基于单片机的电子琴和音乐播放器设计

课题名称、主要内容和基本要求：进度安排：指导教师签名：评阅教师签名：毕业设计（论文）成绩：答辩委员会主任签名：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AT89S51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10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。

众所周知，由于一首音乐是由许多不同的音阶组合而成的，而每个音阶则对应着不同的频率，因此我们可以利用不同的频率来进行音阶的组合，即可产生美妙的音乐了。

对于单片机来说，产生不同的频率非常方便，只要算出某一音频的周期，然后将此周期除以2，即为半周期的时间，利用定时器计时这个半周期时间，每当计时到后，就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时，此半周期再对I/O反相，即可在I/O脚上得到此频率的脉冲。

因此我们可以利用单片机的定时器，使其工作在计数器模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0来产生不同频率的信号。

从而产生不同的音符[1]。

关键词：音阶，频率，单片机AbstractElectronic organ is a modern electronic music technology and the product is a ne w type of keyboard instruments. It played an important role in modern music. SCM ha s powerful control functions and flexible programming characteristics. It has converge d with modern people's lives, become an irreplaceable part. The main content is AT89 S51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to th e core, with the keyboard, speaker and other core modules. In the main control modul e has 16 keys and a speaker. The system is steady, its simple hardware circuits, softwa re functions, reliability of control system and high cost performance is its advantages. It also has certain practical and reference value.Well-known, the music is made up by many different scales, and each scale corresponds to different frequency, so we can use different frequency to make combination of scales, and then produce wonderful music.As for single-chip microcomputer, it is very convenient to produce different frequency, we just calculate an audio cycle, then this cycle divided by 2, namely half cycle time, using timer to time the half cycle time.Whenever timing, it will output pulse I/O reverse phase, and repeat the timing, the half cycle again to the I/O reversed-phase, then can get this frequency pulse from the I/O feet. So we can use microcontroller timer to make it work in the counter mode and generate different frequency signal. Thus produce different notes. Keywords: scales,frequency, single-chip microcomputer目录第一章绪论 (1)1.1电子琴的特点及研究意义 (1)1.2系统介绍 (1)第二章方案论证 (2)2.1单片机选择 (2)2.2键盘选择 (2)2.3功放电路选择 (3)第三章系统设计 (4)3.1单片机的介绍 (4)3.1.1单片机AT89S52基本知识 (4)3.1.2单片机AT89S52产品特点 (4)3.1.3单片机AT89S52的使用 (5)3.1.4单片机AT89S52的特性 (6)3.1.5AT89S52引脚功能与封装 (7)3.2LED数码管 (9)3.2.1LED数码管主要技术参数 (9)3.2.2LED数码管的引脚说明 (10)3.2.3数码管编码说明 (11)3.3LM386 (12)3.3.1LM386简介 (12)3.3.2LM386特性 (12)3.3.3LM386应用特点 (12)3.3.4LM386引脚图 (12)3.3.5LM386注意事项 (12)第四章硬件设计 (13)4.1总体电路设计 (13)4.2单片机最小系统电路 (14)4.3LM386功放电路 (14)4.4数码管显示电路 (15)4.5按键电路 (16)4.6按键指示灯电路 (17)4.7音乐产生方法 (17)第五章软件设计 (19)5.1程序流程图 (19)5.2S1-S8按键识别程序 (20)5.3S9键识别电路程序 (21)5.4音乐产生程序 (22)第六章调试过程 (26)6.1数码管显示乱码 (26)6.3按键处理问题 (26)结论 (26)参考文献 (27)谢辞 (28)附录 (29)附录一程序源代码 (29)附录二电路图 (41)第一章绪论1.1电子琴特点及研究意义本论文设计的为电子琴，电子琴又称作电子键盘，属于电子乐器(区别于电声乐器)，发音音量可以自由调节。

