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1、 . 单片机电子琴设计毕业设计说明书摘 要 现在要求人才发展的全面性以与精神文化的需求，音乐学习已经成为很多人生活中必不可少的一部分。 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，它已经融入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要容是用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16个键盘和扬声器。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。Abs
2、tract In modern times,it demands the talent of comprehensive. Electronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments.It played an important role in morden music.SCM has powerful control functions and flexible programming characteristics.It has
3、converged with modern peoples lives,become an irreplaceable part.The main content is AT89C51 control of the core components,design of a electronic organ.SCM as a host to the core,with the keyboard,speaker. The system is steady,its simple hardware circuits,software functions,reliability of control sy
4、stem and high cost performance is its advantages.It also has certain practical and reference value.关键字 电子琴 单片机 性价比 扬声器 音乐 electronic organ .SCM high cost performance music第一章 绪 论单片机园地里，单片机品种异彩纷呈，争奇斗艳。有8位、16位甚至32位机，但8位单片机仍以它的价格低廉、品种齐全、应用软件丰富、支持环境充分、开发方便等特点而占着主导地位。单片机是把微处理器、存储器、输入、输出接口电路以与定时器计数器等集成在一起
5、的集成电路芯片，它具有体积小，价格低，可靠性高和易于嵌入式应用等特点，极实用于智能仪器仪表和工业测控系统的前端装置。从生活和生产的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现。现在，尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目。因此，单片机的应用大有可以想象和拓展的空间。单片机的应用有利于产品的小型化，多功能，和智能化，有利于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能耗和材料消耗，保证安全等。但是，单片机应用的意义绝不仅限于踏的广阔围以与所带来的经济效益上，更重要的意义还在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计
6、方法。随单片机应用的推广普与，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。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。通过本设计能使我能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有进一步的认识，可以独立对其进行测试与检查。能使我更加熟悉AT89C51单片机的部结构和功能，合理使用其部寄存器，能够完成相关软件编程设计工作。能够实现预期功能，能够对系统进行快速的
7、调试，并能够对出现的功能故障进行分析，与时修改相关软硬件。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。第二章 设计容2.1电子琴发音原理 乐器的结构较为复杂，音源是由晶体管产生的电振动，并通过音色回路而产生各种音色；同时由周波数调制产生颤音效果，由振幅调制产生各种乐器的音效。电子琴的外形很像普通键盘乐器，只是某些种类多一排脚踏键盘，而且手触键盘也往往分为两层。键盘式电子琴声音丰富、优美，有变音装置，能发出多种不同的音色，可以作为独特的乐器进行演奏，还能代替传统的风琴、钢琴供音乐课教学。 传统乐器的声音是通过机械的方法产生的，电子琴的声音是用“电”产生的。
8、附图21是一般电子琴结构原理的方框图。 电子琴原理框图振荡器是根据需要产生一定频率的振荡信号，振荡信号通过分频器分解成不同频率的信号输送到放大器，放大器将信号放大，推动扬声器发出声音。键盘实际是一些开关，如果没有键盘，许多种频率的信号一齐进到放大器里，通过扬声器发出的声音就会乱七八糟，不成音乐。按下键盘的一支键，就等于接通一只开关，只允许某一种频率的信号通过到放大器里去，扬声器就发出一个音来。这样，按照一定的演奏规律来按键，就能奏出美妙的音乐来。电源的任务是给各部分供电。 下面进一步介绍振荡器和分频器的工作原理。振荡器一般用LC电感三点振荡电路。如果忽略晶体管、电阻等因素的影响，则它的振荡频率
9、f可由下式决定： 振荡频率f公式只要适当选择电感L和电容C的数值，就可以得到所需要的信号频率。分频器是一个双稳态电路，即晶体管BG1导通、BG2截止和BG1截止、BG2导通两种稳定状态。如果在它的输入端输入一个信号脉冲，它就翻转一次，即由一种稳态迅速变成另一种稳态，再输入一个信号脉冲，它又会翻转一次，还原成起始的稳态。这样，在它的输入端输入两个信号脉冲时，在它的输出端就得到一个信号脉冲。就是说，输出信号频率比输入信号频率低一半，好像用2除过一样，所以叫二分频。 电子琴使用二分频电路是音阶规律的需要。音乐中的基本音阶的频率是按照一定规律排列的，以C调为例，音阶中各音之间的频率（单位为赫兹）关系是
10、： 音阶中各音之间的频率关系说明一个音的频率刚好是比它低八度音的频率的两倍。所以，只要把一个音的频率除以2就得到比它低八度的一个音的频率。实现这一点就需要使用二分频电路。这样，只要振荡器产生一个标准音的频率信号，如高音“1”的信号，通过二分频就产生中音“2”的频率，再一次二分频就产生低音“1”的频率了。如果按照键盘上最高音组的频率制作七个振荡器，并将得到的七个音阶信号分别二分频，便可得到低八度的一组音阶信号；再次二分频，就可得到再低八度的一组音阶信号。依此类推，最后，就能得到键盘上所有的音阶信号了。 不过，实际上需要制作12个振荡器和更多的分频器，因为一组键盘中还有五支黑键。2.2系统设计要求
11、 本系统分为两个人部分，一个是音乐播放，另一个就是电子琴演奏。 关于声音的处理，实用单片机汇编语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在我自己的定义的表中。具体要求如下：1：要求达到电子琴的基本功能，可是弹奏出简单的乐曲。2：用键盘做出电子琴的按键，每键代表一个音符。3：各音符按一定顺序排列，必须符合电子琴的按键排列顺序。4：弹奏电子琴时能播放出准确的声音，不弹奏时可以播放置音乐。2.3电子琴系统的组成 本系统分为两个人部分，一个是音乐播放，另一个就是电子琴。 音乐部分：音乐实际上是有固定周期的信号，本文介绍用AT89C51的定时器控制，在P3.7脚上输出方波周期信号，产生音乐。当D
12、IPSW2,3引脚都OFF时嵌入“不倒翁.hex”再按上方的7个人键盘，自上而下就发出DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI 7个高音节，当DIPSW2,3引脚都ON时，按下上方第2个按键，就会播放音乐，每按下第二个键，就会重复演唱。三只小猫歌曲的播放类似于不倒翁歌曲的播放。当DIPSW2,3引脚再次OFF时，再按上方的7个人键盘，自上而下就会发出SI 、LA、 SO、 FA、 MI 、RE 、DO 7个高音节。按下116键，分别产生MI,FA,SO,LA,SI低音，数码管显示3,4,5,6,7；中音DO,MI,FA,SO,LA,SI,数码管显示1,2,3,4,5,6,7:；高音DO,RE,
13、MI,FA,数码管显示A,B,C,D。 由于一首音乐是由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。 电子琴弹奏部分：实际上就是把每一个按键对应的值经过处理后发给单片机，再在单片机把数字当做指针指向所对应的音符。第三章 硬件设计3.1 AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Eras
14、able Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电
15、流，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3
