八按键简易电子琴的设计制作
1.功能分析和方案论证说明
（1）功能分析
a.采用AT89C2051CPU，设计时钟电路和复位电路，上电复位和手动复位，3V供电（2节电池）；
b.具有电子琴输入按键8个，包含1～7和高音1；
c.具有手动复位键1个，播放音乐和弹奏切换功能按键1个，在PCB图上标注“复位”、“功能切换”字样，这两个键在PCB图上分别布局于左右上角；
d.有发光二极管显示程序运行状态（用1个发光二极管指示对应的1个按键，实际是8个发光二极管，只用1个代表）；
e.采用扬声器输出声音信号；
f.实现电子琴功能并且至少有一首存储歌曲。
g.发挥部分
即时编辑音乐并且可回放，可实现实现定时器功能，产生和弦音。
（2）方案论证说明
a.设计思路
1）选择AT89C2051单片机，通过T0定时中断，并配合P3.4引脚输出音频频率；
2）P3.4引脚输出接扬声器；
3）通过P1.0-P1.7接入八个按键，包含1～7和高音1，通过查询方式，获取输入；
4）P3.7引脚接入一个指示灯，每有按键按下指示灯就亮一次；
5）通过P3.2引脚接入功能按键，实现播放音乐和弹奏的切换，中断方式接入。
b.硬件电路设计
电子琴的硬件电路由4部分组成：单片机、时钟与复位电路、选择按键输入电路和扬声器组成电路框图如下所示。
c. AT89C2051单片机性能、特点
在我国MCS-51系列单片机，尤其是Philip公司的80C51及其派生产品受到普遍欢迎。美国ATMEL公司生产的与MCS-51系列完全兼容的内含闪电存储器型单片机AT89C2051后来居上，大有取代MCS-51系列中EPROM之势。其中AT89C2051单片机是AT89C51系列中结构最紧凑，体积最小的单片机，它的片内有2k字节闪烁存储器，管脚封装为20引脚，与8751
图1 电子琴硬件电路设计框图
相比只去掉P0口、P2口，片内多一个模拟电压比较器。用它设计产品，外围元器件少，接
口技术简单，缩小电路板面积，成本低，开发容易，可广泛应用于小型简单不需很多I/O 口控制的各种智能产品设计，现已得到开发人员广泛认可。
1) 硬件结构
1.1 AT89C2051主要特点
（1）指令与MCS-51芯片兼容。
（2）内含2k字节的可反复电气烧录及擦除内存。
（3）工作电压2.7V至6V。
（4）工作频率最高至24 MHz。
（5）内含128字节RAM。
（6）15条可编程控制I/O线。
（7）一个模拟电压比较器。
1.2硬件结构
硬件结构如图1所示。
图1 AT89C2051管脚图
1.2.1 引脚电气性能
AT89C2051单片机的P口特点
P1口：P1口是一个8位双向I/O端口，其中P1.2～P1.7引脚带有内部上拉电阻，P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流，并能直接驱动LED显示。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。
P3口：P3.0～P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O端口。P3.6是比较器输出端，用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O口引脚而只读。P3.6位用于内部比较器输出控制，无法做一般I/O控制，P3口输出缓冲器可吸收20mA电流。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。P3.2、P3.3外部中断端口。
在稳定的状态条件下Io 低被外部限制如下：
1）每个管脚的最大IOL 15mA 注85 规格
2）每个8 位口的最大IOL 26 mA
3）IOL 输出最大总和 71mA
4）如果IOL 超过测试条件VOL 可能会超过相应规格不能保证超过测试电流
1.2.2 内部单元
Ⅰ、运算器
1）算术／逻辑部件ALU：用以完成+、-、*、/ 的算术运算及布尔代数的逻辑运算，并通过运算结果影响程序状态寄存器PSW的某些位，从而为判断、转移、十进制修正和出错等提供依据。
2）累加器A：在算术／逻辑运算中存放一个操作数或结果，在与外部存储器和I/O接口打交道时，进行数据传送都要经过A来完成。
3）寄存器B：在 *、/ 运算中要使用寄存器B 。乘法时，B用来存放乘数以及积的高字节；除法时，B用来存放除数及余数。不作乘除时，B可作通用寄存器使用。
4）程序状态标志寄存器PSW：用来存放当前指令执行后操作结果的某些特征，以便为下一条指令的执行提供依据。
PSW：(D0H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Cy AC F0 RS1 RS0 OV — P
Cy：进位标志。有进位或借位，则Cy＝1,否则Cy＝0 ；在布尔运算时，Cy（简称C）作为布尔处理器。
AC：辅助进位标志位。
F0：用户标志位：用户可用软件对F0置位“1”或清“0”，以决定程序的流向。
OV：溢出标志位：当运算结果溢出时，OV为“1”，否则为“0”。
D.1：未定义。
P：奇偶校验位：当累加器A中的“1”的个数为奇数时，P置“1”，否则P置“0”。RS1、RS0：工作寄存区选择位：——————————————————————————————————————Ⅱ、片内工作寄存器组
RS1、RS0与片内工作寄存器组的对应关系
RS1 RS0 寄存器区片内RAM地址通用寄存器名称
0 0 0 00H～07H R0～R7
0 1 1 08H～0FH R0～R7
1 0
2 10H～17H R0～R7
1 1 3 18H～1FH R0～R7
Ⅲ、控制器：
1）指令寄存器IR和指令译码器。
2）程序计数器：存放CPU执行下一条指令的地址。是一个16位寄存器，可寻址64KB。
3）堆栈指针SP：用于子程序调用和中断处理。【机器复位后，SP←#07H ，因此压栈的第一个数据在08H单元中】。
4）数据指针寄存器DPTR：16位的寄存器，也可以作为两个8位寄存器DPH和DPL 。DPTR主要作外部数据指针，可对64KB外部RAM进行间接寻址。——————————————————————————————————————
