基于单片机的简易电子琴电路设计说明

（完整版）基于51单⽚机的简易电⼦琴设计基于51单⽚机的简易电⼦琴设计⼀．问题提出为什么选择简易电⼦琴设计？1．对于⾳乐的兴趣我们对⾳乐都有着浓厚的兴趣，喜欢听钢琴曲，如理查德·克莱德曼演奏的《思乡曲》《星空》《秋⽇的私语》等，⾳乐在我们的⽣活中扮演着很重要的⾓⾊。

有⼈曾说，喜欢⾳乐的⼈不会向恶。

以前不以为然，可是随着这些年来慢慢喜欢上阴郁，听了越来越多的钢琴曲之后，觉得这句话⾮常有道理。

⾳乐是⽤艺术家⽤⾳符记录世界，传达情感的⼀种艺术形式，⾳乐⾥有⼀种和谐之美，听⾳乐可以让⼈⼼情舒畅，与外界和谐统⼀。

⾳乐现在已经成为我⽣活中很重要的⼀部分，我们每周都会抽些时间去欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。

2．对于电⼦琴的好奇好奇是⼈的天性，⼈类对于⾃然的认识，对于科学的探索，⽆不始于好奇。

我们对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，想通过学习单⽚机这个机会，深⼊了解电⼦琴的功能实现原理。

3．对于51单⽚机强⼤功能的信赖51单⽚机有基本特性：（1）⾯向控制的8位CPU和指令系统（2）4K字节的程序存储器（ROM或EPROM）（3）128字节的数据存储器（4）可编程的并⾏I/O⼝P0~P3，有32位双向输⼊/输出线（5）⼀个全双⼯串⾏⼝（6）两个16位定时器/计数器（7）五个中断源，两个优先级的中断结构（8）⼀个⽚内时钟振荡器和时钟电路（9）可以寻址64K字节的程序存储器和64K字节的外部数据存储器51单⽚机功能强⼤，性能⽇趋完善，在⼯业测控、智能仪器仪表、机电⼀体化产品、家电领域中应⽤⼴泛，因此基于51单⽚机设计简易的电⼦琴可⾏性⾮常⼤。

⼆．功能需求1.能够实现基本的琴键功能即每按下⼀个琴键，单⽚机能够检测到键盘的按键，并根据按键的位置，通过程序来控制，使蜂鸣器发出不同频率（⾳调）的声⾳，声⾳延迟⼀段时间，等到按键放开后，声⾳停⽌。

然后再继续扫描，看是否有键按下，如此循环下去，即可实现基本的琴键功能。

Liaoning Normal University开放实验室项目研究论文题目：基于单片机的电子琴电路设计学院：物理与电子技术学院专业：电子信息工程班级序号：学号：学生姓名：指导教师：2011年12月基于单片机的电子琴电路设计学生：指导教师：物理与电子技术学院电子信息工程专业2009级摘要：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。

关键词：电子琴； AT89C51；编程；可控前言随着大规模集成电路的出现和发展，芯片生产厂家把中央处理器CPU，随机存取内存RAM，只读存储器ROM，定时器/计数器以及I/O接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片（硅片）上，形成芯片级计算机，称为单片微型计算机，直译为单片机。

单片机虽只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微机系统的含义，又称微型处理部件MCU（Micro Controller Unit）,单片机商品名称为微控制器单元。

虽然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。

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。

基于单片机的简易电子琴设计一、设计目的本方案设计数码管显示音符的实验，使用基于AT89C51单片机，在数码管上显示按键所代表音符的数字，通过键盘可以调节低音，中音，高音的音符，按下数据蜂鸣器会发出相应音符发出的声音。

二、摘要：通过数码管显示音符的数字，按下键盘，蜂鸣器会发出声音进行提示关键词：单片机，键盘，蜂鸣器，数码管硬件电路设计1、单片机模块设计2、本次设计采用的是单片机AT89C51。

芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口，如图3.1所示。

左边那列逆时针数起，依次为1，2，3.....40，其中芯片的1脚顶上有一个凹点。

在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根。

3、4、图AT89C51管脚图5、AT89C51单片机共有4组8位可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位，共32根。

每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能。

6、P0口：8位双向I/O口线，名称为P0.0-P0.7；7、P1口：8位准双向I/O口线，名称为P1.0-P1.7；8、P2口：8位准双向I/O口线，名称为P2.0-P2.7；9、P3口：8位准双向I/O口线，名称为P3.0-P3.7。