基于单片机的电子琴课程设计一：课程目的以及要求用51单片机作为主控电路设计一个电子琴，实现能通过切换不同的键盘按键来切换歌曲。

二：课程设计背景：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。

本文的主要容是用STC89C52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。

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。

三：系统硬件设计3.1系统框图3.2 51单片机产生音符原理MCS-5l单片机有两个定时器／计数器。

系统使用定时器／计数器0产生方波。

定时器／计数器l刖用于记录音符的时长，即按键持续的时问。

定时器／计数器0的工作方式是l，即为16位定时器／计数器。

16位定时器／计数器被赋予一个初值，并开始记数。

当记数溢出，产生中断后，中断服务程序将与蜂鸣器连接的引脚电平置反，并且对定时器／计数器再赋初值，重新开始记效。

之后产生中断，引脚电平再被置反，如此周而复始，在引脚上就能产生一个频率与定时初值有关的方波信号。

而定时初值与音符频率有关，相应频率的确定，可参照12平均律，相邻两个半音A和B的频率之间的关系为：A=B√12[1]。

定时器／计数器l的作用为记录音符的时长，工作方式为l，即16位定时器／计数器。

在12MHZ的晶体振荡器F，单片机的机器周期为l“S。

本系统中，定时器／计数器l以10ms的时长为l定时单位，记录音符持续了多少个定时单位，如此，使用一个unmgnedchar型变量既可以记录2.55s的时长，这在用于记录一般弹奏的音符时是足够的。

本科毕业设计(论文)开题报告一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值）本次设计的主要内容是设计一种多功能电子琴，是集电子琴和音乐播放器于一体的新型电子琴。

它是以AT89S52 单片机为核心，并辅有一些外围器件，采用汇编语言编写程序，实现多功能音乐播放，歌曲自动循环播放和使用琴键自编曲目功能。

此外，彩灯显示歌曲节奏，按键跳转到喜爱曲目，液晶显示当前播英文曲目。

目前流行的MP3,MP4播放器的音质相当好。

但略感遗憾的是除了选择歌曲和显示歌名外，绝大部分播放器没有诸如随意弹奏乐曲、乐曲节奏跳动显示等功能。

正是基于音乐播放器的多功能出发，提出这种电子琴和音乐播放器的设计方案。

之所以以单片机电子琴和音乐播放器为选题，目的在于从日常生活能接触到的细微处着手，通过理论与实践的结合，更明确自己的所学所用，也在实践中发现理论的不足，对目前日益广泛应用的单片机有了更加理性化和感性化的认识，使理论和实践相得益彰。

单片机技术发展非常快，所以目前的产品都致力于在功能全面、技术先进、操作简便、安全可靠、价格合理等方面进行仔细研究，精心设计；及时掌握最新的单片机技术，在条件允许的情况下，尽可能地利用最新的单片机技术来研制其应用系统，再利用单片机体积小、价格低、功能强等特点，以保证所设计的产品在未来的一段时间内仍具生命力。

单片机电子琴只和音乐播放器是单片机应用的一个点，由点及面，希望可以更好的了解和应用单片机技术。

通过单片机电子琴和音乐播放器这个选题，更深层次的了解了单片机技术，以前只是有理论，实践的机会不是很多，在作单片机电子琴这个选题的过程中，更加熟练的掌握了一些单片机芯片的应用，也解决了很多以前理论和实践脱节的问题，可谓对单片机的认识有了一个小的飞跃。

二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述）单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛，在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。

目前单片机已用于工业控制、机电一体化设备、仪器仪表、信号处理、现代兵器、交通能源、商用设备、医疗设备及家用电器等各个领域，随着单片机性能的不断提高，它的应用将会更加广泛。

