【正文】 1 摘 要 現(xiàn)在要求人才發(fā)展的全面性以及精神文化的需求，音樂學(xué)習(xí)已經(jīng)成為很多人生活中必不可少的一部分。 電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現(xiàn)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(xiàn)特性，它已經(jīng)融入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用 AT89C51單片機為核心控制元件，設(shè)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(shè)有 16 個鍵盤和揚聲器。本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，其優(yōu)點是硬件電路簡單，軟件功能完善 ，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等，具有一定的實用和參考價值。 2 Abstract In modern times,it demands the talent of prehensive. Electronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard played an important role in morden has powerful control functions and flexible programming has converged with modern people’ s lives,bee an irreplaceable main content is AT89C51 control of the core ponents,design of a electronic as a host to the core,with the keyboard,speaker. The system is steady,its simple hardware circuits,software functions,reliability of control system and high cost performance is its also has certain practical and reference value. 關(guān)鍵字 電子 琴 單片機 性價比 揚聲器 音樂 electronic organ .SCM high cost performance music 3 第一章 緒 論 單片機園地里，單片機品種異彩紛呈，爭奇斗艷。有 8 位、 16位甚至 32位機，但 8位單片機仍以它的價格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開發(fā)方便等特點而占著主導(dǎo)地位。 單片機是把微處理器、存儲器、輸入、輸出接口電路以及定時器計數(shù)器等集成在一起的集成電路芯片，它具有體積小，價格低，可靠性高和易于嵌 入式應(yīng)用等特點，極實用于智能儀器儀表和工業(yè)測控系統(tǒng)的前端裝置。從生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中，凡是有自動控制要求的地方都會有單片機的身影出現(xiàn)。現(xiàn)在，盡管單片機的應(yīng)用已經(jīng)很普遍了，但仍有許多可以用單片機控制而尚未實現(xiàn)的項目。因此，單片機的應(yīng)用大有可以想象和拓展的空間。 單片機的應(yīng)用有利于產(chǎn)品的小型化，多功能，和智能化，有利于提高勞動效率，減輕勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動環(huán)境，減少能耗和材料消耗，保證安全等。但是，單片機應(yīng)用的意義絕不僅限于踏的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟效益上，更重要的意義還在于：單片機的應(yīng)用正從根 本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。隨單片機應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展、日益完善和更加充實。 一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，當(dāng)然對于單片機來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時 /計數(shù)器 T0 來產(chǎn)生這樣方波頻率信號，因此，我們只要把一首歌曲的音階對應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。 通過本設(shè)計能使我能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識有進一步的認(rèn)識，可以獨立對其進行測試與檢查。能使我更 加熟悉 AT89C51 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，合理使用其內(nèi)部寄存器，能夠完成相關(guān)軟件編程設(shè)計工作。能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)進行快速的調(diào)試，并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的功能故障進行分析，及時修改相關(guān)軟硬件。