10、本文单片机模块如图所示，主要是由单片机芯片与晶振和复位电路组成的。

是由单片机来控制整个系统，让我们的系统可以正常的运行。

2、数码管显示模块设计LED（Light Emitting Diode）发光二极管缩写。

LED数码管是由发光二极管构成的。

常见的LED数码管为“8”字型的，共计8段。

它由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，每一段对应一个发光二极管。

一般来说分共阳极和共阴极两种接法，如图4所示为八段LED数码管结构及外形。

共阳极LED数码管的发光二极管的阳极连接在一起，公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。

基于单片机的电子琴的电路设计引言随着计算机在社会各领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动着工业、农业、商业、家电以及玩具的日新月异更新，极大地提高了电子电路及系统设计质量和效率。

本文中所设计的具有存储功能的单片机电子琴是由STC89C51 单片机、小键盘、LCD 以及音频功放电路和扬声器组成的。

利用该电子琴电路，用户可以自由地输入音符，利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，使扬声器发出悦耳的音乐，最终可随意弹奏想要表达的音乐。

同时详细论述了该系统的设计过程及关键技术。

1 系统硬件组成电子琴的控制电路分为单片机STC89C51、工作指示LED、LCD 显示器、按键输入、喇叭接口等几部分。

其硬件电路结构框图如图1 所示。

1.1 单片机STC89C51 简介STC 单片机是一款增强型5l 单片机，完全兼容MCS-51。

STC89C51 可以代替AT89C51，而且功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。

该单片机具有40 个引脚，采用双列直插DIP-40 封装。

STC89C51 可以完成ISP 在线编程功能，而AT89C51 则不能。

因此，将AT89C51 中的程序直接烧录到STC89C51 中后，STC89C5l 就可以代替AT89C51 直接工作。

STC 推出的系列51 单片机芯片全面兼容其它51 单片机。

STC89C51 内部有E2PROM，可以在程序中修改，而且断电不丢失数据。

此外，还增加了两级中断优先级等等，STC89 系列单片机的基本特性如图2 所示。

通常电子琴所输入的音阶值都先存入变量数组中，演奏时才逐一取出来播放。

基于51单⽚机的简易电⼦琴设计基于51单⽚机的简易电⼦琴设计⼀、设计任务及要求1、在该简易电⼦琴设计中,设置8个按键，8个按键可以发出do、re、mi、fa、sol、la、si、Do 8个⾳阶。

2、设计三个拨码开关，三个拨码开关可以调节⾼⾳、中⾳、低⾳三个⾳调。

3、画出电路的总体⽅框图和电路原理图。

⼆、设计原理⾳乐由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组合，构成我们想要的⾳乐。

简易电⼦琴是摁下拨码开关时，单⽚机AT89C51会发出声⾳，声⾳从P1.0端⼝经过LM386，经过放⼤以后传⼊喇叭。

声⾳主要是经过单⽚机4×4矩阵键盘的按键产⽣，这⾥只⽤到8个按键来产⽣⾼中低的8个⾳阶，来产⽣do re mi fa sol la si Do。

下⾯是计数初值：三、设计⽅案本次设计的电⼦琴主要是利⽤AT89C51单⽚机为核⼼控制元件，同时还包括键盘、拨码开关和扬声器等控制模块，由键盘选择⼋个⾳阶。

1、电路原理图的总体设计总体电路需要c51单⽚机⼀⽚，⾳乐按键及喇叭等外围电路，要进⾏⾳调控制和⾳频放⼤，设计好的电路图如下图所⽰：2、键盘控制模块的设计矩阵按键部分由8个轻触按键按照2⾏4列排列，连接到P3端⼝。