题目基于单片机的音乐电子琴设计摘要电子琴的出现可以追溯到几百年前，在这个几百年的过程中，它已经从庙堂之高飞入寻常百姓家，成为再普通不过的商品了。

作为最受大众喜爱的微型电子琴，功能齐全人性化，价格也是非常令人满意，喜爱最深的当属初学者。

嵌入式电子技术的大步迈进也间接带动了微型电子琴技术的向前发展，单片机、PLC还有FGPA各有各自的长处。

一般说来，好的产品优势之处总是不谋而合，音色效果极佳；技术成熟，系统不会紊乱；价格低；接口齐全等都是优势之处。

本次设计以STC89C52单片机为核心，除了单片机以外，系统还有三个模块：分别为键盘扫描模块，扬声器模块，和液晶显示模块。

本设计综合运用了硬件和软件，在这些基础上设计了一款简易的音乐电子琴，可以通过该设计实现对音乐的演奏。

关键词：音乐电子琴；单片机；演奏ABSTRACTFrom the invention of the electric piano several hundred years ago to now, it has entered millions of households and become a popular commodity. Especially the miniature electronic keyboard, although it is cheap, but it is powerful, it is deeply loved by customers, especially those who just started to learn piano. With the development of embedded electronic technology, the development of the miniature electronic keyboard has become more and more mature, and the use of single-chip microcomputers, PLCs, and FGPA have their merits. But overall, the outstanding products are similar, the first to produce high-quality sound effects, the second is mature technology, the system is stable, the third is low cost, and the fourth is good scalability.This design takes the STC89C52 MCU as the core. Besides the MCU, the system has three modules: the keyboard scanning module, the speaker module, and the liquid crystal display module. The design uses a combination of hardware and software. Based on these designs, a simple music keyboard is designed to enable music to be played through the design.Key words: Music Electronic organ; Single-chip computer; Play目录第一章绪论 (1)1.1研究现状 (1)1.2课题研究的目的和意义 (2)1.3国内外概况 (2)第二章硬件部分 (4)2.1 STC89C52单片机概述 (4)2.1.1晶振电路 (9)2.1.2复位电路 (7)2.2按键部分电路概述 (7)2.3 音阶设计原理 (9)2.4 Nokia5110显示简介 (12)2.5 miniplay音乐模块概述 (12)2.5.1主要功能及参数 (13)2.5.2实际应用 (13)第三章软件部分 (17)第四章硬件调试部分 (20)4.1常见的硬件故障 (20)4.2硬件调试方法 (20)结束语 (24)致谢 (25)附录A (27)附录B (28)第一章绪论1.1研究现状如今电子信息技术越来越发达，嵌入式技术也随之越来越好，并且在很多领域内都得到了运用。

实验名称：基于51单片机的音乐盒和电子琴的设计实验目的：通过设计一个以51单片机为核心的音乐盒和电子琴实现对前面几次实验的综合，并且可以更加深入的掌握单总线器件和I2C总线器件的应用，掌握ZLG7290器件中LED和键控的原理，掌握蜂鸣器的使用，掌握16X16 LED点阵的使用，熟悉串行总线的操作技巧。

实验原理：1、I2C总线的原理I2C典型的传输格式：根据上图我们可以看到：每一次传输由START开始，数据位是从高位（MSB）传起，每个Byte接收方有ACK (在第9个Clock拉低SDA)，结束传输有STOP标记。

将开始信号与结束信号放大展开：START：SCL维持高，SDA从高到低STOP：SCL维持高，SDA从低到高24WC02的写操作单字节：页操作：24WC02的读操作指定地址读时序：首先要对所选从器件地址和字节地址进行伪写操作(从器件地址R/-W=0)；然后，重新发START和从器件地址；得到ACK后，可以读取数据。

连续读时序：可由指定地址读和立即读方式启动连续读模式；在从器件发送完一个8 位字节数据后，主器件产生一个ACK来告知从器件提供更多的数据。

对应每个主器件的ACK，从器件将发送一个8位数据字节；当主器件不发送应答信号而发送停止位时结束此操作。

2、ZLG7290LED显示和键盘的检测ZLG7290是一种I2C接口键盘及LED驱动管理器件，提供数据译码和循环、移位、段寻址等控制。

它可采样64个键盘或传感器，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。

ZLG7290的从地址为70H，器件内部通过I2C总线访问的寄存器地址范围为00H~17H，任一寄存器都可按字节直接读写，并支持自动增址功能和地址翻转功能。

LED显示部分：在每个显示刷新周期，ZLG7290按照扫描位数寄存器制定的显示数N，把显示缓存DpRam0~DpramN的内容按先后循环送入LED驱动器实现动态显示，减少N值可提高每位显示扫描时间的占空比，提高LED亮度，显示缓存中的内容不收影响。

