部分构成。
AT89C51单片机形成所期望的音阶频率信号；4×4矩阵式键盘产生音阶控制信号；八个发光二极管来以实时显示不同频率的音阶变化；LM386音频放大器以驱动扬声器发声。
采用软件Protel 进行原理图设计，并用软件Keil编写装置程序源代码，利用Proteus软件进行功能仿真，即每按一个按键，产生对应的音阶以及相对应的二极管亮。
通过仿真分析，验证了设计的可行性，达到了课题设计要求。
系统硬件电路简单，运行稳定，具有一定的实用和参考价值。
关键词电子琴；单片机；音阶指示；扬声器ABSTRACTElectronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments ,the main content is AT89C51 control of the core components design of a electronic organ. The main content is AT89C51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core, with the keyboard, speaker and other core modules. In the main control module has 16 keys and a speaker. Matrix keyboard produce scale control signals Leds to show different frequency of scales using Protel to design the schematic diagram and Keil to Write device source code ,at last the simulation is conducted in preteus conduct..its simple hardware circuits, software functions, reliability of control system and high cost performance is its advantages. It also has certain practical and reference value.Keywords electronic organ AT89C51 musical scale instructions sounder目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章电子琴总体设计方案 (4)1.1基于RC正弦波振荡电路的电子琴设计 (4)1.2基于51单片机电子琴方案设计 (4)1.3方案比较 (5)第二章基于51单片机电子琴硬件电路设计 (6)2.1 AT89C51基本应用单元 (6)2.1.1系统的时钟电路 (6)2.1.2复位电路 (6)2.2 矩阵式键盘 (7)2.2.1 矩阵式键盘的按键识别方法 (7)2.2.2 键盘接口必须具有的4个基本功能。
基于单片机的电子琴设计_毕业设计论文
基于单片机的电子琴设计_毕业设计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)河南理工大学本科课程设计报告概述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。
基于单片机的电子琴设计
基于单片机的电子琴设计一、引言二、总体设计方案（一）设计目标设计一款基于单片机的电子琴，能够实现基本的音符演奏、音色切换、节奏控制等功能，并且具有良好的音质和稳定性。
（二）系统组成本电子琴系统主要由单片机控制模块、键盘输入模块、音频输出模块、显示模块和电源模块等部分组成。
1、单片机控制模块选用 STM32 系列单片机作为控制核心，负责处理键盘输入信号、生成音频信号、控制显示等功能。
2、键盘输入模块采用矩阵键盘，通过扫描键盘获取用户的按键操作，将其转换为对应的音符编码发送给单片机。
3、音频输出模块使用DAC 芯片将单片机生成的数字音频信号转换为模拟音频信号，再通过放大器和扬声器输出声音。
4、显示模块采用液晶显示屏，用于显示当前的演奏状态、音色选择、节奏模式等信息。
5、电源模块为整个系统提供稳定的电源供应，可采用电池供电或外接电源适配器。
三、硬件设计（一）单片机最小系统STM32 单片机的最小系统包括时钟电路、复位电路和电源电路。
时钟电路为单片机提供工作时钟，复位电路用于系统初始化，电源电路为单片机提供稳定的电源。
（二）键盘电路矩阵键盘由行线和列线组成，通过逐行扫描的方式检测按键状态。
