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1、电子琴音乐产生原理及硬件设计电子琴音乐产生原理及硬件设计- -论文论文电子琴音乐产生原理及硬件设计目 录 摘要3 前言3 1. 设计课题 4 1.1 课题设计的要求4 1.2 课题设计的目的4 2. 电路结构及工作原理 4 2.1 系统硬件图及流程图5 2.2 音乐产生原理及硬件设计5 3. 软件的设计 6 3.1 设计方案1 6 3.2 设计方案2 7 4. 扩展功能 9 4.1 扩展功能9 结束语11 致谢12 参考文献13单片机电子琴的设计 【摘 要】专业课程设计作为大学阶段学习知识的一个检验，培养了我们的动手能力以及 独立思考设计的能力，也是大学培养的一个重要实践步骤。设计初期，我们通
2、过 网络，图书馆等资源查找到利用单片机设计制作电子琴的相关信息，对不同的方 案进行细致的分析比较。并且按照题意与实际情况进行改进，使之符合要求，最 终确定了成熟的方案。设计过程中发现的一些问题通过分析研究得到的解决，此 次课程设计巩固了大学阶段学习的理论知识，增强了动手实践能力。 【关键字】 单片机 电子琴 【前言】 单片机知识简述 单片机是随着大规模集成电路的出现极其发展，将计算机的CPU，RAM，ROM， 定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，因此单 片机早期的含义称为单片微型计算机(single chipmicrocomputer).它拥有优异的性价比、集成
3、度高、体积小、可靠性高、控制功 能强、低电压、低功耗的显著优点.主要应用于智能仪器仪表、工业检测控制、机 电一体化等方面,并且取得了显著的成果.单片机应用系统可以分为:（1）最小应用 系统是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉,结构简单， 常构成一些简单的控制系统，如开关状态的输入/输出控制等。片内有ROM/EPR OM的单片机，其最小应用系统即为配有晶振，复位电路，电源的单个单片机.片内无ROM/EPROM的单片机，其最小应用系统除了外部配置晶振，复位电路，电 源外，还应外接EPROM或EEPROM作为程序存储器用.（2）最小功耗应用系统是 指为了保证正常运行，系统的功耗最
4、小.（3）典型应用系统是指单片机要完成工业 测控功能所必须的硬件结构系统。 系统功能简介 本设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，达到电子琴固有的 基本功能，故叫简易电子琴。利用定时器可发出不同频率的脉冲，不同频率的脉 冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同音调。其次，定时器按设置的定时 参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一次反转发出脉冲高电平，由于 定时参数不同，就发出不同频率的脉冲，本设计中按键一次，会发出50个脉冲， 松开后随之延时10个脉冲，但在延时的10个脉冲期间继续检测键盘，若此时又有 键被按下，若被按下的仍为原键则声音不变，否则键盘会译出被按下的另一个键 的
5、音调。1.设计课题 1.1 设计题目： 设计一简易电子琴，要求能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符并能弹奏一首完 整的歌曲。 使用元件：AT89C51、LM324，喇叭，按键等1.2 设计目的 （1）能够对电子电路、电子元器件、印制电路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. 2
6、.电路结构及工作原理752电子琴音乐产生原理及硬件设计 2.1系统硬件图 流程图: 2.2音乐产生原理及硬件设计由于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。 本次设计中单片机晶振为12MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T=216-5105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出 不同音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示