基于单片机的电子琴设计一、引言二、总体设计方案（一）设计目标设计一款基于单片机的电子琴，能够实现基本的音符演奏、音色切换、节奏控制等功能，并且具有良好的音质和稳定性。

（二）系统组成本电子琴系统主要由单片机控制模块、键盘输入模块、音频输出模块、显示模块和电源模块等部分组成。

1、单片机控制模块选用 STM32 系列单片机作为控制核心，负责处理键盘输入信号、生成音频信号、控制显示等功能。

2、键盘输入模块采用矩阵键盘，通过扫描键盘获取用户的按键操作，将其转换为对应的音符编码发送给单片机。

3、音频输出模块使用DAC 芯片将单片机生成的数字音频信号转换为模拟音频信号，再通过放大器和扬声器输出声音。

4、显示模块采用液晶显示屏，用于显示当前的演奏状态、音色选择、节奏模式等信息。

5、电源模块为整个系统提供稳定的电源供应，可采用电池供电或外接电源适配器。

三、硬件设计（一）单片机最小系统STM32 单片机的最小系统包括时钟电路、复位电路和电源电路。

时钟电路为单片机提供工作时钟，复位电路用于系统初始化，电源电路为单片机提供稳定的电源。

（二）键盘电路矩阵键盘由行线和列线组成，通过逐行扫描的方式检测按键状态。

将键盘的行线和列线分别连接到单片机的 GPIO 引脚，通过编程实现键盘扫描和按键识别。

（三）音频输出电路选用高性能的 DAC 芯片，如 PCM1794，将单片机输出的数字音频信号转换为模拟音频信号。

为了提高音频输出的质量，还需要添加放大器和滤波电路，以增强信号的功率和去除噪声。

（四）显示电路液晶显示屏通过 SPI 接口或 I2C 接口与单片机连接，单片机通过发送指令和数据来控制显示屏的显示内容。

（五）电源电路根据系统的工作电压和电流需求，选择合适的电源芯片，如LM7805 等，将输入电源转换为所需的电压，并通过滤波电容等元件提高电源的稳定性。

四、软件设计（一）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机初始化、键盘初始化、音频输出初始化、显示初始化等。

基于单片机的电子琴及音乐播放器设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：基于单片机的电子琴及音乐播放器设计摘要随着电子技术的发展和计算机越来越普遍的使用,单片机作为这两项技术的有机结合也得到了广泛的应用。

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.此次设计依据单片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个基于AT89C52系列单片机的电子琴及音乐播放器,以单片机作为主控核心,主要由按键电路、复位电路、模式转换电路等组成。

利用单片机及KeilC51编程软件编程和PROTEUS单片机仿真软件和电子电工等方面知识，用KeilC51编程软件编程，用PROTEUS单片机仿真软件仿真.最后制作实物,将程序下载到单片机中,利用I/O口产生一定频率的方波，驱动喇叭，发出不同的音调，从而演奏乐曲。

本论文给出了系统方案的建立、硬件电路的详细设计及软件的程序实现。

并通过软硬件的联立调试，验证了设计方案的可行性。

通过基于单片机的音乐播放器的设计课题熟悉和理解单片机应用和开发过程，培养我们理论联系实际，实践出真知的科学严谨求学的态度，提高实践动手操作技能。

关键词：AT89C52单片机、电子琴、音乐播放器、仿真软件目录摘要 (3)1 引言 (5)2 单片机基础知识简介 (5)2。

1 单片机介绍 (5)2。

1.1单片机概念 (5)2。

1。

2 单片机的应用 (6)2。

1。

3 单片机的发展趋势 (6)3 课程设计介绍 (8)3。

1 课程设计的目的 (8)3.2 课程设计的要求 (8)3.3 系统方案的拟定与选择 (8)3.3。

1 初步方案的确定 (8)3。

3。

2方案的简单说明 (8)3。

课程设计报告---基于单片机的电子琴设计河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告基于单片机的电子琴设计姓名：郭鹏超王芳学号：310808010609 310808010602专业班级：电气08-6班指导老师：王莉所在学院：电气工程与自动化学院2012年5月19 日摘要当代，爱好音乐的人越来越多，有不少人自己练习弹奏乐器作为业余爱好和一种放松的手段，鉴于一些乐器学习难度大需要太多的学习时间，且其价格又太过于高昂，使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法。

