毕业设计-基于at89s52单片机的十六音键电子琴设计

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1、湖南工学院第1章前言1.1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。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。鉴于传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k16”键演奏从低So到高DO等16个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。1.2系统开发意义该设计具有以下优点：(1)可以随意弹奏想要表达的音

2、乐；(2)制作简单，成本低。1.3设计目标由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下：1、经济可行性：所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于竞赛设计是没有项目资金，没有开发经费，因此在经济上必须能够承受，比较理想化的项目对于我们毕业设计来说是不可行的。通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。2、技术可行性：技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。综

3、上所述，本系统设计目标已经明确，在经济与技术上均可行，因此本系统的开发是完全可行的。第2章方案论证2.1控制模块选择方案方案一：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AT89S52单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品

4、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。22湖南工学院鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三2.2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，可以实现音阶在低音4---高音5之间。比传统音阶范围大，弹奏效果好。第3章系统硬件设计及说明3.1系统组成及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，具体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

5、现一种由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T1，工作模式为1，改变计数值TH1和TL1可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，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。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。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电路。本例使用国家半导体公司的低压音频功率放大器LM324来实现音频功放电路。键盘扫

6、描AT89S52液晶显示蜂鸣器播放音乐电源部分图3.1系统结构图3.2显示电路本次设计的显示电路采用LCD液晶显示。通过单片机编程，让LCD液晶显示，以此来实现按键与显示程序的一致性。22湖南工学院3.3部分功能模块原理图3.3.1AT89S52模块电路原理图单片机主程序模块通过对键盘扫描程序信号的读取，在通过调出对应的子程序，取出液晶显示的编码和定时器初始值以产生不同的声音信号。在这一过程中，对液晶显示通过对数组的操作，对声音信号则是通过中断程序进行控制。图3.2AT89S52模块电路原理图3.3.2LCD液晶显示模块电路原理图图3.4LC

7、D液晶显示模块电路原理图22湖南工学院3.3.3音频处理模块电路原理图由于单片机驱动能力不够，在处理音符信号时，需加功率放大装置，因LM324芯片具有低功耗、高增益的特点，这合适单片机低功耗输出，所以加装LM324音频信号放大器对信号进行放大。图3.5音频处理模块电路原理图3.3.4掉电保护电路原理图图3-7掉电保护电路原理图第4章系统软件设计本软件设计关键是要实现一种由单片机控制的简单音乐发生器，它由16个音节组成的的键盘，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。4.1音乐相关知识乐音听起来有

8、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，不同音调的乐音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，这7个字母就是