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《单片机应用与仿真训练》设计报告模拟电子琴发声控制系统专业：电气工程与自动化摘要本次课程设计的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简单的电子琴并可实现音乐的连续播放。
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12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。
本简易电子琴的设计可实现的功能如下：程序中预存了4首音乐：《同一首歌》、《两只蝴蝶》、《祝你快乐》、《Time to say goodbye》并通过一个独立键盘可以实现对四首音乐的“下一曲”控制。
3*4矩阵键盘中的7个按键分别对应着7个不同的音符，另外3个分为高、中、低音的控制，当按下某一按键，会发出相应的音调。
按下按键时，扬声器会发出声音，松开按键后，扬声器停止发声，按键的时间越长，发声时间越久。
连续按下不同的按键，可以实现乐曲的演奏。
此外还有一“模式”按键，负责在电子琴和音乐播放器两种不同模式下的切换。
目录1 概述 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 41.1 音乐产生原理---------------------------------------------------------------------------- 41.2 结构框图 ---------------------------------------------------------------------------------- 42 系统总体方案及硬件设计 -------------------------------------------------------------------- 52.1 总体方案 ---------------------------------------------------------------------------------- 52.2 按键键盘 ---------------------------------------------------------------------------------- 52.3 蜂鸣器电路 ------------------------------------------------------------------------------- 52.4 数码管电路 ------------------------------------------------------------------------------- 62.5 最小系统 ---------------------------------------------------------------------------------- 72.6 设计实现过程---------------------------------------------------------------------------- 73 软件设计------------------------------------------------------------------------------------------- 93.1 整体设计 ---------------------------------------------------------------------------------- 93.2 音乐设计 -------------------------------------------------------------------------------- 103.3 按键设计 -------------------------------------------------------------------------------- 113.4 显示设计 -------------------------------------------------------------------------------- 134 Proteus仿真 ------------------------------------------------------------------------------------ 145 课程设计体会 ---------------------------------------------------------------------------------- 15参考文献----------------------------------------------------------------------------------------- 15 附1：源程序代码----------------------------------------------------------------------------- 16 附2：系统原理图----------------------------------------------------------------------------- 261概述1.1音乐产生原理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，即可构成我们所想要的音乐了，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正确即可。
单片机电子琴的设计单片机电子琴的设计随着科技的发展，单片机技术在电子领域的应用已经非常广泛。
其中，单片机电子琴是一种非常受欢迎的DIY 电子产品。
通过使用单片机，我们可以实现各种各样的功能，比如手风琴、钢琴、鼓等模拟音乐乐器。
那么，本文将详细讲解单片机电子琴的设计方法和实现过程。
