基于51单片机简易电子琴的课程设计

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1、 第 1 页 共 19 页 1 基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于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。他的应用必定导致传 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 演重要的角色，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 AT89S52 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

2、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 8 个按键，和一个复位按键。 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硬件的组 成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。 并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 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，构成我们想演奏的那首曲目。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 来产生这样的方波频率信号， 因此， 我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系

3、编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的 1，2，3，4，5，6，7，8 八个键，能够发出 7 个不同的音调，而且 有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按 别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被 按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路 放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被 按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的 音调。 2.2 设计方案 2.2

4、.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率 较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块 第 2 页 共 19 页 2 电子琴设有 8 个按键，其中 7 个作为音符输入，另外一个作为模式转换按键，实现用 户存放的自动播放歌曲。7 个按键分别代表 7 个音符，包括中音段的全部音符，通过软 硬件设计，模式转换按键触发外部中断，中断使程序跳转，实现模式转换，启动电子琴。 然后通过查询电子琴所按下的按键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序入口，实 现自编歌曲的。 2.3 总体硬件组成框图 该设计方案是通过按键随意按下所要表达的音符，作

5、为电平送给主体电路，中央处理 器通过识别，解码输出音符，在扬声器中发出有效的声音。通过这样可以不断的弹奏我 们想要的音符或者是音调，电路由复位电路，指示灯电路，和功能按键电路组成，通过 功能键可以选择播放音乐或者弹奏音节，硬件主要有下面几个部分组成。 图 2-1 电子琴硬件设计框图 用 P2 口的高四位和 P2 口的第四位作为按键的接口，用 P1 口做信号输出口。 3 系统的硬件设计 为了使电子琴的控制系统更加的方便、灵活以及稳定性，我们对系统硬件进行了简约 和优化，使硬件更加的实用，更加的人性化，硬件电路包括中心控制模块、播放模块、 按键控制模块、复位按键模块四大类。 3.1 中心控制模块的

6、硬件设计 这次设计的中心控制模块是采用 AT89S52 单片机来控制整个系统。其中 P2 口作为输 入口，P1 口为信号输出口，P1.0 连接音响驱动电路。 3.2 声音播放模块的硬件设计 功 能 选 择 (弹奏/播放) 键盘输入 A T89S52 单片机 音 频 放 大 喇 叭 发 出声音 第 3 页 共 19 页 3 如下图所示， 为声音的播放模块， 它接到 P1.0 口上， 当有按键按下时， 它通过 AT89S52 中心控制芯片的识别后发出相应的音符。 图 3-1 音频放大电路 3.3 按键控制模块和复位电路模块的硬件设计 在 P2 口连接有 8 个按键开关加 8 个拉电阻，它们一端接 5 伏电源，一端接地。只要 有一个按键被按下，并被单片机扫描到，则会播放发出音符。 第 4 页 共 19 页 4 图 3-2 上图为按键复位电路 图 3-3 上图为按键电路 4 单片机最小系统设计 4.1 电子琴主要电路及其芯片 在电子琴主要电路设计中，我们采用了 AT89S52 单片机芯片，其特点及管脚封装如下 介绍一般。 At89s52 是一种低功耗、 高性能 CMOS8 位