【正文】 濱江學院 畢業(yè)論文 題 目 簡易電子琴設計 院 系 濱江學院 專 業(yè) 電子信息工程 學生姓名 張盛杰 學 號 20202305017 指導教師 吳大中 二Ｏ一三 年 五 月 二十五 日 聲 明 本人鄭重聲明： 持以 “求實、創(chuàng)新 ”的科學精神從事研究工作。 本論文是我個人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果。 本論文中除了引文外，所有實驗、數(shù)據(jù)和相關材料均是真實的。 本論文中除引文和致謝的內容外，沒有抄襲其他人或其他機構已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。 其他同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了聲明并表示了謝意。 作者簽名： 日 期： 目 錄 ....................................................................................................................... 1 2． 工作原理 ............................................................................................................ 2 電子發(fā)音原理 ...................................................................................................... 2 音調 .................................................................................................................. 2 節(jié)拍 .................................................................................................................. 5 設計可行性 .......................................................................................................... 6 設計指標 ............................................................................................................. 6 3． 硬件電路 ............................................................................................................ 6 簡易電子琴的組成框圖 ...................................................................................... 7 芯片選用 .............................................................................................................. 8 鍵盤設計 ........................................................................................................... 10 .............................................................................................................. 10 主程序流程圖 .....................................................................................................11 程序設計內容 .................................................................................................... 12 5．調試 ................................................................................................................... 16 Proteus 簡介 ....................................................................................................... 16 keil 簡介 ............................................................................................................. 16 仿真步驟 ........................................................................................................... 18 6．總結 ................................................................................................................... 20 致謝 ......................................................................................................................... 