MCS-51由包括PC在内的22个特殊功能寄存器，它们除有各自的名称外，还有唯一的
地址，离散的分布在片内RAM中的80H～FFH共128个存储单元中。在这128个储存单元构成的SFR块中，未被占用的单元不可使用。
Ⅳ、21个特殊功能寄存器SFR
特殊功能寄存器功能名称地址复位后状态B * 寄存器 F0H 00 H
A * 累加器E0H 00 H
PSW * 程序状态标志寄存器 D0H 00H
IP * 中断优先级控制器B8H XXX00000B
P3 * P3口数据寄存器B0H FFH
IE * 中断允许控制寄存器A8H 0XX00000B
P2 * P2口数据寄存器A0H FFH
SBUF 串行口发送／接收缓冲器99H 不定
SCON * 串行口控制寄存器98H 00H
P1 * P1口数据寄存器90H FFH
TL1 T1计数器低8位8BH 00H
TL0 T0计数器低8位8AH 00H
TH1 T1计数器高8位8DH 00H
TH0 T0计数器高8位8CH 00H
TMOD 定时器／计数器方式控制寄存器 89H 00H
TCON * 定时器控制寄存器 88H 00H
PCON 电源控制寄存器 87H 00H
DPL 地址寄存器低8位 82H 00H
DPH 地址寄存器高8位 83H 00H
SP 堆栈指针寄存器 81H 07H
P0 * P0口数据寄存器80H FFH
PC 程序计数器无地址 0000H
注：“*”表示可位寻址。……………………………………………………………………………………………………
;SP赋值方法：（其中#50H为寄存器50H，不可直接写为50H，否则SP指向寄存器00H） MOV SP,#50H ……………………………………………………………………………………………………——————————————————————————————————————
2 )复位电路的可靠性设计
影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:
（1）外因
射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰；
电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。
（2）内因
振荡源的稳定性，主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。
2.1 基本复位电路
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图2所示的RC复位电路可以实现上述基本功能。
2.2 单片机的复位电路
1．复位电路
单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后PC=0000H，使单片机从第一个单元取指令。复位电路一般有上电复位、手动开关复位等电路，如图2所示。
2．复位后的状态
(1) 复位后PC值为0000H，表明复位后程序从0000H开始执行。
(2) SP值为07H，表明堆栈底部在07H。一般需重新设置SP值。
(3) P0～P3口值为FFH。P0～P3口用作输入口时，必须先写入“1”。单片机在复位后，已使P0～P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。
课程设计任务书学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 简易电子琴电路的设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：集成运算放大器LM324、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。 可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据要求，完成对简易电子琴电路的仿真设计、装配与调试，鼓励自制稳压电源。 （2）设计要求 ①设计一简易电子琴电路，按下不同琴键即改变RC值，能发出C调的八个基本音阶，采用运算放大 ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 ③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系 统功能。 ④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排： 1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。 2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1.模电课设概述 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计目的及意义 (1) 1.3开发环境proteus简介 (1) 2.电路原理 (3) 2.1 RC桥式振荡电路及频率选择 (3) 2.2振荡条件 (4) 3.总体方案设计 (5) 3.1实验电路设计思路 (5) 3.2设计电路图 (6) 3.3实验参数选择 (6) 4.仿真曲线及结果分析 (7) 4.1仿真操作过程及曲线 (7) 4.2仿真结果分析 (14) 5.实物制作及仿真、实物的差异 (15) 5.1实物制作过程和调试过程 (15) 5.2 仿真、实物的差异 (16) 6.心得体会 (17) 7.元件清单 (18) 8.参考文献 (19)
