电子琴课程设计论文

单片机课程设计报告题目：电子琴课程设计

专业班级：电气工程及其自动化104 完成日期：2012年12月20 日

电子琴设计任务书

设计要求

（一）基本功能

1. 实现基本的音符1-7的弹奏和数码显示。

2. 自动弹奏播放一首简单的歌曲。

（二）扩展功能

1. 随机弹奏曲子时，可以实时记忆，并可复读（重复播放）。

二．计划完成时间三周

1．第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。

2．第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。

3．第三周完成软件和硬件的联合调试。

目录

1引言 (1)

2 总体设计方案 (1)

2.1 设计思路 (1)

2.2元件介绍 (2)

2.3总体设臵框图 (3)

3 设计原理分析 (4)

3.1音乐产生的原理 (4)

3.2软件的总体设计及程序流图 (6)

3.3硬件总体方案及说明 (6)

总结与体会 (8)

参考文献 (8)

附录1 (9)

附录2 (10)

附录3 (11)

基于单片机的电子琴控制系统

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89s51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。

关键词：电子琴，单片机，矩阵键盘，数码管

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。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 总体设计方案

2.1设臵思路

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16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，并且根据所按键，可以再数码管上显示按键值，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。本设计可以根据要求把产生的音乐记忆下来。

2.2元件介绍

2.2.1 AT89S51

AT89S51 为 ATMEL 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序代码容量为4KB。

主要功能列举如下：

1、为一般控制应用的 8 位单芯片

2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）

3、内部程式存储器（ROM）为 4KB

4、内部数据存储器（RAM）为 128B

5、外部程序存储器可扩充至 64KB

6、外部数据存储器可扩充至 64KB

7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制

8、5 个中断向量源

9、2 组独立的 16 位定时器

10、1 个全多工串行通信端口

11、8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能

图1AT89S51

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。

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2 数码管引脚

2.3总体设臵框图

基于单片机系统的电子琴的基本结构如图（3）所示：

图3 电子琴总体设臵框图

AT89S51

弹奏按键

存储功能 时钟电路 复位电路 喇叭

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