21 附錄 ......................................................................................................................... 23 1 簡易電子琴設計 張盛杰 南京信息工程大學濱江學院 09 電子信息工程 專業(yè)，南京 210044 摘要： 本 論文主要 基于 AT89C52單片機 進行的 簡易電子琴設計。 通過 LCD 顯示屏、喇叭、鍵盤 等 外部 器件 ，使 用按鍵實現(xiàn) 各種音調和音符 的輸入 ， LCD顯示屏 進行被操作的按鍵顯示 ， 用 放大電路實現(xiàn)低音頻信號的功率放大，最后經過調試 用 喇叭播放相關音樂 。 本設計的 優(yōu)點是 安全， 硬件電路 比 較 簡單， 操作起來便捷容易上手。 關鍵詞： 單片機 ； 電子琴 ； LCD顯示屏 電子技術伴 隨著 現(xiàn)代社會 科 學技術 的 快速 發(fā)展， 它已經改變了人們生活的各個方面 ， 電子琴作為一種新型的的鍵盤樂器是音樂與現(xiàn)代電子科學技術發(fā)展相結合的產物 ， 雖然沒有其它樂器那么多鮮明的特點 ，但是它的簡單易學已經讓它在現(xiàn)代音樂中占到了一個很重要的位置。而 單片機具有強大的 編程實現(xiàn)特性和靈活的控制功能 ， 它 成為 了電子琴中 不可 替代 的 重要 一部分，本 設計 的主要 任務 是用 AT89C52單片機 作 為核心控制元件，設計一個 簡易 電子琴 ，主要介紹了電子琴硬件系統(tǒng)的 組成并對相關軟件程序方面做了相關的分析研究和調試。 雖然單片機 產生 的 時間并不是太長 ，但 它的 發(fā)展 速度令人驚訝 ， 它的高水平發(fā)展 在集成度、 可靠性 、速度 、應用 等 領域 表現(xiàn)的淋漓精致 。 隨著單片機性能的不斷提高，它的應用變得更加廣泛， 目前 它 已用于工業(yè)控制、機電一體化設備、儀器儀表、信號處理、現(xiàn)代兵器、交通能源、商用設備、醫(yī)療設備及家用電器等 多 個領域。單片機 技術的發(fā)展速度非常之快 ，目前的產品都致力于在 各個功能 方面進行 更加全面的設計研究 ； 在社會消費的需求競爭之下 ，盡可能地利用單片機 的最新 技術來研制其應用系統(tǒng)，再利用單片機靈便 、性價比高 等特點， 來確保所設計出來的產品能夠具有強大的競爭力和存活力 。在 社會活動的 各個 方面 中， 始終 都有單片機的 身影 ；從 簡易的 到 復雜的 ， 各個地點 ，凡是能 看 到的地方幾乎都有使用單片機的需求。 雖然現(xiàn)在單片機供應的應用已經普及開來了 ， 但還是有許多單片機尚未涉足到的地方，因此，單片機的應用和需求在現(xiàn)在現(xiàn)代社會的運用中還是有發(fā)展的。 電子琴在當前的音樂玩具市場上是一個非常好的應用方面 。單片機技術使我們可以利用軟硬件 開發(fā)出電子琴功能，從而實現(xiàn)電子琴的微型化，可以用作 教學 琴、 玩具琴 等。 還 可以 對相關功能作出一些拓展 。參照 傳統(tǒng) 電子琴可以用鍵盤上的“ k0”到“ k8”鍵演奏從低 So到高 DO等 8個音，從而可以用來彈奏喜歡的樂曲。 2 2． 工作原理 聲音是周圍空氣的震動，音調取決于震動的頻率，頻率越高音調越高。電子琴按下不同的琴鍵就會發(fā)出不同音調的聲音，其實就是產生不同頻率的震動。單片機電子琴就是利用單片機產生不同頻率的電壓波形，推動揚聲器或蜂鳴器來發(fā)出不同音調的聲音。假設電子琴有八個音階，就對應 8個不同的頻率，頻率越高音調就越高。單片機很容易輸出方波信號，那么只要讓它產生不同頻率的方波就可以了，然后用這個方波信號驅動揚聲器就可以了。單片機的 按鍵可以模擬琴鍵，按下不同的按鍵就對應不同的頻率的方波，就能發(fā)出不同頻率的聲音。 電子 發(fā)音原理 由于單片機的強大功能，除了在測試控制領域中有著廣泛的運用外，還有一些簡單而有趣的應用。比如，驅動單片機可以使蜂鳴器和揚聲器發(fā)出聲音，還可以控制其發(fā)出不同的聲調，從而連接起來構成一個曲子。 目前，市場上有很多種音樂模塊和音樂芯片，可以直接產生各種曲子，但是，這種模塊價格比較昂貴，電路結構比較復雜，如果系統(tǒng)中僅需要產生簡單的音符或者簡單的曲子，可以使用單片機配合揚聲器產生需要的音樂效果。 一般來說，單片機不像 其他專業(yè)樂器那樣能奏出多種音色的聲音，即不包含相應幅度的諧波頻率。單片機演奏的音樂基本上都是單音頻率。因此單片機演奏音樂比較簡單，只需要清楚“音調”和“節(jié)拍”。在這兩個當 中，音調表示 某 個音符 所表現(xiàn)的頻率的高低程度 ；節(jié)拍表示 某 個 音符所表現(xiàn)的時間長久 。 音樂播放在本系統(tǒng)中 ，一般只需 按順序 播放音符即可。用單片機播放音樂的方法如下： （ 1） 復位 單片機定時器 （ 2） 將樂譜中的 各 個音符的音調及節(jié)拍 轉 換成 各個對應的 音調 和 節(jié)拍參數(shù) （ 3） 將樂譜中音符的參數(shù)做成數(shù)據(jù)表格存放在存儲器中 （ 4）通過程序取出一個音符的相關參數(shù) ......，如此 直到播放完畢最后一個音符，根據(jù)需要也可循環(huán)不停地播放整個樂曲。 音調 音調是音樂學中的名詞，與平時所說的音高十分相似。在音樂中 標準音高為中音 C上方的 A音 ， 它的頻率 是 f = 440Hz， 把其它的音和它進行比較 。 f1和 f2為兩個 不同的 音符， 如果其中一個音符的頻率是另外一個音符的兩倍時 ，即 212 ?? ff時，則稱 f2比 f1要 高 出 一個倍頻程。 在音樂中音符 1（ do）與音符ⅰ之間 其中一個的頻率正好是另外一個音符頻率的兩倍 ， 它在音樂學中 3 被稱為相差一個八度音 。在一個八度音里，有 12個半音。以 1ⅰ八音區(qū)為 例 。 12個半 音 是： 11， 12，22， 2— 3， 3— 4,44,4— 5,55,5— 6,66,6— 7,7ⅰ。由于人耳的聽覺效果，這 12個音節(jié)的分度基本上 都是以對數(shù)關系來劃分它們的 。 因此，只需要 知道這 12個音符的音高，也就是 它們 基本的音樂的頻率，就可以根據(jù)音符之間的倍頻程關系 得到其他