對軟件編程、排錯調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。 4 第二章 設(shè)計內(nèi)容 電子琴發(fā)音原理 樂器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，音源是由晶體管產(chǎn)生的電振動，并通過音色回路而產(chǎn)生各種音色；同時由周波數(shù)調(diào)制產(chǎn)生顫音效果，由振幅調(diào)制產(chǎn)生各種樂器的音效。電子琴的外形很像普通鍵盤樂器，只是某些種類多一排 腳踏鍵盤，而且手觸鍵盤也往往分為兩層。鍵盤式電子琴聲音豐富、優(yōu)美，有變音裝置，能發(fā)出多種不同的音色，可以作為獨特的樂器進行演奏，還能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的風(fēng)琴、鋼琴供音樂課教學(xué)。 傳統(tǒng)樂器的聲音是通過機械的方法產(chǎn)生的，電子琴的聲音是用“電”產(chǎn)生的。附圖 21 是一般電子琴結(jié)構(gòu)原理的方框圖。 電子琴原理框圖振蕩器是根據(jù)需要產(chǎn)生一定頻率的振蕩信號，振蕩信號通過分頻器分解成不同頻率的信號輸送到放大器，放大器將信號放大，推動揚聲器發(fā)出聲音。鍵盤實際是一些開關(guān)，如果沒有鍵盤，許多種頻率的信號一齊進到放大器里，通過揚聲器發(fā)出的 聲音就會亂七八糟，不成音樂。按下鍵盤的一支鍵，就等于接通一只開關(guān)，只允許某一種頻率的信號通過到放大器里去，揚聲器就發(fā)出一個音來。這樣，按照一定的演奏規(guī)律來按鍵，就能奏出美妙的音樂來。電源的任務(wù)是給各部分供電。 下面進一步介紹振蕩器和分頻器的工作原理。振蕩器一般用 LC 電感三點振蕩電路。如果忽略晶體管、電阻等因素的影響，則它的振蕩頻率 f可由下式?jīng)Q定： 振蕩頻率 f公式只要適當(dāng)選擇電感 L和電容 C的數(shù)值，就可以得到所需要的信號頻率。分頻器是一個雙穩(wěn)態(tài)電路，即晶體管 BG1 導(dǎo)通、 BG2 截止和 BG1 截止、 BG2 導(dǎo)通 兩種穩(wěn)定狀態(tài)。如果在它的輸入端輸入一個信號脈沖，它就翻轉(zhuǎn)一次，即由一種穩(wěn)態(tài)迅速變成另一種穩(wěn)態(tài)，再輸入一個信號脈沖，它又會翻轉(zhuǎn)一次，還原成起始的穩(wěn)態(tài)。這樣，在它的輸入端輸入兩個信號脈沖時，在它的輸出端就得到一個信號脈沖。就是說，輸出信號頻率比輸入信號頻率低一半，好像用 2除過一樣，所以叫二分頻。 電子琴使用二分頻電路是音階規(guī)律的需要。音樂中的基本音階的頻率是按照一定規(guī)律排列的，以 C調(diào)為例，音階中各音之間的頻率（單位為赫茲）關(guān)系是： 音階中各音之間的頻率關(guān)系說明一個音的頻率剛好是比它低八度音的頻率的兩倍。 所以，只要把一個音的頻率除以 2 就得到比它低八度的一個音的頻率。實現(xiàn)這一點就需要使用二分頻電路。這樣，只要振蕩器產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)音的頻率信號，如高音“ 1”的信號，通過二分頻就產(chǎn)生中音“ 2”的頻率，再一次二分頻就產(chǎn)生低音“ 1”的頻率了。如果按照鍵盤上最高音組的頻率制作七個振蕩器，并將得到的七個音階信號分別二分頻，便可得到低八度的一組音階信號；再次二分頻，就可得到再低八度的 5 一組音階信號。依此類推，最后，就能得到鍵盤上所有的音階信號了。 不過，實際上需要制作 12 個振蕩器和更多的分頻器，因為一組鍵盤中還有五支黑鍵。 系統(tǒng)設(shè)計要求 本系統(tǒng)分為兩個人部分，一個是音樂播放，另一個就是電子琴演奏。 關(guān)于聲音的處理，實用單片機匯編語言，利用定時器來控制頻率，而每個音符的符號只是存在我自己的定義的表中。具體要求如下： 1：要求達到電子琴的基本功能，可是彈奏出簡單的樂曲。 2：用鍵盤做出電子琴的按鍵，每鍵代表一個音符。 3：各音符按一定順序排列，必須符合電子琴的按鍵排列順序。 4：彈奏電子琴時能播放出準(zhǔn)確的聲音，不彈奏時可以播放內(nèi)置音樂。 電子琴系統(tǒng)的組成 本系統(tǒng)分為兩個人部分，一個是音樂播放， 另一個就是電子琴。 音樂部分：音樂實際上是有固定周期的信號，本文介紹用 AT89C51的定時器控制，在 腳上輸出方波周期信號，產(chǎn)生音樂。當(dāng) DIPSW2,3引腳都 OFF 時嵌入“不倒翁 .hex”再按上方的 7 個人鍵盤，自上而下就發(fā)出 DO、 RE、 MI、 FA、 SO、 LA、 SI 7 個高音節(jié)，當(dāng) DIPSW2,3 引腳都 ON時，按下上方第 2 個按鍵，就會播放音樂，每按下第二個鍵，就會重復(fù)演唱。三只小貓歌曲的播放類似于不倒翁歌曲的播放。當(dāng)DIPSW2,3 引腳再次 OFF 時，再按上方的 7 個人鍵盤，自上而下就會發(fā)出 SI 、 LA、 SO、 FA、 MI 、 RE 、 DO 7 個高音節(jié)。按下 1— 16鍵，分別產(chǎn)生 MI,FA,SO,LA,SI 低音，數(shù)碼管顯示 3,4,5,6,7；中音 6 DO,MI,FA,SO,LA,SI,數(shù)碼管顯示 1,2,3,4,5,6,7:；高音 DO,RE,MI,FA,數(shù)碼管顯示 A,B,C,D。 由于一首音樂是由許多不同的音階組成的，而每個音階對應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