将⾏线所接的单⽚机的I/O⼝作为输出端，⽽列线所接的I/O,则作为输⼊。

⾏线输出是低电平，有健按下，则输⼊线就会被拉低，这样，通过读输⼊线的状态就可得知是否有键按下。

3、键盘消抖当⽤⼿按下⼀个键时，如图所⽰，往往按键在闭合位置和断开位置之间跳⼏下才稳定到闭合状态的情况；在释放⼀个键时，也回会出现类似的情况。

这就是抖动。

抖动的持续时间随键盘材料和操作员⽽异，不过通常总是不⼤于10ms。

⽤软件⽅法可以很容易地解决抖动问题，这就是通过延迟10ms来等待抖动消失，此后再读⼊键盘码。

⼀个单⽚机⼯作于12M晶振，它的时钟周期是1/12（微秒）。

它的⼀个机器周期是12*（1/12）也就是1微秒。

22. 电子琴1 •实验任务(1 •由4X4组成16个按钮矩阵，设计成16个音 (2.可随意弹奏想要表达的音乐。

2. 电路原理图图 4.22.13. 系统板硬件连线(1.把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区 域中的SPK IN 端口上；5-IK Is s£ 52 嶺E 曾s B 9一10VLS 自rnrr空a §s ss §s 5S <區£§■& ■ss:官益CKHFC d §2R STTL CflFz i ■Air氏疽氐氐M w &氏u>'sS.WOiw-rsswo（2.把“单片机系统“区域中的 P3.0 — P3.7端口用8芯排线连接到“ 4X4行列式键盘”区域中的C1— C4 R1— R4端口上； 4.相关程序内容1 . 4X4 行列式键盘识别； 2. 音乐产生的方法；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弄正确即可。

现在以单片机12MHZ 晶振为例，例出高中低音符与单片机计数 T0相关的计数值 如下表所示低音 0—19之间，中音在 20—39之间，高音在 40—59之间TABLE: DW 0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0音符 频率（HQ 简谱码（T 值）音符 频率（ HZ ） 简谱码（T 值） 低 1 DO 26263628 # 4 FA# 740 64860 #1 DO# 277 63731 中 5 SO 784 64898 低 2 RE 294 63835 # 5 SO# 831 64934 #2 RE# 311 63928 中 6 LA 880 64968 低 3 M 330 64021 # 6 932 64994 低 4 FA 349 64103 中 7 SI 988 65030 # 4 FA# 370 64185 高 1 DO 1046 65058 低 5 SO 392 64260 # 1 DO# 1109 65085 # 5 SO# 415 64331 高 2 RE 1175 65110 低 6 LA 440 64400 # 2 RE# 1245 65134 # 6 466 64463 高 3 M 1318 65157 低 7 SI 494 64524 高 4 FA 1397 65178 中 1 DO 523 64580 # 4 FA# 1480 65198 # 1 DO# 554 64633 高 5 SO 1568 65217 中 2 RE 587 64684 # 5 SO# 1661 65235 # 2 RE# 622 64732 高 6 LA 1760 65252 中 3 M 659 64777 # 6 1865 65268 中 4 FA69864820高 7 SI196765283下面我们要为这个音符建立一个表格， 的数据有助于单片机通过查表的方式来获得相应DW 0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0DW 0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0DW 0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0DW 0,65085,65134,0,65198,65235,65268,0,0,0DW 02、音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）曲调值DELAY 曲调值DELAY调4/4 125ms 调4/4 62ms调3/4 187ms 调3/4 94ms调2/4 250ms 调2/4 125ms对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。

以下内容根据各专业特点自行确定（如条件、资料、内容、任务、进度安排及要求等）：1.设计主要内容及要求基于单片机的简易电子琴的设计。

1）简要说明用单片机设计出一个简易电子琴。

此电子琴完成产生中音Do到高音Do的8个音阶功能。

2）任务和要求设计一个简易电子琴，该电子琴基本功能：通过本系统的扬声器产生从中音Do到高音Do的8个音阶。

实现的具体要求：首先设置8个按键分别连到单片机的I/O口，通过按键按下改变单片机I/O口的电平，其次根据单片机检测到I/O口上的信号，在某个I/O 引脚输出不同频率的方波，最后此方波最后输出到扬声器中。

对于此题目学生首先研究不同音阶所对应的输出频率，根据所研究的内容，完成延时模块的设计、按键检测模块和波形输出模块的设计。

3）训练目标熟练使用Keil开发环境，具备使用C语言编写单片机程序的初步能力，通过完成本课题的软硬件设计，使同学们了解单片机实例的整个开发流程。

2.对设计说明书、论文撰写内容、格式、字数的要求1）课程设计说明书（论文）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。

