1、 单片机技术及系统设计单片机技术及系统设计 课程设计课程设计 题题 目：目： 基于单片机的电子琴制作基于单片机的电子琴制作 专专 业：业： 自动化自动化 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号号 摘要摘要： 随着电子技术的发展，尤其是大规模集成电路的出现，给 人类生活带来了根本性的改变。本文首先描述系统硬件工作原理， 并附以结构框图加以说明。着重介绍了本系统所应用的各硬件接 口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并且按照设计要求利 用单片机设计微型电子琴。完成电路原理图、程序，并进行相关 分析。 关键词关键词：单片机，电子琴，程序 一、设计主要内容一、设计主要内容： （1）键盘矩阵识别。即矩
2、阵扫描，显示当前按键。 （2）不同频率音符播放，可以通过按键控制 16 种发音。 （3）可弹奏想要表达的音乐; （4）该电子琴包含 1 首示例音乐，接通电源可播放示例音乐。 二、设计要求二、设计要求 （1）按设计指标进行电路设计; （2）列出音阶与单片机定时器输出频率关系表格; （3）制作符合设计指标的硬件电路。 三、设计说明三、设计说明 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
3、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 AT89S51 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 16 个按键和扬声器。 本文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
4、来详细阐述。 。 四、设计简单原理介绍四、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 AT89C51 的
5、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 T1/5231912s，因此只要令计 数器计时 956s/1s956，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： Nfi2fr 3-1 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： T65536N65536fi2fr 例如：设 K65536，fi1MHz，DO
6、（523Hz）的计数值。 T65536N65536fi2fr6553610000002fr 65536500000/f DO 的 T65536500000/52364580 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 HZ 1 261.63 1 523.25 1 1045.5 2 293.67 2 587.33 2 1174.66 3 329.63 3 659.46 3 1318.51 4 349.23 4 698.46 4 1396.92 5 391.99 5 738.99 5 1567.98 6 440.00 6 880.00 6 1760.00 7 493.