一、硬件设计1.主板设计在单片机电子琴的设计中，主板是最核心的部件，因为它能够控制整个电子琴的运转。
主板设计所需要的元器件如下：（1）单片机：根据需要，选择一款传统型单片机或者ARM 处理器。
（2）输入输出模块：据需要选择合适的硬件平台，比如DAC/ADC、芯片集成的PWM 或外加的DAC 等。
（3）显示模块：可以选用LCD 模块或其它显示模块。
（4）驱动模块：选择一款合适的驱动模块，比如H 桥驱动器、音频功率放大器等。
2.键盘设计键盘设计是单片机电子琴中最为重要的元部件，因为它是与用户进行交互的部分。
键盘设计可能有不同的方法，但是本文所展示的方法采用的是与传统钢琴相似的电容式设计方式。
电容式键盘设计思路是这样的：在钢琴键盘下方安装一组与钢琴键盘平行的电容板。
当按下钢琴键时，会压缩键盘下方的电容板，导致电容板之间的电容值发生变化，这样就可以识别每个键位的编号。
作为键盘电容板有很多种选择，但选择正确的条件是符合设计条件。
在这里，我们用金属箔板作为电容板，每个键位产生的电容值被电路板上面的片式电容器取样。
所以，我们使用红外线LED 与光敏二极管来驱动键盘，金属箔板放在二者之间。
在不按键的情况下，光敏二极管可以检测到被金属箔板反射的红外线，导致电容板上的电容值稳定。
当按下键时，电容板之间的电容值发生变化，此时光敏二极管检测到的红外线信号也将会变化，通过这个变化可以确定该键是否被按下。
3.音频输出在单片机电子琴的设计中，音频输出也是非常重要的。
音频输出通常使用功率放大器和喇叭来完成，我们也可以通过DAC/ADC 或PWM 来实现音频输出。
姓名：班级：学号：小班学号：同组姓名:电子邮件：实验课题：基于AVR单片机电子琴的制作实验日期：2013.09.02—2013.09.15目录：一、实验简介1.1实验目的 (4)1.2实验关键词 (4)1.3基础知识 (4)二、实验器材2.1核心部件：ATmega16单片机 (5)2.2电路元件 (6)2.3管脚说明 (6)三、实验原理3.1实验原理图 (7)3.2实验流程图 (8)3.3实物效果图 (8)四、操作过程与运行结果4.1操作过程示意图 (9)4.2电子琴系统主要部分 (11)4.3具体操作过程 (11)4.4运行结果 (12)五、实验中的排错、体会与建议5.1调试与排错过程 (12)5.2体会与建议 (14)5.3小组分工 (15)5.4参考文献 (15)六、附录6.1流水灯实验 (16)6.2蜂鸣器实验 (17)6.3秒表实验 (18)6.4简易交通灯实验 (25)6.5电子琴源代码 (30)一、实验简介1.1实验目的通过设计一个模拟电子琴系统熟悉ATmega16单片机的使用及其基本功能。
使其能够通过键盘控制实现播放预存音乐，弹奏、储存弹奏音乐，变速播放，暂停及继续播放，停止播放功能。
1.2实验关键词按键检测预存播放弹奏储存变速暂停停止1.3基础知识声波是振动产生的。
频率即表示每秒钟振动的次数，采用CTC方式时avr 单片机通过特定的端口（PD4及PD5）输出一定频率的方波，TCCR1A设为比较匹配时OC1A/OC1B电平取反，TCCR1B的计数上限为OC1A，根据公式OCnA=f/2N(1+OCRnA)计算出7个频率音阶所需的OCR1A，则只需将喇叭接在PD4或PD5，通过程序控制端口输出特定频率的方波波形（发声使用正弦波最好，方波效果稍次但影响不大），喇叭就会发出七种不同的声音，依照人听觉分辨7个音阶分为三组，分别为高，中，低音阶频率，经计算可得，当OCR1A=(8000000/musicmem[i]-1)时，{131,147,165,175,196,220,247}存放低音阶频率，{262,294,330,349,392,440,494}存放中音阶频率，{524,588,660,698,784,880,988}则存放高音阶频率，所以需要定义三个数组存放各音阶的频率值。
单片机电子琴的设计电子琴是一种音乐电子设备，以模拟钢琴的音色和演奏方式，成为世界上最受欢迎的乐器之一。
在现代电子科技的支持下，我们可以使用单片机等技术开发出基于数字信号处理（DSP）的电子琴。
本文就介绍一下如何设计一款单片机电子琴。
一、单片机选配单片机在电子琴设计中扮演着重要的角色。
在选择单片机的时候，需要考虑的因素包括处理速度、内存容量和IO口数量等。
要选取一个适合电子琴设计的单片机，需要先考虑清楚设计需求。
首先需要考虑的是是否需要实现多个音轨同时发声，如果需要，那么处理速度和内存容量就需要更高。
其次，需要考虑电子琴是否需要使用其他电子元件，如显示器和按键等，这些需要额外的IO口。
基于这些因素，我们可以考虑使用一些以ARM Cortex-M为核心的单片机。
二、电子琴音源电子琴的音源是银键和白键所发出的声音，根据不同的琴键产生不同的音高。
在单片机电子琴设计中，音源一般是通过数字信号处理实现的。
数字信号处理技术的发展，使得电子琴声音可以实现多声音的混合、合成和过滤等复杂的信号处理效果。
在电子琴声音设计中，有一些数字信号处理器可以提供与钢琴声音相似的模拟合成音声，这是因为这些数字信号处理器内部存储了大量的样本数据，能够计算出每个钢琴键释放铁片时所产生的具体声音，因此设计出来的电子琴可以发出非常类似真正钢琴的声音。
三、键盘电路设计电子琴的键盘电路是将银键和白键的状态转换成数字信号的关键部分。
在这个电路中，每个琴键都会绑定一个按键开关和一个电容器。
当钢琴音键被按下时，与之对应的电容器电荷被放电，并且当钢琴音键松开后，电容器又被皮卡德-歐姆定律所充电，这样的变化就可以被单片机检测到，并能将这一变化转换成数字信号。
四、功放设计在单片机电子琴中，音源需要通过功放才能以声音的形式输出。
电子琴功放的设计中有两个要点，一个是输出功率，另一个为输出阻抗。
要保证声音输出的质量并且能够适应不同的演奏场合，功放的输出功率需要足够高，能够保证声音输出清晰、饱满、有力量感。
电子行业单片机电子琴的设计简介电子行业中，单片机（Microcontroller）是一种非常常见的电子元件。
它集成了处理器、内存和输入/输出功能，可以用于各种应用，包括电子琴。
本文将介绍如何使用单片机设计一种简单的电子琴。
我们将使用Arduino作为单片机开发平台，通过编写代码实现琴键的控制。