2）学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。

课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。

应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

3）说明书（论文）手写或打印均可。

手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。

4）课程设计说明书（论文）装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。

3.时间进度安排；III摘要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。

我们对于电子琴如何实现其功能，如声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。

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。

创新制作报告简易电子琴设计摘要本设计主要研究基于STC90C51单片机地简易电子琴设计.它是以单片机作为主控核心，键盘、电脑音响、led等外围器件构成；本设计硬件部分主要由最小系统，按键系统模块、led显示模块和发声模块组成.其软件部分主要有主程序模块、定时中断程序、定时计数程序、显示程序.（1）最小系统：它是单片机应用系统地设计基础.它包括单片机地选择、时钟系统设计、复位电路设计等.（2）按键系统模块：本设计采用24个按键，其中21个按键用来显示21个音调，其它3个按键可以进行功能地切换.（3）LED显示模块：八个LED，七个红色LED来显示音符，1个绿色LED指示.（4）发声模块：此电子琴发音是用现成地电脑音响.本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路和编写软件地程序，最后进行软硬件地调试运行.并且从原理图，主要芯片，各模块地原理和各个模块地程序调试来阐述.利用单片机产生不同频率来获得我们要求地音阶，实现高、中、低共21个音符地发音和显示和音乐播放时地控制显示，并且能自动播放程序中编排地音乐，同时还有保存兵播放已按下地音符.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.目录1.概述41.1设计背景41.2设计意义41.3 设计任务42.系统总体方案及硬件设计42.1总体设计42.2硬件设计62.3单片机地最小工作系统62.4电源设计:2.5按键设计:2.6LED灯设计：2.7发声模块：3.系统软件地地编写 73.1电子琴基本原理 73.2主程序 93.3播放音乐模块 163.4录音模块 204.1硬件调试 234.2软件调试 235课程设计体会附1 源程序代码241.概述1.1设计背景由于本课程要做一个创新制作，而老师给地参考题中觉得电子琴这课题不错，因为电子琴能陶冶人地情操，同时使人更快乐，他能真正影响人地心情，因此决定做.单片机技术使我们可以利用软硬件来实现电子琴地功能，从而可以实现电子琴地微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等.并且可以进行一定地功能扩展.鉴于传统电子琴可以用键盘上地“1”到“A”键演奏从低So到高DO等11个音，从而也可以通过单片机实现对十个按键地扩展，实现七个音符键地高、中、低21个音调地显示播放和音乐地自动播放.1.2设计意义①可以了解音乐地基本知识；②加深对单片机地使用；③学会自己做工程；1.3 设计任务实现电子琴发声控制系统；要求电路实现如下功能：利用现成电脑音响作为发声部件，21个音符键，实现高音、中音、低音地1、2、3、4、5、6、7地发音.并在存储几首歌曲地内容，可以实现自动播放.2.系统总体方案及硬件设计2.1总体设计音乐是有由不同地音阶组成地，而不同地音阶又是由不同地频率发出地，那么产生不同地频率，就可以发出不同地音乐了.而利用单片机就可以产生不同地频率地方波，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地频率，输出地方波信号再通过接口给电脑音响，让其发声.同时电子琴加入led用来显示.本设计地主要工作是程序编写，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地音符，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.总体框图22.2硬件设计电路图1注：本系统有主控单片机、键盘、led 显示模块、发声模块以及电源组成.2.2.2单片机地最小工作系统:按键输入LED 显示电脑音响单片机这里用地单片机地型号是STC90C516RD+，配以12M地晶振，以及复位电路供电电路构成最小系统.2.2.3电源设计:这里电源直接用直流5v电源；2.2.4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，此时有个绿色地指示灯会亮.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.2.2.5LED灯设计：七个红色地LED代表按键地音符DO，RE，MI...分别接到P0口地各个I端口音符DO时，一个LED亮，音符MI时，2个LED亮...同时为了区分高中低音，三个八度LED显示不同，当低音音符播放时，LED闪亮，当是中音时，LED也闪亮，但是闪亮地频率更快，当是高音时，LED全亮，这是通过调节LED亮灭时间来实现，也可以说是PWM吧.还有一个绿色LED指示当前状态，当电子琴处于录音时，LED亮，否则，灭；2.2.6发声模块：这里没有自己做功放，而是使用电脑地音响.3系统软件地地编写3.1电子琴基本原理首先地弄清楚电子琴地基本原理：声音地频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机地某个口线不断输出“高”“低”电平，则在该口线上就能产生一定频率地方波，讲该方波接上喇叭就能发出一定频率地声音，若再利用程序控制“高”“低”电平地持续时间，就能改变输出波形地频率从而改变音调.乐曲中，每个音符对应着确定地频率，下表给出各音符频率.如果单片机某个口线输出“高”“低”电平地频率和某个音符地频率一样，那么将此口线接上喇叭就可以发出此音符地声音.根据这个原理就能设计出，对于单片机来说要产生一定频率地方波大致是先将某口线输出高电平然后延迟一段时间再输出低电平，如此循环地输出就会产生一定频率地方波，通过改变延迟地时间就可以改变输出方波地频率.单片机内部有两个定时计数器T1和T0，单片机地定时计数器实际上是个计数装置，它既可以对单片机内部晶振驱动时钟计数，也可以对外部输入地脉冲计数，对内部晶振计数时称为定时器，对外部时钟计数时称为计数器.当对单片机内部晶振驱动时钟计数时，每个机器周期定时计数器地计数值就加，当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机.音乐中各个音符地频率表如下：音符频率表3弄懂后开始程序地实现3.2主程序模块主程序框图参数计算发音原理若要产生音频脉冲，只要算出某一音频地周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期地时间.利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相.就可在P1.0引脚上得到此频率地脉冲.利用AT89C51地内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率地方法产生不同音阶.计算举例例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令计数器计时956μs/1μs＝956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）.计数脉冲值与频率地关系式是：N＝fi÷2÷fr，式中，N是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12MHz时，其频率为1MHz）；fr是想要产生地频率.其计数初值T地求法如下：T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr 例如：设K＝65536，fi＝1MHz，求中音DO（261Hz）.T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr ＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr，中音DO地T＝65536－500000/523＝64580. 3.2.3计算结果（1）单片机12MHZ晶振，中音符与计数T0相关地计数值如表所示：采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表地方式来获得相应地数据：低音0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59之间.用单片机播放音乐，或者弹奏电子琴，实际上是按照特定地频率，输出一连串地方波.为了输出合适地方波，首先应该知道音符与频率地关系.（2）音调数据表曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125ms调4/462ms调3/4187ms调3/494ms调2/4250ms调2/4125ms 上表中地频率数值，有些过多，去掉不常用地黑键频率，只是把白键对应地数据存放在单片机中，即可满足绝大部分地应用需求.定义音调数据表地程序如下：DW 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524 。