而一些简易的电子乐器价格相对便宜，学习上手快，一般人容易负担的起，能够满足一般爱好者的需求，故简易电子琴的研制具有一定的社会意义。

本次课程设计主要研究基于AT89S52单片机的简易电子琴设计。

整个系统主要包括以下几个部分组成：（1）单片机的最小系统：最小应用系统设计是单片机应用系统的设计基础。

它包括单片机的选择、时钟系统设计、复位电路设计、简单的I/O口扩展、掉电保护等。

（2）矩阵键盘：当按键数目较多时，为了节省I/O口线，通常采用矩阵式键盘接口电路。

本设计采用5*8矩阵键盘（共40个按键，其中36个按键用来显示高中低音的1、1#、2、2#、3、4、4#、5、5#、6、6#、7的36个音调，其它4个按键可以随意的播放已存歌曲）。

（3）产生外部中断的系统：它由两个四输入与非门74LS20和一个两输入或非门74LS02组成，把矩阵的五行与与非门74LS20和或非门74LS02相接后接在了单片机的P3.2口，下降沿触发产生中断INT0。

（4）发音电路：此电子琴发音电路是由或非门来驱动扬声器发音的，控制单片机的P2.7口产生不同频率使扬声器发出不同的音调。

本文主要对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的硬件组成。

并且从原理图，主要芯片，各模块的原理和各个模块的程序调试来阐述。

利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可以随意弹奏想要表达的音乐，还设计了一按键用来自动播放一首曲子。

基于单片机的电子琴设计电子琴是一种常见的乐器，通过电子元件和技术实现各种声音效果和音调的变化。

基于单片机的电子琴设计，使用单片机作为核心控制芯片，可以实现各种音色的生成、乐曲演奏和音调调整等功能。

一、基本原理1.音源生成：通过单片机的计算和控制，生成各种音色的数字波形信号。

可以使用PWM波形发生器，通过控制占空比实现不同音调的发声。

2.按键输入：通过按键进行音符的选择和演奏，按键可以通过矩阵键盘或编码器等方式实现，通过单片机的GPIO口读取按键输入信号。

3.音量控制：通过调节音量电阻或数字控制器，调整输出音量大小。

4.音色调整：通过改变生成波形的参数和算法，实现不同音色效果的切换和调整。

二、硬件设计1.单片机：选择合适的单片机，如STC89C52或ATmega328P等，作为控制核心。

2.键盘：选择合适的键盘结构和按键数量，如矩阵键盘或编码器。

3.音源：可以选择合适的音源模块或芯片，如AD9833，用于生成各种音色的波形信号。

4.音量控制：将数字音频信号通过运放进行放大，通过音量电位器或数字控制器调节输出音量大小。

5.音箱：选择合适的音箱，用于放大和放出音频信号。

三、软件设计1.按键扫描：通过单片机的GPIO口读取按键输入信号，实现按键的扫描和检测。

2.音符和音调处理：将按键输入映射为相应的音符号，通过生成不同的波形并控制频率实现不同音调的发声。

3.音量控制：通过改变音源模块的输出幅度或控制运放的增益，实现音量的调节。

4.音色调整：通过改变生成音色的参数和算法，实现不同音色效果的切换和调整。

5.乐曲演奏：通过编写相应的乐曲和音符的编码和播放算法，实现各种乐曲的演奏功能。

6.界面显示：可以通过液晶显示屏或LED显示器，实现界面的显示和操作。

四、功能扩展1.录音和播放：在单片机上添加存储模块（如SD卡或FLASH芯片），实现录音和播放功能，可以录制和回放演奏的音乐。

2.MIDI接口：添加MIDI接口，通过MIDI合成音源模块，实现与其他乐器和设备的互联。