7、：音符 频率（HZ） 简谱码（T值） 中 1 DO 523 64580 中 2 RE 587 64684 中 3 M 659 64777 中 4 FA 698 64820 中 5 SO 784 64898 中 6 LA 880 64968 中 7 SI 988 65030 采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查 表的方式来获得相应的数据：TABLEDW64580，64684，64777，64820，64898，64968，65030 3.软件的设计 3.1设计方案1 源程序:方案一：产生按键音符ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP BR
8、EAK MAIN: MOV TMOD,#01H ;设置定时器0的工作方式SETB EASETB ET0 ; 设置定时器0中断SETB TR0 ; 启动定时器0 WAIT1: LCALL KEY ; 调用KEY子程序，判断有键按下否？第几个键？CLR EA ;屏蔽中断CJNE R3,#00H,WAIT1 ;如果R3=0，表示有键按下MOV A,22H ;将22H里存放的按键号送给ARL A ; 因为查表里都是字，所以得乘2查得数据MOV DPTR,#TABLE ;指向表头MOVC A,A+DPTR ; 查表MOV TH0,A ;将数据高位送TH0MOV 21H,A ; 将高位备份MOV A,22
9、H ;将22H里存放的按键号送给ARL A ;因为查表里都是字，所以得乘2查得数据INC A ;取低位数据MOVC A,A+DPTRMOV TL0,AMOV 20H,A WAIT2: LCALL KEYSETB EACJNE R3,#00H,WAIT1JMP WAIT2 KEY: MOV R3,#00H ; KEY子程序，判断有键按下否？第几个键？MOV R1,#0FFHMOV R0,#00HMOV A,R1MOV P2,AMOV A,P2CLR CCPL C ;利用标志位CY来判断是哪个键按下MOV R2,#08H WAIT3: RLC A ;移位判断JNC STOREINC R0 DJNZ
10、 R2,WAIT3 STORE: MOV 22H,R0 ; 将按键号存22H，R3=0有键按下MOV R3,#00HRET BREAK: PUSH ACC ; 中断产生方波，从P1.0口输出PUSH PSWMOV TL0,20HMOV TH0,21HCPL P1.0POP PSWPOP ACCRETI TABLE: DW 65030,64968,64898,64820,64777,64684,64580 ; 7，6，5，4，3，2，1END 3.2设计方案2 方案二：产生按键音符ORG 0000HSJMP STARTORG 000BHAJMP INT_0ORG 0030H START: MOV
11、 P1,#00HSETB EASETB ET0 ;计数器0MOV TMOD,#02HMOV TH1,#09CHMOV TL1,#09CH ;定时器初植CLR TR0 ;定时器不允许 SCAN: ;键盘扫描MOV A,P2 ;判断键盘按下，跳到SCAN_1，若未按，继续扫描CJNE A,#0FFH,SCAN_1NOP电子琴音乐产生原理及硬件设计SJMP SCAN SCAN_1:ACALL DELAY ;是不是真的要按下？如果是，则跳转SU_KEY查询是哪个按下？MOV A,P2CJNE A,#0FFH,SU_KEYNOPSJMP SCAN SU_KEY:JNB P2.1,MU_1 ;判断是哪个键
12、按下？JNB P2.2,MU_2JNB P2.3,MU_3JNB P2.4,MU_4JNB P2.5,MU_5JNB P2.6,MU_6JNB P2.7,MU_7SJMP SCAN;R1信号周期 MU_1: MOV R1,#19 ;如果第一个按键按下，则R1=19，同时程序转NEXTSJMP NEXT MU_2: MOV R1,#17 SJMP NEXT MU_3: MOV R1,#15SJMP NEXT MU_4: MOV R1,#14SJMP NEXT MU_5: MOV R1,#13SJMP NEXT MU_6: MOV R1,#11SJMP NEXT MU_7: MOV R1,#10S
13、JMP NEXT NEXT: MOV A,R1 MOV R0,ASETB TR0 ;启动定时器0 NEXT_1:MOV A,P2 ; 没键按下继续执行，有键按下，返回读引脚CJNE A,#0FFH,NEXT_1ACALL DELAYMOV A,P2 ;真的没键按下？CJNE A,#0FFH,NEXT_1CLR TR0 ;不响AJMP SCAN ;扫描键盘去 INT_0: ;中断程序DJNZ R0,RE ;R0不等于0时，返回CPL P1.0MOV A,R1MOV R0,A RE: RETI DELAY:MOV R7,#100 ;延长时间等待，键盘消抖 D1: MOV R6,#10 D2: DJNZ R6,D2DJNZ R7,D1RETEND4.扩展功能及收获体会4.1扩展功能生日快乐歌：（扩展功能部分程序）ORG 0000HJMP MAINORG 000BHJMP T
