【正文】 基于單片機的簡單電子琴設(shè)計基于單片機的簡單電子琴畢業(yè)設(shè)計目錄1引言 12 總體設(shè)計 2 設(shè)計目的與要求 2 電子琴系統(tǒng)的組成 2 系統(tǒng)設(shè)計框圖 33 詳細設(shè)計 4 硬件設(shè)計 4 硬件簡介 5 AT89C51簡介 5 LED數(shù)碼管 10 11 12 12 13 15 16 16 18 184實現(xiàn)聯(lián)調(diào) 20 Proteus 簡介 20 keil 簡介 20 215 總結(jié)與展望 23參考文獻 25Abstract：. 26致謝 27附錄A：程序設(shè)計 28附錄B 印制電路板（PCB）設(shè)計 3433基于單片機的簡單電子琴設(shè)計 摘要：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)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文主要對使用單片機設(shè)計簡易電子琴進行了分析與設(shè)計，并介紹了基于單片機電子琴的系統(tǒng)硬件組成。該文設(shè)計是一種基于AT89C51的簡單音樂發(fā)生器，利用單片機技術(shù)、鍵盤和一組發(fā)光二極、SPEARK等實現(xiàn)原理圖設(shè)計，并用C51語言進行鍵盤識別程序設(shè)計和音頻脈沖輸出程序的設(shè)計。經(jīng)過軟件和硬件的聯(lián)調(diào)，并仿真出來。該音樂發(fā)生器不僅能通過鍵盤彈奏出來簡單的樂曲，而且不彈奏時按播放鍵可以播放內(nèi)置音樂，音調(diào)和節(jié)拍都由單片機控制實現(xiàn)。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。關(guān)鍵詞：單片機；鍵盤；揚聲器；電子琴1引言單片微型計算機是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，屬第四代電子計算機，它具有高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的特點。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。因此，單片機的開發(fā)應(yīng)用已成為高科技和工程領(lǐng)域的一項重大課題。雖然單片機出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展十分迅猛，在集成度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等全方位向更高水平發(fā)展。目前單片機已用于工業(yè)控制、機電一體化設(shè)備、儀器儀表、信號處理、現(xiàn)代兵器、交通能源、商用設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及家用電器等各個領(lǐng)域，隨著單片機性能的不斷提高，它的應(yīng)用將會更加廣泛。單片機技術(shù)發(fā)展非?？?，及時掌握最新的單片機技術(shù)，在條件允許的情況下，盡可能地利用最新的單片機技術(shù)來研制其應(yīng)用系統(tǒng)，再利用單片機體積小、價格低、功能強等特點，以保證所設(shè)計的產(chǎn)品在未來的一段時間內(nèi)仍具生命力。在生活和生產(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)；從簡單到復(fù)雜，從空中、地面到地下，凡是能想象到的地方幾乎都有使用單片機的需求?，F(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、多功能化和智能化，有助于提高勞動效率，減輕勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等。但是，單片機應(yīng)用的意義絕不僅限于它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。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件（編程序）方法實現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。微控制技術(shù)是一種全新的概念，是對傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。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。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，簡易電子琴系統(tǒng)就是以單片機為主要元器件設(shè)計的一個簡易電子琴。這只是單片機應(yīng)用的一個點，由點及面，希望可以更好的了解和應(yīng)用單片機技術(shù)。 之所以以單片機設(shè)計簡易的電子琴為選題，目的在于從日常生活能接觸到的細微處著手，通過理論與實踐的結(jié)合，更明確自己的所學(xué)所用，也在實踐中發(fā)現(xiàn)理論的不足，對目前日益廣泛應(yīng)用的單片機有了更加理性化和感性化的認識，使理論和實踐跟家很好的結(jié)合。 