将键盘的行线和列线分别连接到单片机的 GPIO 引脚，通过编程实现键盘扫描和按键识别。
（三）音频输出电路选用高性能的 DAC 芯片，如 PCM1794，将单片机输出的数字音频信号转换为模拟音频信号。
为了提高音频输出的质量，还需要添加放大器和滤波电路，以增强信号的功率和去除噪声。
（四）显示电路液晶显示屏通过 SPI 接口或 I2C 接口与单片机连接，单片机通过发送指令和数据来控制显示屏的显示内容。
（五）电源电路根据系统的工作电压和电流需求，选择合适的电源芯片，如LM7805 等，将输入电源转换为所需的电压，并通过滤波电容等元件提高电源的稳定性。
四、软件设计（一）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机初始化、键盘初始化、音频输出初始化、显示初始化等。
基于单片机的微型电子琴建模
基于单片机的微型电子琴建模引言随着科技的不断发展，电子琴已经成为了音乐爱好者们的最爱之一。
传统的电子琴大多采用单片机和其他电子元件来实现各种音效和功能，但是这种电子琴通常比较大而且价格昂贵。
为了满足人们对小巧便携且质量优良的需求，我们打算通过使用单片机来设计一种微型电子琴。
本文将介绍该微型电子琴的设计思路、具体实现方法以及未来的发展方向。
一、微型电子琴的设计思路1. 硬件设计我们打算采用STM32F103C8T6单片机作为微型电子琴的核心处理器。
这款单片机具有较高的性能和丰富的外设资源，能够满足我们对音乐输出和按键输入的需求。
我们还会使用一块音频解码芯片来解码各种音色样本，并通过单片机进行控制和输出。
在按键方面，我们打算使用一组多功能按键来实现琴键的弹奏和功能的选择。
为了提高音质和音量，我们还会加入一组功放电路和扬声器。
2. 软件设计在软件设计方面，我们将会使用C语言来编写单片机的驱动程序和控制程序。
通过对按键输入的检测和音频解码芯片的控制，我们能够实现琴键的弹奏和音色的切换。
我们还会对整个系统进行优化，以确保微型电子琴的稳定性和响应速度，并且可以支持各种音乐演奏模式。
二、微型电子琴的具体实现方法1. 硬件实现我们需要搭建一套原型系统来验证我们的设计方案。
我们会使用原型板来连接单片机、音频解码芯片、按键和功放电路，并且通过软件调试来保证各部分的正常工作。
一旦原型系统稳定运行，我们就可以进行电路的PCB设计和制作，以便于后期的小批量生产。
在PCB设计中，我们需要注意每个电子元件的布局和连线，以减少信号干扰和提高整个系统的可靠性。
2. 软件实现在软件实现方面，我们需要编写音频解码程序、按键检测程序和功放控制程序。
通过音频解码程序，我们能够实现各种音色样本的解码和播放，以满足不同演奏需求。
通过按键检测程序，我们能够实现琴键的弹奏和功能的选择。
通过功放控制程序，我们能够控制扬声器的音量和音质，以提供更好的音乐体验。
基于单片机的电子琴设计
基于单片机的电子琴设计电子琴是一种常见的乐器，通过电子元件和技术实现各种声音效果和音调的变化。
基于单片机的电子琴设计，使用单片机作为核心控制芯片，可以实现各种音色的生成、乐曲演奏和音调调整等功能。
一、基本原理1.音源生成：通过单片机的计算和控制，生成各种音色的数字波形信号。
可以使用PWM波形发生器，通过控制占空比实现不同音调的发声。
2.按键输入：通过按键进行音符的选择和演奏，按键可以通过矩阵键盘或编码器等方式实现，通过单片机的GPIO口读取按键输入信号。
3.音量控制：通过调节音量电阻或数字控制器，调整输出音量大小。
4.音色调整：通过改变生成波形的参数和算法，实现不同音色效果的切换和调整。
二、硬件设计1.单片机：选择合适的单片机，如STC89C52或ATmega328P等，作为控制核心。
2.键盘：选择合适的键盘结构和按键数量，如矩阵键盘或编码器。
3.音源：可以选择合适的音源模块或芯片，如AD9833，用于生成各种音色的波形信号。
4.音量控制：将数字音频信号通过运放进行放大，通过音量电位器或数字控制器调节输出音量大小。
5.音箱：选择合适的音箱，用于放大和放出音频信号。
三、软件设计1.按键扫描：通过单片机的GPIO口读取按键输入信号，实现按键的扫描和检测。
2.音符和音调处理：将按键输入映射为相应的音符号，通过生成不同的波形并控制频率实现不同音调的发声。
3.音量控制：通过改变音源模块的输出幅度或控制运放的增益，实现音量的调节。
4.音色调整：通过改变生成音色的参数和算法，实现不同音色效果的切换和调整。
5.乐曲演奏：通过编写相应的乐曲和音符的编码和播放算法，实现各种乐曲的演奏功能。
6.界面显示：可以通过液晶显示屏或LED显示器，实现界面的显示和操作。