基于单片机的简易电子琴设计随着科技的不断发展，人们对电子产品越来越依赖和喜爱。

其中，电子琴作为一种乐器，更是以其简便易用、能够自我演奏等特点受到了众多音乐爱好者的追捧。

在这样的背景下，基于单片机的简易电子琴的设计也逐渐成为了研究的热点。

一、设计思路电子琴主要由键盘、音源、电子音效处理电路等组成。

基于单片机的电子琴则采用了测量键盘按下与松开时间的方法，从而产生不同的频率，实现音源的输出。

设计主要包括单片机的选择、键盘的设计、显示器和音频的控制等。

二、单片机的选择单片机是电子琴各部件的控制中枢，而在众多的单片机中，AVR与Arduino等单片机最为常用。

AVR的主频高，适合高频率的应用，具有低功耗、高性能、高可靠性等特点，相较于Arduino其兼容性不如后者。

Arduino的易上手、容易编码、数据处理能力强等更适合初学者和小型应用，但其运行频率相对较低。

三、键盘的设计键盘的设计是电子琴中的十分重要的部分。

在电子琴的制作中，可以考虑采用机械键盘和触摸屏键盘等不同种类。

机械键盘的键位设计成多组形状相同的小凸起，按下按键时借助其可按性抵抗产生摁下按键的滑动感觉。

相对的，触摸屏键盘则直接采用触摸屏来实现，其轻触屏幕产生电信号而记录下按键行为。

不论哪种键盘，都需要体现“无声”、“无噪音”的特点。

四、显示器和音频的控制显示器的作用就是显示键盘所对应的音符或是指示各种操作。

音频的控制是电子琴中的另一个关键点。

基于单片机的电子琴中常使用的音频控制电路是DAC，即通过DAC将数字信号转换成模拟信号输出到扬声器中。

时序控制电路的实现能够控制不同的音符频率和音色，保证音乐的表现力。

五、组装与调试电子琴的组装与调试都是必备的过程。

在电子琴的组装中，要保证设计的完整性和正确性，能够正常地运行、使用、初始化。

在调试中，需要考虑键盘的触发状态、音乐效果的细节、等问题。

音乐效果的细节需要依赖听觉从口感、听感、声音表现、音乐艺术效果等方面进行观察、分析和把握，以提高电子琴的表现力。

基于单片机的电子琴的电路设计引言随着计算机在社会各领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动着工业、农业、商业、家电以及玩具的日新月异更新，极大地提高了电子电路及系统设计质量和效率。