简易电子琴电路的制作 正文： 一、课程设计的目的 1.了解UA741芯片和DG4102芯片的逻辑功能。 2.学会使用示波器。 3.能够组装复杂的线路并调试。 4.能够熟练地焊接各个元器件到焊接实验板上。 5.了解音调的初步知识。 二、课程设计所用仪器 1.图1运算放大器UA741。 图1 DG4102型单片式集成功放电路结构外形图和管脚1和5为偏置(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接负电（-Vcc），6为输出，7接正电源（+Vcc）, 8空脚 2.集成功放DG4102。 本实验采用DG4102型单片式集成功率放大电路，此集成电路是带散热片的14脚双列直插式塑料封装结构，其结构外形图和管脚如图2所示： 图2 DG4102型单片式集成功放电路结构外形图和管脚1——输出端， 6——反相输入端， 9——输入端，4、5——补偿电容， 10、
12——旁路电容， 13——自举电容，2、7、8、11——空脚， 3——接地， 14——电源电压（＋VCC ）。 3. 示波器、数字万用表、扬声器一只、焊接实验板、函数信号发生器、晶体三 极管（9013）、电阻器若干、电容器若干、按键式开关8只、电烙铁、焊锡丝、若干导线 三、课程设计的原理 （一）、简易电子琴电路设计原理 1、简易电子琴电路是将振荡电路与功率放大电路结合的产物。RC 振荡电路（如图3所示）是由RC 选频网络和同相比例运算电路组成，对不同频率的输入信号产生不同的响应。当RC f f π210==时 O U 和i U 同相，并且31==o i U U F 。而同相比例运算电路的电压放大倍数为11R R U U A F i O U +== , 可见，12R R F =时3=U A , 1=F A U 。O U 和i U 同相，也就是电路具有正反馈。起振时F A U >1, U A >3.随着振荡幅度的增大, U A 能自动减小，直到满足3=U A 或1=F A U 时,振幅达到稳定，以后可以自动稳幅。 R R F 图3 RC 振荡电路 2、功率放大电路的任务是将输入的电压信号进行功率放大，保证输出尽可能大的不失真功率，从而控制某种执行机构，如使扬声器发出声音、电机转动或仪表指示等等。
摘要 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，它在音奏中已成为不可缺少的一部分。本文主要介绍运用555定时器制作简易电子琴的设计方法。该方法利用555定时器构成多谐振荡器，通过按键控制不同的RC组合应用多谐振荡器产生不同频率八个基本音阶的脉冲信号波，然后连到扬声器上，即可发出八音阶的音乐。在该设计中，利用了555定时器构成的多谐振荡器产生各音阶不同频率的脉冲，不仅仅使其频率调节更加方便，而且发出的声音稳定、饱满。 前言 (1) 第一章设计内容及要求 (2) 1.1 设计的基本原理 (2) 1.2 设计要求 (2) 第二章系统组成及工作原理 (3) 2.1 系统组成 (3) 2.1.1 按键模块 (3) 2.1.2音调发生模块 (3) 2.1.3音响模块 (4) 2.2 工作原理 (4) 2.2.1 NE555多谐振荡器 (5) 2.2.2 LM386集成功率放大器 (7) 第三章方案比较 (8) 3.1 方案一 (8) 3.2 方案二 (9) 3.3方案三 (10) 3.4方案分析与比较 (11) 第四章参数计算、器件选择 (12) 4.1 参数计算 (12) 4.2 器件选择 (12) 第五章系统调试及测试结果分析 (14) 5.1 系统调试 (18) 关键词：简易电子琴，555定时器，多谐振荡器，八个基本音阶 目录
5.2 硬件调试···················································19 2 5.3 测试结果与分析 (19) 前言 随着当代科学设计的发展，电子产品在人们的日常生活中占据着越来越多重要的地位。电子琴作为其中的一个典型代表，引领着许多孩子进入音乐的殿堂。因此，我们选择了简易电子琴这个题目来制作，因为它不仅能过提高实际动手能力，还与实际生活有着紧密的联系。 模拟电子技术基本教程是一门实践性很强的课程，而此次课程设计依据的理论基础是模拟电子技术基本教程，其主要目的是通过本课程的培养，启发学生的创造性思维，进一步探究书本知识。本课程设计是设计出一个电子产品，先焊接好，再进行检验。 在电子课程设计的过程中，系统的概念十分重要，熟悉从系统的层次分析问题、解决问题的方式。基本方法除了实验课中要求掌握的功能测试、故障排除等各种一般方法以外、要特别注重使用“电路拼装”的方法。课程设计的一般步骤如下：（1）、选择一个课题；（2）、查阅有关资料；（3）、进行可行论证；（4）、通过设计方案的比较，定出最优的设计方案；（5）、分解为多个模块；（6）、分别设计各个功能模块电路，并完成调试；（7）、组装成完整的数字系统；(8)、编写设计、安装、调试报告。 1 第一章设计原理及要求 1.1 设计的原理 555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。 5.4 误差分析 (19) 实验小结及心得体会 (20) 结论······························································21 参考 文献·························································22 附录一····························································23 附录二···························································· 24 3
基于单片机的简易电子琴设计课程设计
湖南文理学院 课程设计报告 课程名称：单片机课程设计 专业班级：自动化10102班17号学生姓名：肖葵 指导教师：王南兰 完成时间：2013年 6 月13 日报告成绩： 湖南文理学院制
摘要 随着社会的发展进步，音乐逐渐成为人们生活中很重要的一部分，有人曾说喜欢音乐的人不会向恶。我们都会抽空欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。人们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 关键词：AT89S51；音色节拍器；电子琴
