【正文】 專業(yè)工程設(shè)計說明書題 目： 基于單片機的電子琴設(shè)計 院 （系）： 電子工程與自動化學院 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器（卓越） 學生姓名： 侯雪磊 學 號： 1100820411 指導教師： 陳壽宏 2013 年 9 月 18 日 摘要 隨著人們生活水平的提高，對音樂的演唱和演奏成為了生活中一種不錯的休閑娛樂方式。小小的電子琴可以給人們帶來美好的回憶，提高人們的精神文化享受同時能具有音樂盒的播放功能。但是傳統(tǒng)音樂盒多是機械型的，體積笨重，發(fā)音單調(diào)，不能實現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文設(shè)計的電子琴是以單片機為核心元件，體積小，重量輕，能演奏和旋音樂，功能多，外觀效果多彩，使用方便，并具有一定的商業(yè)價值、和發(fā)展?jié)摿Α? 基于單片機的電子琴設(shè)計以AT89S52單片機作為系統(tǒng)的核心控制部分，通過制作硬件電路和用C語言編寫的主控芯片控制程序，并用Keil軟件進行編譯，然后進行軟硬件的調(diào)試運行，最終達到設(shè)計電路的樂器演奏、點歌、顯示功能、LED進行節(jié)拍指示。設(shè)計中應用中斷系統(tǒng)和定時/計數(shù)原理控制演奏器發(fā)聲。可以用它來彈奏和播放樂曲。特點是設(shè)計思路簡單、清晰、成本低、實用，可以根據(jù)個人意愿改變想要播放的音樂。避免了機械音樂盒體積笨重、發(fā)音單調(diào)等一系列缺點，使得本設(shè)計具有一定的商業(yè)價值。關(guān)鍵詞： 電子琴； AT89S52單片機；數(shù)碼管；LED燈；音調(diào)；節(jié)拍。 目錄1緒論…………………………………………………………………………… 5 電子琴的相關(guān)知識………………………………………………………… 5 設(shè)計任務要求……………………………………………………………… 5 設(shè)計方案簡介……………………………………………………………… 52 設(shè)計方案論證……………………………………………………………… 5 控制芯片的選擇…………………………………………………………… 5 LED燈電路的選擇…………………………………………………………… 5 聲音播放電路的選擇………………………………………………………… 53 系統(tǒng)硬件設(shè)計及說明…………………………………………………………6 系統(tǒng)組成及總體框圖…………………………………………………………6 元件簡介………………………………………………………………………6 AT89S52………………………………………………………………… 6 LM386…………………………………………………………………… 7 LED數(shù)碼管……………………………………………………………… 7 各功能模塊原理圖…………………………………………………………… 8 控制電路的設(shè)計……………………………………………………… 8 時鐘振蕩電路設(shè)計…………………………………………………… 8 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計………………………………………………… 9 LED顯示電路設(shè)計…………………………………………………… 9 鍵盤電路的設(shè)計……………………………………………………… 9 聲音播放電路的設(shè)計………………………………………………… 10 ……………………………………………………… 10 電路總體構(gòu)成……………………………………………………………… 104 系統(tǒng)軟件設(shè)計……………………………………………………………… 11 音樂相關(guān)知識……………………………………………………………… 11 軟件程序設(shè)計……………………………………………………………… 11 主程序流程圖………………………………………………………… 11 按鍵子程序流程圖…………………………………………………… 12 …………………………………………………………………… 14 程序開頭以及參數(shù)定義……………………………………………… 14 延時、定時器初始化程序…………………………………………… 15 音樂演奏程序………………………………………………………… 16 主程序……………………………………………………………………17 …………………………………………………………… 175 組裝調(diào)試…………………………………………………………………… 21 檢查硬件連接…………………………………………………………… 21 檢查軟件………………………………………………………………… 216 收獲、體會………………………………………………………………… 217 參考文獻…………………………………………………………………… 22附錄…………………………………………………………………………… 221 緒論 電子琴的相關(guān)知識 電子琴又稱電子鍵盤，屬于電子樂器（區(qū)別于電聲樂器），發(fā)音量可以自由調(diào)節(jié)。音域較寬，和聲豐富，甚至可以演奏出一個管弦樂的的效果，表現(xiàn)力極其豐富。他還可以模仿多種音色，甚至可以彈奏出常規(guī)樂器無法發(fā)出的聲音（如合唱聲，風雨聲，宇宙聲等）。另外電子琴獨奏時，還可以隨意類似打擊樂音響的節(jié)拍伴奏，適合于演奏性較強的現(xiàn)代音樂。主要研究內(nèi)容為設(shè)計一個多功能電子琴，要求如下：（1）通過按鍵能夠發(fā)出相應的音符并播放產(chǎn)生樂音，實現(xiàn)演奏；（2）演奏的同時可數(shù)字顯示當前的音調(diào)，利于培養(yǎng)樂感；（3）可以選定播放固定樂曲自動演奏，演奏時LED進行節(jié)拍指示；（4）在自動演奏和奏樂的過程中按停止鍵則中斷演奏；（5）可以選擇調(diào)節(jié)音量大或小。 設(shè)計一個基于AT89S52系列單片機的電子琴，利用按鍵發(fā)出相應的音符并播放產(chǎn)生樂音，實現(xiàn)演奏。揚聲器發(fā)出某個音調(diào)，與之相對應的LED亮起和與之相對應的數(shù)碼管顯示當前的音調(diào)。使用兩個按鍵，一個用來切換到自動播放歌曲并LED閃爍，另一個在自動演奏和奏樂的過程中按停止鍵則中斷演奏。2 設(shè)計方案論證方案一： 采用AT89C51單片機進行控制，由于AT89C51不具備ISP功能，因此Atmel公司已經(jīng)停產(chǎn)在市面上已經(jīng)不常見，況且其ROM只有4K在系統(tǒng)將來升級方面沒有潛力。方案二：采用AT89S52單片機進行控制，由于其性價比高，完全滿足了本作品智能化的要求，它的內(nèi)部程序存儲空間達到8K，使軟件設(shè)計有足夠的內(nèi)部使用空間并且方便日后系統(tǒng)升級，使用方便，抗干擾性能提高。 鑒于上述對比與分析，本設(shè)計采用方案二，采用AT89S52作為單片機的控制芯片。 LED燈電路的選擇方案一：使用LED點陣指示燈顯示音樂的節(jié)奏和音樂節(jié)拍。但是LED點陣使用相對復雜，需要的外圍電路多一些。同時編程和控制也是相對復雜一些。方案二：使用P2口外接八個LED燈和一個上拉電阻，電路簡單實用，能夠有效完成顯示音樂的節(jié)奏和音樂節(jié)拍，合乎設(shè)計的要求的各項指標。對于本次設(shè)計的使用其綽綽有余。綜上所述我們選擇了方案二。 聲音播放電路的選擇方案一：使用揚聲器加LM386構(gòu)成的電路作為音樂的輸出部分，電路相對復雜一些，使用了其他的元器件增加了成本，但是產(chǎn)生的效果十分明顯，聲音更加細膩婉轉(zhuǎn)，悅耳動聽，音調(diào)有了變化。提升了設(shè)計的水平和質(zhì)量。方案二：使用三極管和蜂鳴器做聲音的輸出部分，蜂鳴器只能發(fā)出滴滴的聲音，雖然電路相對簡單但是聲音的質(zhì)感大打折扣，影響了設(shè)計的水平，降低了人們對音樂的享受程度。綜上所列我們選擇了方案一作為聲音的播放電