硬件需求要设计一台电子琴，我们需要以下硬件组件：1.Arduino主板：Arduino是一种基于开放源代码的硬件平台，非常适合初学者。
我们可以选择常见的Arduino Uno作为主板。
2.面包板：面包板是一种实验用的基础设备，用于电子元件的固定和连接。
3.电子元件：我们需要一些按钮作为琴键，可以选择按下时会连接到高电平的按钮。
4.蜂鸣器：蜂鸣器用于发出音乐声音。
5.连接线：用于连接各个硬件组件。
软件配置在设计电子琴之前，我们需要配置一些软件环境。
1.Arduino IDE（集成开发环境）：可以从Arduino官方网站下载。
安装完毕后，打开IDE，选择适当的Arduino型号，并确保正确配置了串口。
2.相应的库：在Arduino IDE中，有许多已经编写好的库，可以简化开发过程。
我们需要找到并安装与该项目相关的库，例如控制按钮的库和控制蜂鸣器的库。
硬件连接完成软件配置后，我们可以开始搭建电子琴的硬件连接。
1.连接按钮：将按钮连接到Arduino主板的数字引脚上，确保引脚能够通过代码控制。
2.连接蜂鸣器：将蜂鸣器连接到Arduino主板的数字引脚上，以便能够通过代码控制。
软件实现现在我们来编写代码，实现电子琴的功能。
首先，我们需要设置按钮的引脚号和蜂鸣器的引脚号。
在Arduino IDE中，可以使用pinMode()函数将引脚设置为输入或输出。
接下来，我们可以编写一个循环，来检测按钮是否按下。
当按钮按下时，我们可以使用tone()函数来产生音乐声音。
以下是简单的代码示例：#include <tone.h>int buttonPin = 2;int buzzerPin = 3;void setup() {pinMode(buttonPin, INPUT); pinMode(buzzerPin, OUTPUT); }void loop() {int buttonState =digitalRead(buttonPin);if (buttonState == HIGH) {tone(buzzerPin, 440); // 发出的声音为A4音符的频率delay(500); // 延时500毫秒noTone(buzzerPin); // 停止发声delay(500); // 延时500毫秒}}上述代码会实现当按钮按下时发出A4音符的音乐声音。
毕业设计（论文）开题报告题目：基于单片机的电子琴的设计与实现学院：计算机学院专业名称：计算机科学与技术学号：201040410222****：*******：**2014年 2 月25 日1、课题来源2、研究目的和意义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AT89C51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。
比较高等，具有一定的实用和参考价值。
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，现代电子产品渗透了社会生活各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和生活水平的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新更快。
人们的生活节奏也越来越快，时间观念也越来越强，时间等于金钱的观念也被大家接受，特别是对于那些时间把握非常严格和准确的人或事来说电子时钟具有非常重要的作用。
和准确的人或事来说电子时钟具有非常重要的作用。
2121世纪节能低碳是生活的主旋律，而作为一种低功耗，高效率，功能强大，成本低廉的单片机作为电子时钟的主要部件则应运而生。
也正是单片机改变了人们对时钟的认识，结构小巧，时尚美观，功能实用而强大等等优点使得电子时钟成为人们日常生活和工作不可缺少的工具。
少的工具。
本设计就是要利用这种低功耗，高效率，成本低廉设计一款功能强大，实用新颖的电子时钟，从而使自己学习的知识运用于实际生活工作中。
颖的电子时钟，从而使自己学习的知识运用于实际生活工作中。
通过此次实物制作，增强了我们的动手能力，把理论与实践融合在一起。
同时，也进一步加深了对单片机的硬件结构的理解和巩固，编程能力也得到了提高。
单片机设计实验报告题目：电子音乐发生器班级：班内序号：实验组号：学生姓名：指导教师：电子音乐发生器实验摘要此次本组制作的基于pic单片机的电子音乐发生器是具有液晶显示屏提示的音乐简单演奏、播放等功能的演示作品。
在目前很多简单音乐播放器件（如贺卡、礼品中的简单音乐单元）中，这样的简单电路和rom编程原理都是可以通用的，而且电路搭接、布局简单，十分适合电路原理学习、汇编语言编程零基础训练以及简单礼品核心部分制作参考。
整个系统中，微控制器采用了Microchip公司的PIC16F877，软件设计中涉及PORTB\PORTC\PORTD\PORTE用作普通数字I/O脚功能。
本实验用单片机PORTB\D接收来自键盘输入的指令信息，由此确定lcd液晶屏幕显示以及喇叭播放内容，再通过PORTC\D\E输出声音或字幕信息。
A b s t r a c tIn this experiment，our group made this pic microcontroller based electronic music generator is a simple LCD prompts music playing, playback and other functions to the presentation. In the current lot of simple music playback devices (such as greeting cards, gift of simple musical elements), such a simple circuit and rom programming principles can all be generic, and the circuit lap, the layout is simple, very suitable