ABSTRACT With the development of our society, music has become an important part of life. There’s a saying goes that people who likes music cannot be an evil. During our life, we often enjoy all kinds of music in the world to baptize our spirits. This thesis has designed a simple microcontroller-based electronic key board. We are curious about the foundation of electronic keyboard, such as the choice of timber, the control of volume, the metrononme and automatic playback. The keyboard is a product of modern electronic technology combined with music, it is a new type of keyboard instruments. And it plays an important role in modern music. Single chip has a powerful control functions and flexible programming characteristics. It has converged with modern people's lives, become an irreplaceable part. The main content is AT89S51 control of the core components, Design of an electronic organ, single chip as a host to the core, with the keyboard, speakers and other core modules main control module, in the main control module has 16 keys and speakers. Stability of the system, its advantages are simple hardware circuits, software functions, control system reliability, high cost performance and have certain practical and reference value. Key words : single chip MCU keyboard speaker electronic organ
基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块
设计简易电子琴 学号：031041108 学生姓名：冯桥专业（班级）：电子（11） 摘要：简易电子琴电路是以 NE555 时基电路为核心组成的多谐振荡器电路，由振荡器电路产生频率信号，再通过由 LM386 小功率集成功放为核心组成的功放电路，最后由扬声器输出信号，发出 8个不同频率的音符。 通过改变一组开关的通断可以发出不同的音符和音调，分别按下音符按键能发出 8 个不同频率的音符。 关键词：NE555 LM386 音调集成功放驱动 1 任务提出与方案论证 1.1 设计要求 1、要求有7个音阶，可以用数字芯片构成，也可由单片机构成。 2、用Multisim仿真。 3、搭建实体电路 要求掌握：数字电路的设计方法 1.2 方案论证 方案一： 基于RC振荡电路构成文氏电桥振荡电路，通过改变电阻或电容的值，可以得到不通的振荡频率，从而可以构建八音阶的电子琴系统。（注：通过此方法完成后只能发出一种声响，而且不能停止，是电路设计与链接问题。） 方案二： 555定时器可以构成单稳态触发器，而单稳态触发器仅有一个稳态，故可以通过改变其暂态在一个周期内的时间长度以得到不同的频率，来构建电子琴系统。 本设计选用第二种方法实现。
2 总体设计 2.1 系统总体组成··
·· 本系统主要由多谐振荡发生电路，扬声器及外部电路组成。通过按键开关接通电路产生振荡方波信号，通过改变电位器电阻的大小来调节振荡频率的大小；接着驱动扬声器发出声音。多谐振荡发生电路按住一个开关电路接通电路外部电容、电阻与555芯片构成多谐振荡电路进行循环的充放电，则输出脉冲矩形波信号。 2.2 总电路图
电子琴的设计 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。一. 任务要求与总体设计方案 1.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 1.2 设计方案 1.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率
proteus 7的使用及调试 定时器、中断、键盘接口数字电路、模拟电路的相关知识2、实现及编程 2.1程序框图 ) 2.2电路原理图
