于單片機的電子琴設計ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,20201482號名二О一六錄3一、電子琴的基本原理… 4設計的內容整體的工作原理發音原理二、電子時鐘的硬件設計… 5硬件原理圖數碼管顯示部分發音部分設計硬件調試三、電子時鐘的軟件設計… 9自動播放歌曲程序四、課程設計總結與指導教師評語…18摘要隨著社會的發展進步，音樂逐漸成為我們生活中很重要的一部 分，有人曾說喜歡音樂的人不會向惡。我們都會抽空欣賞世界名 曲，作為對精神的洗禮。本論文設計一個基于單片機的簡易電子 琴。我們對于電子琴如何實現其功能，如音色選擇、聲音強弱控制、節拍器、自動放音功能等等也很好奇。電子琴是現代電子科技與音樂結合的產物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現代音樂扮演著重要的角色，單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現特性，它已經溶入現代人們的生活中，成為不 可替代的一部分。本文的主要內容是用AT89S51單片機為核心控制元件，設計一個電子琴。以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設有 16個按鍵和揚聲器。本系統運行穩定，其優點是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統可靠，性價比較高等，具有一定的實用和參考價值。關鍵詞：AT89S51單片機 音色 節拍器自動放音1、本次設計的內容是：、電子琴的基本原理1、本次設計的內容是：利用所給鍵盤的16,15,14,13,12,11,10,9七個鍵，能夠發出78,7,61,2,3,4,5,6,7p21,2,3,4,5,6,7當播放音樂時數碼管分別顯示1,2,3。2、整體工作原理：采用AT89C52單片機作為主控芯片，設置鍵盤、蜂鳴器等外圍器件，另 外還 用到一些簡 單器件如 ：兩位 數碼管，和 NPN型三極 管及 電阻 等。利用按鍵實現 音符和 音調的輸入；兩位 的數碼管進行 被操 作的按鍵顯示； 用NPN型三極 8550實現低 音頻功 率放大；最 后用蜂鳴器發音AT89C52單片機是大規模集成 電路技術 發展 的產物 ，具有高性 能、高 速度 、體積小 、價格低廉 、穩 定可靠 、應用廣泛 的特點 。同時具有強大的控制功能和靈活的編程實現特性，由于本設計主要用于人們娛樂方面，因此在設計上盡量使其安全以及簡單易操作。具有經濟可行性、技術可行性、實物應用性。3、發音原理：若 要產生 音頻脈沖，只 要算 出某 一音頻的周期（ 頻率） ，再將 此周期除 以即半周期間半周期間每當計時終止 后就將反 相，然后重復 計時再反 相。就可在引腳 上得 到此頻率的脈沖。利用STC89C52的內部定時器使其 工作計數器模式 （ ） 下，改變 計數值 0及 以產生 不同頻率的方法產生 同音階 。計算舉例 ，頻率為523Hz，其周期 T＝ 1/523＝ 1912μs，因 此只要令 計數器計時956μs/1μs＝ 956，每 計數956次時將 I/O反 相，就可得 到中 音DO（ 523Hz） 。計數脈沖值與 頻率的關 系式 是：N＝ 2÷fr，式中 ，N是計數值； fi是機器頻率（ 晶體振蕩器為12MHz時，其 頻率為1MHz）； fr是想要產生 的頻率。其 計數初值 T的求法如 下：T＝ 65536－N＝ 65536－fi÷2÷fr例例如：設 K＝ 65536， fi＝ 1MHz，求中音 DO（ 261Hz） 。T＝65536－ N＝ 65536－ fi÷2fr＝ 65536－ 1000000÷2fr＝ 65536－500000/fr，中音 DO的 T＝ 65536－ 500000/523＝ 64580STC89C52單片機為12MHZ晶振，中音 符與計數 T0相關的計數值如 表所示：音符頻率計數值（T值）音符頻率計數值（T值）（Z）（Z）低 1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763737中 5SO78464898低 2RE29463835#5SO#83194934#2RE#31163928中 6LA88064948低 3MI33064021#中 6LA#93264494低 FA34964103中 7SI96865030#4FA#37064185低 1DO104665058低 SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高 2RE117565110低 6LA44064400#2RE#124565134#6LA#46664463高 3MI131865157低 7SI49464524高 4FA139765178中 1DO52364580#4FA#149065198#1DO#55464633高 5SO156865217中 2RE58764633#5SO#166165235#2RE#62264884高 6LA176065252中 3MI65964732#6LA#186565268中 4FA69864820高 7SI196765283用單片機播放音 樂， 或者彈奏電子琴， 實際上是按照特定的頻率， 輸出一連串的方波。為了輸出合適的方波， 首先應該知道音 符與頻率的關系。、電子時鐘的硬件設計1、硬件原理圖：STC89C52、發音單元、顯示模塊、按鍵模音調，四位數碼管的顯示以及低音頻功率放大和蜂鳴器發音。2、鍵盤設計I/O矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上拉電阻接到+5V上．當無鍵按下時，行線處于高電平狀態；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平決定。這是識別按鍵是否按下的關鍵。圖-矩陣鍵盤 3、時鐘電路XlX212MHz20pF容。4、復位電路單片機小系統常采用上電自動復位和手動按復位兩種方式實現系統的復位操作。上電復位要求接通電源后，自動實現復位操C3復位是通過按鍵R1VCC5、元件清單6、 數碼管顯示部分當發出1,2,3,4,5,6,7音調時通過p2口控制數碼管是分別顯示1,2,3,4,5,6,7當播放音樂時數碼管分別顯示1,2,3。7、發音部分設計如下圖所示，發音電路是由蜂鳴器、三極管、上拉電阻構成。由三極管來驅動揚聲器發音的，同時加上拉電阻增強驅動電流，提高驅動能力。圖 4發音電路 8、硬件調試硬件調試主要是針對單片機部分進行的調試。在上之前，先確保中不存在斷或短情況，這一工作試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測中是否存在斷路或者短情況的任務。注意焊點之間，確保焊點沒有短接在一起，同時注意焊點的美觀，確保沒有開路以及短路的現象出現。在確保硬件正常且無異常情況(斷或短)的情況下方可上調試，上調試的目的是檢驗是否接錯，同時還要檢驗原理是否正確，在本次設計中，上調試主要是檢測單片機控制部分、數碼管點亮部分、和音頻轉換電路硬件調試，三、電子時鐘的軟件設計1、鍵盤掃描程序：檢測是否有按鍵按下，有按鍵按下則記錄按下鍵的鍵值，并跳轉至功能轉移程序；無按鍵按下，則返回鍵盤掃描程序繼續檢測。2、功能轉移程序：對檢測到的按鍵值進行判斷，是琴鍵則跳轉至琴鍵處理程序，是功能鍵則跳轉至相應的功能程序，我們設計的功能程序有兩種，即音色調節功能和自動播放樂曲的功能。3、琴鍵處理程序：根據檢測到的按鍵值，查詢調表，給計時器賦值，使出相應頻率的聲音。4、自動播放歌曲程序：檢測到按鍵按下的是自動播放歌曲功能鍵后執行該程序，子鍵盤掃描程序，繼續等待是否有按鍵按下。5、程序流程圖While1NNY一段時間嗎YKeyKey圖 5流程圖 6、設計源程序：/*說明*************************************************************************unsignedcharcodeMusicName{0,0};末尾:0,0表示結束(Important)1~7:0-不升，1-升半音。音長最多由三位數字組成：個位表示音符的時值，其對應關系是：(n):幾分音:音符=2^n十位表示音符的演奏效果(0-2):0-普通，1-連音，2-頓音百位是符點