通過單片機設(shè)計簡易電子琴這個選題，更深層次的了解了單片機技術(shù)，以前只是有理論，實踐的機會不是很多，在做單片機設(shè)計簡易電子琴這個選題的過程中，更加熟練的掌握了一些單片機芯片的應(yīng)用，也解決了很多以前理論和實踐脫節(jié)的問題，可謂對單片機的認識有了一個小的飛躍。本文的主要內(nèi)容是用AT89C51單片機為核心控制元件，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個按鍵和揚聲器。并且主要對使用單片機設(shè)計簡易電子琴進行了分析，并介紹了基于單片機電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達的音樂。并且本文分別從原理圖，主要芯片，各模塊原理及各模塊的程序的調(diào)試來詳細闡述。2 總體設(shè)計 設(shè)計目的與要求本系統(tǒng)分為兩個部分，一個是音樂播放，另一個就是電子琴彈奏。 關(guān)于聲音的處理，使用單片機C語言，利用定時器來控制頻率，而每個音符的符號只存在定義的表中。具體要求如下： ，可以用彈奏出簡單的樂曲。 ，每一個鍵代表一個音符。 ，必須符合電子琴的按鍵排列順序。 ：“播放”按鍵，“彈奏/停止”按鍵。 ，不彈奏時可以播放內(nèi)置音樂。 電子琴系統(tǒng)的組成單片機因體積小、功能強、價格低廉而得到廣泛應(yīng)用。AT89C51單片機設(shè)計微型電子琴的方法，僅需AT89C51最小系統(tǒng)，擴展一組矩陣鍵盤，再接一組發(fā)光二極管用來指示電子琴的工作狀態(tài)。本系統(tǒng)分為兩個部分，一個是音樂的播放，另一個就是電子琴的彈奏。音樂播放部分：音樂實際上是有固定周期的信號。本文介紹用AT89C51的兩個定時器（如T0，T1）控制，產(chǎn)生樂音，通過矩陣鍵盤按鍵產(chǎn)生不同的音符，由此操作人員可以隨心所欲的彈奏自己所喜愛的樂曲，當不想彈奏時通過按播放鍵可以演奏事先存放在單片機中的幾首簡單的曲子。當歌曲演奏完時，通過按復(fù)位鍵便可回到初始狀態(tài)，這樣就做出了一臺簡易電子琴。由于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。樂曲中，每一音符對應(yīng)著固定的頻率，我們將每一音符的時間常數(shù)和其相應(yīng)的節(jié)拍常數(shù)作為一組，按順序?qū)非械乃谐?shù)排列成一個表，然后由查表程序依次取出，產(chǎn)生音符并控制節(jié)奏，就可以實現(xiàn)演奏效果。電子琴彈奏部分：實際上就是把每個按鍵所對應(yīng)的值經(jīng)過處理后發(fā)給單片機，再在單片機內(nèi)把數(shù)字當作指針指向所對應(yīng)的音符。 系統(tǒng)設(shè)計框圖該系統(tǒng)通過電子琴按鍵隨意鍵入所要表達的音符，作為電平送給主體電路，中央處理器通過識別，解碼輸出音符，在揚聲器中發(fā)出有效的聲音。通過這樣可以不斷的彈奏音樂。該設(shè)計由嵌入式電路，按鍵電路，LED顯示電路和兩個功能鍵組成，通過功能鍵可以選擇播放音樂。其主要模塊由五個部分組成,具體關(guān)系如下圖21所示。51單片機AT89C51功能選擇鍵 （彈奏/播放）4X4矩陣式鍵盤LED顯示音頻圖21 電子琴的主模塊上圖即為此次設(shè)計中的電子琴的硬件結(jié)構(gòu)圖，我們運用單片機的最小系統(tǒng)。3 詳細設(shè)計 硬件設(shè)計 本設(shè)計采用AT89C51作為主控部件，擴展一組4*4矩陣鍵盤，再接一組發(fā)光二極管，LED顯示器和SPEARK，再接兩個按鍵，一個用于播放內(nèi)置音樂，一個用于用戶彈奏與復(fù)位。電路原理圖如下圖31所示。圖31系統(tǒng)板硬件連線 硬件簡介 AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖32所示： 圖32 AT89C51管腳圖（1）AT89C51的主要特性與MCS51 兼容　　4K字節(jié)可編程閃爍存儲器　　壽命：1000寫/擦循環(huán)　　數(shù)據(jù)保留時間：10年　　全靜態(tài)工作：0Hz24MHz　　三級程序存儲器鎖定　　1288位內(nèi)部RAM　　32可編程I/O線　　兩個16位定時器/計數(shù)器　　5個中斷源　　可編程串行通道　　低功耗的閑置和掉電模式　　片內(nèi)振蕩器和時鐘電路（2）8051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖33 8051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（3）主要管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。 MCS51單片機有4個雙向的8位I/O口P0P3。在無片外存儲器的系統(tǒng)中，這4個I/O口的每一位都可以作為準雙向通用I/O口使用。在有片外存儲器的系統(tǒng)中，P2口作為地址的高8位，P0口作為地址的低8位和雙向數(shù)據(jù)總線。P0口： P0口的位內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖34所示。它由