四、功能扩展1.录音和播放：在单片机上添加存储模块（如SD卡或FLASH芯片），实现录音和播放功能，可以录制和回放演奏的音乐。
2.MIDI接口：添加MIDI接口，通过MIDI合成音源模块，实现与其他乐器和设备的互联。
基于51单片机电子琴设计课程设计
基于51单片机电子琴设计课程设计
“基于51单片机电子琴设计课程设计”是一门介绍如何使用51单片机设计电子琴的课程。
本课程主要以51单片机为核心，以硬件电路、基础电路、信号处理程序及计算机软件为基础，介绍如何设计和控制电子琴原理，包括电子琴合成器、音源和操控器等技术知识。
课程通过理论讲解、硬件示范和软件实践的方式，引导学生搭建51单片机电子琴，并运用51专有语言和C语言，将单片机程序下载到电子琴中，实现声音的发出以及控制功能。
同时，学生还能学习电子琴软件仿真技术，理解电子琴的构造及琴键按钮的控制原理，掌握电子琴的基本程序，掌握电子琴的发声装置的设计等。
本课程旨在让学生掌握单片机电子琴的原理，熟悉信号处理程序和计算机存储系统，掌握原理及应用实践。
学生可以通过实践学习基础电路结构，了解单片机操作原理和程序编写应用，也可以运用所学知识及联系实际应用，完成不同功能需求的电子琴设计、系统设计及控制。
从而为建立有趣、实用的小型电子产品奠定基础。
经过本课程的学习，学生可以比较熟练的设计出基于51单片机的电子琴系统，实现基本的功能及控制，熟悉电子琴原理及程序设计，熟悉电子琴系统分析及调试。
另外，还可以运用计算机软件如Keil C51等，完成更复杂的电子琴程序设计，使学生掌握先进的电子琴设计技术，学会分析并解决实际的电子琴控制问题，进一步提升学生的学习能力和职业发展能力。
基于单片机的电子琴设计
基于单片机的电子琴设计随着科技的不断发展，电子音乐已成为现代社会中不可或缺的一部分。
作为电子音乐的代表，电子琴早已被广泛地应用到音乐演奏和教学中。
当下，单片机技术的迅速发展，让基于单片机的电子琴设计成为了一个非常热门的领域。
本文将探讨基于单片机的电子琴的设计与实现，并介绍一些技术细节和应用领域。
一、电子琴概述先来了解一下什么是电子琴。
电子琴是一种使用电子技术模拟声音的乐器。
相比于传统的钢琴，电子琴不仅可以产生更广泛的声音效果，而且由于其自带音箱，可以直接输出声音，无需通过扬声器来放大声音。
同时，电子琴的调音可以通过软件进行自动化，而不是需要手动调整琴键，这使得电子琴在音乐演奏和创作方面具有更大的创意空间。
二、基于单片机的电子琴设计基于单片机的电子琴设计是一种采用单片机控制电路的电子琴。
与传统的电子琴不同，基于单片机的电子琴可以通过使用数字信号处理技术来模拟真实的钢琴声音。
这种设计的主要原理是利用单片机驱动各个琴键的驱动电路，并将信号传递给数字信号处理单元进行声音信号的处理。
三、单片机电路基于单片机的电子琴主要由单片机控制驱动电路和数字信号处理单元两部分组成。
单片机控制驱动电路主要采用AD （Analog Devices）的相关芯片，使用ARM内核，并带有SDRAM和FLASH存储器。
数字信号处理部分主要由TMS（Texas Instrument）的DSP处理器构成。
这里重点介绍单片机控制驱动电路的工作原理：1.单片机控制琴键单片机控制琴键的原理是通过按键输入来扫描琴键的状态，并找到对应的音阶和音色。
琴键的按下通过触发一个非常小的开关按钮来进行操作，该按钮可以产生一个数字信号，指示琴键是否按下。
单片机轮询所有琴键的状态，并选择要发送给数字信号处理部分进行处理的琴键。
2.音频信号输出单片机通过GPIO（通用输入/输出）来驱动DAC（数字到模拟转换器）芯片来产生音频信号，并将其输出到音箱或扬声器。
DAC是将数字信号转换成模拟声音波形的微电子设备，用户可以选择和调整模拟转换器以获得所需的音色或音质。
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基于单片机的简易电子琴设计
一、设计目的
本方案设计数码管显示音符的实验，使用基于AT89C51单片机，在数码管上显示按键所代表音符的数字，通过键盘可以调节低音，中音，高音的音符，按下数据蜂鸣器会发出相应音符发出的声音。
二、摘要：通过数码管显示音符的数字，按下键盘，蜂鸣器会发出声音进行提示
关键词：单片机，键盘，蜂鸣器，数码管
硬件电路设计
1、单片机模块设计
2、本次设计采用的是单片机AT89C51。
芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠
芯片的缺口，如图3.1所示。
左边那列逆时针数起，依次为1，2，3.....40，其中芯片的1脚顶上有一个凹点。
在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根。
