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1、信息工程学院课程设计（论文）摘 要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。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。关键词：AT89S51，单片机音色，节拍器，自动放音信息工程学院课程设计（论文）IAbstract
2、Modern electronic technology and electronic music is the combination of, is a new kind of keyboard instrument. It is in the modern music plays an important role, SCM has strong control function and flexible programming characteristic, it has into modern peoples lives and become part of the irreplace
3、able. The main content of this article is to use for the core control components AT89S51 and design a keyboard. As the core, with MCU control with the keyboard, the speaker as core modules in the master control module, with 16 on the module control buttons and speakers. This system has a good stabil
4、ity and its advantages are simple, the hardware circuit and software function perfect control system and reliable performance, high, has certain practical and reference value.Keyword: AT89C51，SCM tone，Metronome ，Automatic playback信息工程学院课程设计（论文）II目 录摘 要.IAbstract .II1 项目概述和要求 .11.1 项目开发背景 .11.2 项目目的
5、.11.3 设计要求 .12 系统硬件设计 .32.1 电子琴原理 .32.2 系统结构 .32.3 硬件部分总体方案 .42.4 元件清单 .53 软件设计 .83.1 单片机实现音乐 .83.2 软件框图及部分代码 .93.3 程序设计说明 .214 系统调试与测试结果分析 .224.1 使用的仪器仪表 .224.2 系统调试 .224.3 测试结果 .225 总结 .23参考文献 .24信息工程学院课程设计（论文）01 项目概述和要求1.1 项目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
6、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“1”到“A”键演奏从低 So 到高DO 等 11 个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。该设计将十一个琴键改成 16 个，使电子琴的功能更加完美。不但可以实现对乐曲的演奏，同时还具有存储音乐、播放歌曲以及显示按键的功能。使该设计功能更加完善。1.2 项目目的利用 AT89C51 单片机自带资源，设计一款能实现弹奏和带存储功能的电子琴。（1）能够对电子电路、电子元器件、印制电路
7、板等方面的知识有进一步的认识，独立对其进行测试与检查。（2）熟悉 8051 单片机的内部结构和功能，合理使用其内部寄存器，能够完成相关软件编程设计工作。（3）为实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析，及时修改相关软硬件。（4）对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。1.3 设计要求设计出 15 个音符，随意弹奏，按“0”键为音乐休止符，不发声，用它时间的长短表示休止时间的长短。用功能键转换成歌曲演奏，可播放预存的音乐。可存储现场弹奏的音乐。扩充功能：采用 LCD 显示信息，开机时有欢迎提示符，播放时显示歌曲序号（或名信
8、息工程学院课程设计（论文）1称） 。显示乐曲播放时间或剩余时间。 信息工程学院课程设计（论文）22 系统硬件设计2.1 电子琴原理 在介绍总体方案之前，先简单介绍一下电子琴的发生原理以及如何改变音色的基本原理：声音的频谱范围约在几十到几千赫兹, 若能利用程序来控制单片机某个口线不断输出“高” “低”电平, 则在该口线上就能产生一定频率的方波, 将该方波接上喇叭就能发出一定频率的声音, 若再利用程序控制“高” “低”电平的持续时间, 就能改变输出波形的频率从而改变音调。乐曲中, 每一音符对应着确定的频率, 下表给出各音符频率。如果单片机某个口线输出“高” “低”电平的频率和某个音符的频率一样,
9、那么将此口线接上喇叭就可以发出此音符的声音 1。本系统就是根据此原理设计, 对于单片机来说要产生一定频率的方波大致是先将某口线输出高电平然后延时一段时间再输出低电平, 如此循环的输出就会产生一定频率的方波, 通过改变延时的时间就可以改变输出方波的频率。单片机内部有两个位的定时计数器 T1 和 T0, 单片机的定时计数器实际上是个计数装置它既可以对单片机的内部晶振驱动时钟计数也可以对外部输入的脉冲计数, 对内部晶振计数时称为定时器, 对外部时钟计数时称为计数器。当对单片机的内部晶振驱动时钟计数时,每个机器周期定时计数器的计数值就加, 当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的尸比对外部输入的
10、时钟信号计数时, 外部时钟的每个时钟上升沿定时计数器的计数值就加, 当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机。因此, 如果知道单片机的机器周期或者外部输入时钟信号的周期单片机就可以根据定时器的计数值计算出定时的时间。用此方法定时十分准确, 想得到多大的延时时间就可以给定时器赋一定的计数初值, 定时器从预先设置的计数初值开始不断增当增加到计数最大值时计数完毕, 调整计数初值的大小就可以调整定时器定时的时间, 从而达到准确的延时。2.2 系统结构本系统主要由四部分组成：（1）键盘：控制系统和演奏音乐（2）扬声器：发声（3）LED：显示欢迎界面，显示操作，显示演奏音乐歌词（后期开发计划）信息工程
11、学院课程设计（论文）3（4）AT89C51：系统控制中心系统结构图如图 2-1 所示。振荡器分频器电源键 盘 放大器扬声器图 2-1 系统结构图2.3 硬件部分总体方案51 单片机 P0 口通过 8155 扩展，连接 4*8 的矩阵键盘，作为琴键键盘和相应的功能控制键；并 P2 口一起，与 EPROM 连接；P0 口则接通不通音色的滤波电路，通过程序控制 P0 口，选通不通的琴声音色滤波电路，使电子琴发出不同音色的声音。硬件电路包括中心控制模块、播放模块、按键控制模块三大模块。其电路图如图 2-2 所示：信息工程学院课程设计（论文）41 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitle
12、Number RevisionSizeBDate: 26-May-2010 Sheet of File: D:Protel99SE器器器+069050241023.Ddb Drawn By:Vcc40EA31RST9GND20X119X218P1.0 1P1.1 2P1.2 3P1.3 4P1.4 5P1.5 6P1.6 7P1.7 8P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.5/T1 15P3.6/WR 16P3.7/RD 17P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/
13、AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732ALE30PSEN29P2.7/A1528P2.6/A1427P2.5/A1326P2.4/A1225P2.3/A1124P2.2/A1023P2.1/A922P2.0/A821U1AT89S51R110KR210KR310KY112MHzC730pFC630pF12345678P1HEADER 8S1SW-PBS2SW-PBS3SW-PBS4SW-PBS5SW-PBS6SW-PBS7SW-PBS8SW-PBS9SW-PBS10SW-PBS11SW-PBS12SW-PBS13SW-PBS14SW-PBS15SW-PBS16SW-PBC110uFVCCVcc6 IN+3IN-2 BYPASS7V OUT 5GAIN 1GAIN 8GND 4U2LM386C210uFC30.1uFVCCC410uFR410KC50.1uFLS1
