电子琴课程设计-- 基于单片机的电子琴设计

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1、物理与信息工程系课程设计报告课程名称专业综合课题名称基于单片机的电子琴设计专业电子信息科学与技术年班级09级电科3班学号姓名周志力指导教师谢莉2012年6月1日目录封面1目录2第一章设计要求及工作原理31.1设计指标31.2设计要求31.3设计说明31.4设计原理简介3第二章硬件电路设计52.1单片机最小系统52.2键盘模块72.3数码管模块72.4发声模块8第三章软件设计93.1软件功能模块93.2软件程序流程图103.3软件源程序11第四章实验焊接及调试134.1元器件清单134.2电路焊接

2、144.2软件烧写与调试144.2系统联调14附录1：电子琴成品图14心得体会15第一章设计要求及工作原理1.1）、设计指标：（1）设计一个（4×4）的键盘，并将16个键设计成16个音;（2）按下按键显示相应的键值（2）可弹奏想要表达的音乐;（3）该电子琴包含1首示例音乐，接通电源按下按键可播放示例音乐。1.2）、设计要求：（1）按仿真图进行电路设计;（2）制作符合设计指标的硬件电路。1.3）、设计说明： 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

3、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。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。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

4、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AT89C51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15个弹奏按键、1个播放键和扬声器。1.4）、设计简单原理介绍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

5、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。若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。利用AT89S51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令

6、计数器计时956μs/1μs＝956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。计数脉冲值与频率的关系式(如式3-1所示)是：N＝fi÷2÷fr3-1式中，N是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12MHz时，其频率为1MHz）；fr是想要产生的频率。其计数初值T的求法如下：T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr例如：设K＝65536，fi＝1MHz，DO（523Hz）的计数值。T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－÷2÷fr＝65536－/f，

7、DO的T＝65536－/523＝64580单片机12MHZ晶振，高中低音符与计数T0相关的计数值如表4-2所示表3-2音符频率表低音音符频率HZ中音音符频率HZ高音音符频率HZ1261.631523.2511045.52293.672587.3321174.663329.633659.4631318.514349.234698.4641396.925391.995738.9951567.986440.006880.0061760.007493.887987.7671975.52我们要为这个音符建

8、立一个表格，单片机通过查表的方式来获得相应的数据低音0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59之间在这个程序中，弹奏音乐的程序是和播放音乐都用定时/计数器T0来完成的第二章硬件电路设计2）、硬件总体方案及说明：51单片机P2口通过连接4*4的矩阵键盘，各键盘的音调在程序中做解释，P1口接通过74LS247译码器连接两个数码管，按下相应的按键产生相应键值，P3.0连接一个蜂鸣器用于产生示例音乐，P3.7接一个扬声器，用于各按键的音调发声，通过执行相应的功能程序使电子琴发出不同音色的声音。