3、
4、图AT89C51管脚图
5、AT89C51单片机共有4组8位可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口
有8位，共32根。
每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能。
6、P0口：8位双向I/O口线，名称为P0.0-P0.7；
7、P1口：8位准双向I/O口线，名称为P1.0-P1.7；
8、P2口：8位准双向I/O口线，名称为P2.0-P2.7；
9、P3口：8位准双向I/O口线，名称为P3.0-P3.7。
10、本文单片机模块如图所示，主要是由单片机芯片与晶振和复位电路组成的。
是
由单片机来控制整个系统，让我们的系统可以正常的运行。
2、数码管显示模块设计
LED（Light Emitting Diode）发光二极管缩写。
LED数码管是由发光二极管构成的。
常见的LED数码管为“8”字型的，共计8段。
它由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，每一段对应一个发光二极管。
一般来说分共阳极和共阴极两种接法，如图4所示为八段LED数码管结构及外形。
共阳极LED数码管的发光二极管的阳极连接在一起，公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。
反之，共阴极发光二极管的阴极连在一起，通常公共阴极接地。
当阳极为高电平时，发光二极管点亮。
LED数码管的a至g七个发光二极管因接得电压不同而导致不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，如表3所示为八段LED数码管的字形码表。
3、键盘与蜂鸣器系统
键盘接口
蜂鸣器接口
程序的软件设计
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned char
sbit beep=P2^0;
uchar code sch[3][7]={{0xf1,0xf2,0xf4,0xf4,0xf6,0xf7,0xf8},{0xf8,0xf9,0xfa,0xfa,0xfb,0xfb,0xfc},{0xfc,0xfc,0xf d,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe}};//低音，中音，高音的1,2,3,4,5,6，7
uchar code scl[3][7]={{0x17,0xb7,0x2a,0xcf,0x09,0x20,0x18},{0x88,0x59,0x13,0x68,0x04,0x90,0x0c},{0x44,0 xad,0x09,0x35,0x82,0xc8,0x04}};
uchar code smg[7]={0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8};
uchar line=0,note;
void delay(uchar i)
{
uchar j;
while(i--)
{
for(j=0;j<110;j++);
}
}
void keyscan()
{
if(P1!=0xff)
{
delay(10);
if(P1!=0xff)
{
switch(P1)
{
case 0xfe:note=0;break;
case 0xfd:note=1;break;
case 0xfb:note=2;break;
case 0xf7:note=3;break;
case 0xef:note=4;break;
case 0xdf:note=5;break;
case 0xbf:note=6;break;
}
TR0=1;
P0=smg[note];
while(P1!=0xff);
TR0=0;
beep=1;
}
}
}
void main()
{
EA=1;
EX0=1;
IT0=1;
TMOD=0X01;
ET0=1;
TH0=sch[line][note];
TL0=scl[line][note];
while(1)
{
keyscan();
}
}
void sd() interrupt 0
{
line++;
if(line==3)
line=0;
}
void tine() interrupt 1
{
TH0=sch[line][note];
TL0=scl[line][note];
beep=~beep;
}
模拟仿真图
参考文献
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