2.3程序内容 7个音调的产生方法 按k2让音调逆向输出 如何按k8+k2放出音乐和如何 让音乐停止 2.4汇编源程序 BUZZ EQU P2 BUZZ1 EQU P1.7 ORG OOOOH LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INT_T0 ORG 001BH LJMP TIME1 ORG 8000H MAIN: MOV SP,#90H MOV BUZZ,#0FFH MOV TMOD,#11H SETB ET0 SETB ET1 SETB EA CLR TR0 START: MOV R0, BUZZ CJNE R0,#0FFH,KEY1 CLR TR0 SJMP START KEY1: CJNE R0,#0FEH,KEY2 MOV 30H,#0FBH MOV 31H,#0E9H LJMP SET_TIMER KEY2: CJNE R0,#0FDH,KEY3 MOV 30H,#0FCH MOV 31H,#5CH LJMP SET_TIMER KEY3: CJNE R0,#0FBH,KEY4 MOV 30H,#0FCH MOV 31H,#0C1H LJMP SET_TIMER KEY4: CJNE R0,#0F7H,KEY5 MOV 30H,#0FCH MOV 31H,#0EFH LJMP SET_TIMER KEY5: CJNE R0,#0EFH,KEY6 MOV 30H,#0FDH MOV 31H,#045H LJMP SET_TIMER KEY6: 囉* 祖 1IU ■□■1l ? ■CkUJUfiia ▼"■VZ AfiJkAAl ■E * F Wi -54 ■U A JM "bn iunTb —- P XF 课程设计 课程名称 题目名称 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 二○--年月日 目录 1 设计任务书 (1) 2 电路总体设计 (2) 3 各部分电路设计 (3) 3.1 R、C选频网络电路的设计 (3) 3.2 波形产生电路 (4) 4 Multisim仿真与数据分析 (7) 5总结 (9) 6致谢 (10) 参考文献 (11) 附录A 总原理图 (12) 附录B 系统元器件清单 (13) 1 设计任务书 设计目的 （1）熟悉数字电子技术课程设计的方法和思想 （2）熟悉仿真软件Multisim使用 （3）进一步理解555多谐振荡器在设计过程中的使用 （4）熟悉555多谐振荡器的应用 （5）熟悉简易电子琴的设计方法和过程 设计思路 （1）先查询简易电子琴的七个音（各包括低、中、高三个音）的频率 （2）再设置充电电阻和固定电容，根据公式算出每个音阶对应电阻的阻值，从而确定R C选频网络电路。 （3）用多谐振荡器产生矩形脉冲驱动蜂鸣器发出不同声音 （4）用仿真软件中的虚拟仪器示波器和频率计测量每一个音阶的波形和频率。 2 电路总体设计 本电路主要是由RC选频网络电路和555定时器构成的多谐振荡器组成。因为设计要实现电子琴dou、ruai、mi、fa、suo、la、si七个音的发声。而每一个音都对应一个频率和电阻，所以通过设计不同的电阻和电容组成R、C选频电路。每一个频率经过多谐振荡器都会产生一个矩形脉冲。因为是在仿真软件中无法实现电子琴发声，采用示波器测量矩形波形和用频率计测量每一个选频网络中对应的每一个频率，再和实际数据相比较来判定发出的声音是否准确。该电路实现了dou、ruai、mi、fa、suo、la、si(各包括低、中、高三个音）的发声仿真。实现了简易电子琴的设计。电路整体框图如下： 图2.1 基本方框图 该电路具有原理简单、容易制作、调试方便等特点。能实现二十一种频率的方波且能驱动喇叭C调的二十一个音阶。其中，稳压电源可以由电脑提供。 简易电子琴电路的设计与制作一?实验目的 1、将课程的理论知识转换为技能。 2、掌握简易电子琴的组成原理及设计方法。 3、掌握集成555定时器应用电路的设计、制作与调试方法。 4、掌握制作电子电路的技能。 5、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则， 掌握电子仪器的正确使用 6、学会电子电路的安装与调试技能。 7、学会撰写课程设计总结报告。 8、通过课程设计的综合训练，为以后毕业设计打下一定的基础二?实验设备 NE555两个、琴键开关8个(小体积)、按键开关1个、扬声器1个(5V蜂鸣器)、电容0.1μF1个、电容0.01μF1个电容4.7μF1个,、22μF1个、系列电阻:148kΩ、121kΩ、95kΩ、86kΩ、66kΩ、48kΩ、32kΩ、25kΩ、10 kΩ、1 kΩ、5 kΩ、2 kΩ、4.7kΩ若干。三极管9013、9012、9014各两个。φ3红色发光管8个。可调电阻(电位器)60~100 kΩ8个(参考型号104、105、103、504、503)，面包板用独股线导线若干。大面包板1块，三联焊接板1块，焊锡、焊油若干。万用表一块、镊子一把、斜嘴一把。三?课程设计任务及要求 1、用555定时器和电子元件设计一个简易电子琴，实现C调八个音 1 阶1.2.3.4.5.6.7.i，具有一般演奏功能。 2、设计电路，按照音阶频率要求选择器件参数，各音阶对应的频率 为:1(264Hz)、2(297Hz)、3(330Hz)、4(352Hz)、5(396Hz)、6(440Hz)、 7(495Hz)、 i(528Hz)。 3、用琴键控制音阶，用指示灯显示发出音阶，按下琴键相应指示灯亮，发出准确的音阶音。 4、仿真验证设计电路，接通仿真电路琴键开关可以听到扬声器发出的准确音阶。 5、在面包板上搭接电路，调整电路参数，达到仿真音阶，做到用人耳识别，音色不失真。 6、设计电路板，组装、焊接、调试达到设计的仿真实验效果，使设计尽量成品化。 7、功能扩展:自动演奏功能、声音延续功能等。 8、完成设计报告 四?实验设计原理 555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。简易电子琴主要使用555定时器和电子元件实现C调八个音阶 1.2.3.4.5.6.7.i，具有一般演奏功能。 2 以下为555定时器的结构及工作原理电路组成: 1).分压器:三个5kΩ电阻构成 2).比较器:两个比较器C1和电路组成: 3). 基本R-S触发器 4).放电晶体管T 5).输出缓冲门 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 简易电子琴电路的设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：集成运算放大器LM324、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。 