本文中所设计的具有存储功能的单片机电子琴是由STC89C51单片机、小键盘、LCD以及音频功放电路和扬声器组成的。

利用该电子琴电路，用户可以自由地输入音符，利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，使扬声器发出悦耳的音乐，最终可随意弹奏想要表达的音乐。

同时详细论述了该系统的设计过程及关键技术。

1 系统硬件组成电子琴的控制电路分为单片机STC89C51、工作指示LED、LCD显示器、按键输入、喇叭接口等几部分。

1.1 单片机STC89C51简介STC单片机是一款增强型5l单片机，完全兼容MCS-51。

STC89C51可以代替AT89C51，而且功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。

该单片机具有40个引脚，采用双列直插DIP-40封装。

STC89C5 1可以完成ISP在线编程功能，而AT89C51则不能。

因此，将AT89 C51中的程序直接烧录到STC89C51中后，STC89C5l就可以代替AT89C51直接工作。

STC推出的系列51单片机芯片全面兼容其它51单片机。

STC89C51内部有E2PROM，可以在程序中修改，而且断电不丢失数据。

此外，还增加了两级中断优先级等等，STC89系列单片机的基本特性如图2所示。

通常电子琴所输入的音阶值都先存入变量数组中，演奏时才逐一取出来播放单音。

程序中的变量使用的是内部存储器RAM，范围为空间30H～7FH，因此，其程序内存规划是：RAM地址30H～70H存放音阶值，最大内存空间为64字节;RAM地址71H～7FH存放程序其他变量。

程序执行后，工作指示LED闪动，表示程序开始执行。

当按下键盘组中的相对按键时，压电喇叭会发出相对音阶单音，全系统共有2个8度音阶，DO～SI，HI DO～HI SI，14个音阶，所输入的单音会存入89C5l内，至多可以输入64个单音，并可以一起演奏出来，同时还有清除存储功能，可将原数据清除后再重新输入。

单片机课程设计任务书题目: 基于单片机的简易电子琴电路设计初始条件：简易电子琴一般具有弹奏一个自然大调7声音阶的功能。

本课程设计，要求用AT89C51等系列芯片实现控制功能，利用按键实现音符和音调的输入；两位的数码管进行被操作的按键显示；用LM386放大电路实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器进行播放“送别”。

要求完成的主要任务:1.设计任务根据已知条件，设计并制作一个简易电子琴。

2.设计要求（1）基本要求：①具备7个按键，能够分别较准确地弹奏出1～7八个音符。

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。

用EWB或MULTISIM软件完成仿真，之后制作出相应实物，并按规定格式写出课程设计报告书。

（2）扩展要求：（在完成基本要求的前提下，学有余力的同学可完成）①能够弹奏出至少21个音符（三个音阶）。

②能够较便捷地完成音阶的升降。

（用另外三个按键开关实现正常、升8度和降8度的切换）。

时间安排：指导教师签名：年月日基于单片机的简易电子琴控制系统设计摘要目的：本设计主要研究基于AT89C52单片机的简易电子琴设计。

方法：它是以单片机作为主控核心，设置键盘、蜂鸣器等外围器件；另外还用到一些简单器件如：两位数码管，和NPN型三极管及电阻等。

利用按键实现音符和音调的输入；两位的数码管进行被操作的按键显示；用NPN型三极管8550实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器进行播放“送别”。

结果：本设计硬件部分主要由最小系统，按键系统模块、数码管显示模块和蜂鸣器模块组成。

其软件部分主要有主程序模块、定时中断程序、定时计数程序、显示程序。

（1）最小系统：它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）按键系统模块：本设计采用10个按键，其中7个按键用来显示7个音调，其它3个按键可以进行高低中音的切换，并自动播放已存歌曲。

基于单片机的简易电子琴设计摘要随着科学技术的不断发展，单片机的应用日益成熟。

单片机集成度高、处理功能强大、价格低廉使其在各个领域得到广泛应用。

同时电子琴作科学技术与音乐共同发展的产物，在这个电子信息化的时代，为音乐的大众化做出了不可代替的贡献。

本文主要介绍一种基于51单片机的简易电子琴设计方案。

它采用了STC公司出品的一款低功耗、高性能单片机STC89C52芯片作为主控单元，与4*4矩阵键盘、复位电路、LED双位数码显示器、扬声器等组成主控核心模块。

文章详细论述了电子琴硬件设计和软件结构设计流程，采用了Altium Designer 09画出原理图、PCB图，通过Keil编程软件对电子琴进行软件编程，然后进行软硬件的调试运行并将程序烧录到STC89C52芯片中。