circuit schematic learn assembly language zero-based training program and a simple gift core part of the production reference. Throughout the system, the microcontroller uses Microchip's PIC16F877, software design involves PORTB \ PORTC \ PORTD \ PORTE used as a normal digital I / O pin functions. The experiment with the microcontroller PORTB \ D receives commands from the keyboard input information, thereby determining the LCD screen display and speakers to play the content, and then through PORTC \ D \ E output sound or subtitle information.关键字单片机——microcontroller 芯片——CMOS chiplcd液晶显示屏——LCD screen输入输出端口——I / O pin一.实验论证与比较电子音乐发生器采用以Microchip公司的PIC16F877芯片为核心的简单控制系统，外部电路连接有喇叭、键盘、lcd液晶显示屏以及其他必要系统调节元件。
随着科技的飞速发展，单片机技术已成为现代电子技术的重要分支。
为了更好地学习和掌握单片机编程及应用，我们设计并实现了一款基于单片机的简易电子琴。
本实验旨在通过设计一个简易电子琴，让学生深入了解单片机的原理和应用，提高动手实践能力。
二、实验目的1. 掌握单片机的基本原理和编程方法。
2. 学会使用定时器、中断、键盘扫描等技术。
3. 了解电子琴的工作原理和制作方法。
4. 培养学生的创新意识和团队协作能力。
三、实验原理本实验采用STC12C5A32S2单片机作为核心控制单元，通过定时器产生方波信号，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音，实现电子琴的演奏功能。
具体原理如下：1. 单片机原理：STC12C5A32S2单片机是一款高性能、低功耗的单片机，具有丰富的片上资源，如定时器、中断、串口等。
2. 定时器：定时器用于产生固定频率的方波信号，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音。
通过调整定时器的计数值，可以改变方波信号的频率，从而改变音调。
3. 中断：中断技术用于实现按键扫描功能。
当按键被按下时，单片机响应中断，读取按键状态，并产生相应的音调。
4. 键盘扫描：键盘扫描技术用于检测按键状态。
通过扫描键盘矩阵，可以判断哪个按键被按下，并产生相应的音调。
四、实验内容1. 硬件设计：主要包括单片机、蜂鸣器、键盘、电阻、电容等元器件。
将元器件按照电路图连接，形成电子琴的硬件电路。
2. 软件设计：主要包括主程序、定时器中断服务程序、按键扫描程序等。
通过Keil C编程，实现电子琴的演奏功能。
3. 调试与测试：对电子琴进行调试和测试，确保其能够正常工作。
1. 搭建电路：按照电路图连接元器件，形成电子琴的硬件电路。
2. 编写程序：使用Keil C编写主程序、定时器中断服务程序、按键扫描程序等。
3. 编译程序：将编写好的程序编译成HEX文件。
4. 烧录程序：将编译好的HEX文件烧录到单片机中。
5. 调试与测试：使用万用表测试电路是否正常工作，并对程序进行调试，确保电子琴能够正常演奏。
单片机课程设计 电子琴一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基本原理，掌握单片机在电子琴设计中的应用。
2. 使学生掌握电子琴的基本结构，能运用单片机编程实现电子琴的基本功能。
3. 帮助学生了解电子琴音调产生原理，掌握音调与频率的关系。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行电子琴设计与编程的能力，能独立完成一个简单的电子琴项目。
2. 培养学生动手实践能力，提高焊接、调试和故障排除等技能。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在项目过程中进行有效分工与合作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对单片机及电子制作的兴趣，提高学习积极性。
2. 培养学生勇于尝试、不断探索的精神，增强克服困难的信心。
3. 引导学生关注科技发展，认识到所学知识在现实生活中的应用，培养创新意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师在教学过程中明确预期成果。
将目标分解为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的实践能力。
二、教学内容1. 单片机基础知识：介绍单片机的组成、工作原理，重点讲解CPU、内存、I/O口等部分的功能与应用。
教材章节：第一章单片机基础2. 电子琴结构与原理：讲解电子琴的基本结构，音调产生原理，键盘与发音电路的连接方式。
教材章节：第三章电子乐器原理3. 单片机编程：以C语言为基础，讲解单片机编程方法，重点掌握延时、中断、I/O口控制等编程技巧。
教材章节：第二章单片机编程基础、第五章中断与定时器4. 电子琴设计与制作：结合单片机知识，指导学生进行电子琴设计，包括硬件电路设计、程序编写、调试与优化。
教材章节：第四章单片机应用实例、第六章电子琴设计与制作5. 实践操作：安排学生进行电子琴硬件焊接、程序烧写、调试与测试，培养动手实践能力。
教材章节：第七章实践操作教学内容安排与进度：第一周：单片机基础知识学习，完成CPU、内存、I/O口等功能的学习。