可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据要求，完成对简易电子琴电路的仿真设计、装配与调试，鼓励自制稳压电源。 （2）设计要求 ①设计一简易电子琴电路，按下不同琴键即改变RC值，能发出C调的八个基本音阶，采 用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出。已知八个基本音阶在C调时所对 ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 ③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原 理并仿真实现系统功能。 ④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排： 1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。 2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 1.模电课设概述 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计目的及意义 (1) 1.3开发环境proteus简介 (1) 2.电路原理 (3) 2.1 RC桥式振荡电路及频率选择 (3) 2.2振荡条件 (4) 3.总体方案设计 (5) 3.1实验电路设计思路 (5) 3.2设计电路图 (6) 3.3实验参数选择 (6) 4.仿真曲线及结果分析 (7) 4.1仿真操作过程及曲线 (7) 4.2仿真结果分析 (14) 5.实物制作及仿真、实物的差异 (15) 5.1实物制作过程和调试过程 (15) 5.2 仿真、实物的差异 (16) 6.心得体会 (17) 7.元件清单 (18) 8.参考文献 (19) 单片机课程 设计 课程设计名称 专学学 指 级 名 号 师导 课程设计时间 需求分析 1.1课题背景 随着社会的发展进步，音乐逐渐成为我们生活中很重要的一部分，有人曾说喜欢音乐的人不会向恶。我们都会抽空欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。本论 文设计一个基于单片机的简易电子琴。电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。电子科技也在不断的前进，电子技术正在以不同的方式改变着我们 的生活，电子琴设计也是希望给人们带来一些生活的乐趣。电子琴可以应用在很多方面，比 如一些简易的玩具上或手机上。 单片机技术使我们可以利用软硬件实 现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化。 本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。 1.2课题设计的任务与主要内容 本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简单的电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主 控模块上设有1 6个按键和扬声器。定时器按设置的定时参数产生中断，由于定 时参数不同，就会发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同音调。 先根据要求设计硬件电路和编写相应的程序，然后进行仿真调试，最后细心 焊接硬件电路图，将程序烤入芯片中，最终达到设计目的。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 模拟电子技术课程设计报告 题目名称：简易电子琴 姓名：黄鹏程 学号：150712165 班级： 15电本六班 指导教师：王爱乐 成绩： 工程技术学院 信息工程与自动化系 摘要 随着社会的发展进步，音乐已成为我们生活中很重要的一部分，电子琴则是一种很常见的键盘乐器，是现代电子科技和音乐结合的产物。在各个领域扮演很重要的角色，早已融入现代人们的日常生活中，成为不可替代的一部分。 简易电子琴主要是由8个按键控制，根据固定电阻的不同，从而产生不同的振荡频率，并且将信号放大后由扬声器输出声音。 为了能得到频率不同的波，波形产生部分首先使用了NE555芯片，从而得到振荡的正弦波；将信号传给LM386进行功率放大，使扬声器发出相应的音阶。分块调试测试电子琴，先是震荡电路的线路测试，再是功率放大电路的测试。 经过调试之后，焊接而成的作品能产生8个音调的不同振荡频率的音阶。 关键词：NE555 LM386 频率电子琴 目录 第一章设计任务.............................................. - 4 -1.1设计要求............................................................. - 4 - 1.2设计目的............................................................. - 4 - 1.3总体思想构图......................................................... - 5 -第二章系统组成及工作原理..................................... - 7 - 2.1 NE555简介........................................................... - 7 - 2.2逻辑符号............................................................. - 8 - 2.3 NE555部原理图....................................................... - 9 - 2.4逻辑功能............................................................ - 10 - 555定时器逻辑功能...................................................... - 10 - 2.5 LM386芯片介绍..................................................... - 12 - 2.5.1 外形、管脚排列及电路............................................. - 12 - 2.5.2 LM386主要性能指标................................................ - 12 - 2.6 简易电子琴系统组成.................................................. - 13 - 2.6.1 按键模块.......................................................... - 13 - 2.6.2音调发生模块...................................................... - 13 - 2.6.3音响模块.......................................................... - 13 - 2.7 简易电子琴的工作原理................................................ - 13 -第三章模块定路设计与参数计算................................ - 14 - 3.1波形发生部分........................................................ - 14 - 3.2功率放大部分........................................................ - 15 -第四章系统调试.............................................. - 17 - 4.1 调试步骤........................................................... - 17 - 4.2 调试过程........................................................... - 17 - 4.3 调试结论........................................................... - 17 -参考文献..................................................... - 18 - 附录.............................................. 错误!未定义书签。附录一:元器件清单............................................ 错误!未定义书签。附录二电路仿真.............................................. 错误!未定义书签。附录三制作作品原图......................................... 错误!未定义书签。 1. 模电课设概述 现在的电子琴一般使用PCM或AWM采样音源。所谓采样就是录制乐器的声音，将其数字化后存入ROM里，然后按下键时CPU回放该音。甚至有一些高级编曲键盘可以使用外置采样（比如Tyros 3的硬盘音色）。现代电子琴并非“模仿”乐器音色。它使用的就是真实乐器音色。当然，现在力度触感在电子琴里是必备的。而且现代电子琴还加上了老式电子琴的滤波器，振荡器，包络线控制来制造和编辑音色。甚至也带上了老式电子琴的FM 合成机构。 本次课程设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，按下不同琴键改变RC值，发出C调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出音调，从而达到电子琴固有的基本功能。 2. Proteus软件简介 Proteus软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES是一款高级的布线编辑器，它集成了高级原理布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Proteus软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型，采用了扩充的SPICE3F5电路仿真模型，能够记录基于图表的频率特性、直流电的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅里叶分析等，具有超过8000种的电路仿真模型。 Proteus软件支持许多通用的微控制器，如PIC、AVR、HC11以及8051；包含强大的调试工具，可对寄存器、存储器实时监测；具有断点调试功能及单步调试功能；具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真的功能。此外，Proteus可对IAR C-SPY、KEIL 等开发工具的源程序进行调试。 此外，在Proteus中配置了各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、频率计，便于测量和记录仿真的波形、数据。 3. 简易电子琴基本原理 3.1 音乐产生原理 由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我 555简易电子琴电路制作 一设计要求与任务 1.学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。 2.了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。 二总体框图 、【模块功能】 该电路包括按钮开关，定值电阻，555振荡器和扬声器三部分组成， 1输入端：由八个按钮开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端2频率产生端：根据定值电阻的不同输入，由555产生不同的信号频率 3扬声器端口: 接受信号频率发出特定的频率 【设计方案】 555定时器 本实验采用两个555集成定时器组成简易电子琴。整个电路由主振荡器，颤音振荡器，扬声器和琴键按钮等部分组成。 主振荡器由555定时器，七个琴键按钮S1~S7，外接电容C1、C2，外接电阻R8以及R1~R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C5及R9、R10 等元件组成，颤音振荡器振荡频率较低为64Hz，若将其输出电压U连接到主振荡器555定时器复位端4，则主振荡器输出端出现颤音。 按图接线后闭合不同开关即可令喇叭发出不同频率的声响，从而模拟出电子琴的工作。 三选择器件 【实验器材】 555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。 多谐振荡器的工作原理 多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。 逗你玩 课程设计报告 课程名称：模拟电子技术课程设计 专业班级：电子信息工程（2）班 学生学号： 0705110931 学生姓名：夏柳 所属院部：信息技术学院 指导教师：王雪 20 08 ——20 09 学年第 2 学期 《模拟电子技术》课程设计报告 --------简易电子琴的制作 简易电子琴电路 摘要： 本课程设计以制作一个简易电子琴为最终结果，主要以硬件测试为主。首先进行电路分析，设计电路图，其次考虑所有可能出现的问题，完善电路图，再选择合适的器件，最后按照电路图线路搭试，调试测试，直至达到理想的目标。当然在这之前对焊点等要事先查阅资料，了解手工焊接技术；查阅有关4100芯片，741芯片的功能等参数，还有测试其芯片是否好坏的电路和方法；同时还要了解RC振荡电路，与其产生振荡的条件跟原理，选择稳幅电路，理解其稳幅的原理；当然还要计算八个音阶的产生的频率，再根据RC振荡电路计算电阻值，以便选择合适的电阻，这些都是课前准备。测试电子琴我们要一步一步的，首先是振荡电路的线路测试，其次选频电路的测试，功放电路的测试，最后再是总体测试，尽量消除噪音，使音质能够很清晰。这样电子琴我们就做好了。 关键图： 电子琴的主干图 第一部分：课前准备 1.1芯片性能指标 1.2手工焊接技术 1.3元件制作工艺 第二部分：设计方案及选定 2.1八个音阶的频率 2.2振荡电路的选择与设计 2.3八个电阻的选择 2.4稳幅方式的选择 2.5功率放大电路的设计 第三部分：简易电子琴电路的检测与误差分析 3.1芯片测试 3.2振荡电路测试 3.3电子琴的测试 第四部分：元器件清单 第五部分：心得体会 第六部分：参考文献 电子工程学院课外学分设计报告 题目：简易电子琴设计 姓名：学号：35 专业：电子信息工程实验室：开放实验室班级：1211 设计时间：年月日——年月日 评定成绩：审阅教师： 目录 1. 设计任务、目的 (1) 2. 方案设计与论证（或基本原理与论证） (1) 3. 硬软件设计 (1) 4. 实现与测试（或调试） (5) 5．分析与总结 (6) 1. 设计任务、目的 1. 硬件电路设计（制作实物，行列键盘输入，至少21键，扬声器输出） 2. 驱动程序设计：扬声器驱动函数，键盘扫描函数 3. 结合驱动程序设计程序实现如下功能： - 按键发声 - 音乐播放（3首以上 2. 方案设计与论证（或基本原理与论证） 音乐是有由不同的音阶组成的，而不同的音阶又是由不同的频率发出的，那么产生不同的频率，就可以发出不同的音乐了。而利用单片机就可以产生不同的频率的方波，因此选择单片机为为主来设计。通过程序编写实现单片机输出不同的频率，输出的方波信号再通过功放输出声音。同时电子琴加入led用来显示。 本设计的主要工作是程序编写和焊电路板，通过程序让电子琴实现音乐演奏，歌曲播放以及记录已按下的音符，并播放，最后实现led显示。而硬件主要有单片机最小系统，键盘模块，发声模块，还有一个电源模块。 图2.1总体方案图 3. 硬软件设计 3.1硬件电路设计 图3.1硬件电路图 本系统有主控单片机、按键、led显示模块、扬声器模块以及电源组成。 1.单片机最小系统 单片机最小系统由STC89C51芯片、晶振、电容组成。 2.按键设计 按键采用4*6扫描；4根行线接P10-P13,六根列线接P14-P17以及P20，P21口共24个按键，0-20代表音符键，0-6代表低音1,2,3,4,5,6,7；7-13代表中音1,2,3,4,5,6,7； 14-20代表高音1,2,3,4,5,6,7；21号按键表示播放歌曲键，当按下21号键，进入播放歌曲函数，当按下22号键时，播放下一首歌曲，当按下23键时，退出播放返回主程序。而在主程序中时，代表演奏状态，当按下23号键时，进入录音状态，此时有个绿色的指示灯会亮。而进入录音后，再按一次23键，指示灯灭，退出录音状态，返回主程序。 3.Led灯设计 7个绿色的LED代表按键的音符DO，RE，MI...分别接到P0口的各个I端口音符DO 时，一个LED亮，音符MI时，2个LED亮…以此类推。有一个绿色LED指示当前状态，当电子琴处于录音时，LED亮，否则，灭。 4.扬声器模块 扬声器模块由扬声器、三极管和电阻组成。经过三极管的放大作用驱动扬声器发声。 3.2软件设计课程设计简易电子琴
简易电子琴课程设计
简易电子琴课程设计
单片机课程设计 简易电子琴设计
简易电子琴设计说明
模电课程设计简易电子琴的设计
用 制作简易电子琴
简易电子琴电路课程设计(模拟电路)
简易电子琴
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