此系统运行比较稳定，具有硬件设计电路简单、清晰，成本低，软件功能完善，控制系统牢靠，性价比高等优点，具有一定的实用和参考价值。

关键词：STC89C52；电子琴；矩阵键盘AbstractAlong with the development of science and technology, the application of SCM increasingly mature. Single chip microcomputer high level of integration, processing powerful, low prices make it is widely used in various fields. At the same time the keyboards for science and technology and music common development of the product, in the electronic information era, for music's popular do can't replace contribution.This paper mainly introduces a kind of simple keyboard based on 51 SCM design scheme. It USES the STC product of our company a low power consumption, high performance microprocessor STC89C52 chips as the master unit, and 4 * 4 matrix keyboard and reset circuit, LED digital display, a double master core module and other components of the speaker. This paper discusses the design of hardware and software structure keyboard design process, the use of a Altium Designer 09 draw a diagram, PCB figure, through the Keil software keyboard to software programming, then the software and hardware debugging run and will burn to STC89C52 chip program. Operation of the system is stable and has the hardware circuit design simple, clear, and the cost is low, the software perfect function, control system firm, price higher advantages, has certain practical and reference value.Key words : stc89c52; keyboard; matrix keyboard目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 设计的目的和意义 (1)1.2 设计的主要内容 (1)2 系统概述 (2)2.1 系统工作原理 (2)2.2 系统结构组成 (2)2.2.1 电源电路 (2)2.2.2 控制部分 (3)2.2.3 显示部分 (3)2.2.4 发声部分 (3)2.3 主要芯片及元件的介绍 (3)2.3.1 STC89C52单片机简介 (3)2.3.2 芯片引脚介绍 (4)2.3.3 STC89C52时钟介绍 (6)2.3.4 双位LED数码显示器简介 (7)3 硬件电路的设计 (9)3.1 电源电路的设计 (9)3.2 复位电路的设计 (10)3.2.1 复位操作 (10)3.2.2 复位信号及其产生 (11)3.3 键盘控制电路 (12)3.3.1 矩阵式键盘的概述 (12)3.3.2 矩阵式键盘按键识别原理及方法 (12)3.4 显示电路 (13)4 系统软件设计 (14)4.1 如何利用单片机实现音乐节拍 (14)4.2 如何用单片机产生音频脉冲 (15)4.2.1 音符和频率的关系 (15)4.2.2 定义初值 (16)4.3 音乐发生程序流程图 (17)结论 (18)参考文献 (19)附录一电子琴源程序 (20)附录二原理图 (24)附录三 PCB图 (25)附录四实物图 (26)致谢 (27)1 绪论1.1 设计的目的和意义单片机又称单片微型计算机，英文字母的缩写MCU。

单片机简易电子琴设计方案大全（六款模拟电路设计原理图详解）单片机简易电子琴设计方案（一）设计一简易电子琴，要求能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符。

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弄正确即可。

本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T=216--5﹡105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示：通过单片机实现电子琴演奏，实质就是将不同按键和特定频率的方波信号对应起来，以方波信号驱动蜂鸣器发出乐音。

下面简单介绍一下乐音的特性。

乐音实际上是有固定频率的信号。

在音乐理论中，把一组音按音调高低的次序排列起来就成为音节，也就是1、2、3、4、5、6、7和高音1。

高音1的频率正好是中音1频率的2倍，而且音节中各音的频率跟1的频率之比都是整数之比。

为了发出某一特定频率的乐音，可以控制单片机的一个I/O口产生该频率的方波信号，经过电流放大后驱动蜂鸣器发出该乐音。

对于方波的产生，可以启用单片机的一个定时器进行计时，产生溢出中断。

中断发生时，将输出引脚的电平取反，然后重新载入计数器初始值。

因此，正确的设置定时器的工作模式和初始计数值是发出乐音的基础。

例如中音l，其频率是523Hz，则周期为T=l/523=1912s，半个周期为956s。

根据单片机计数器计数的机器周期，就可以算出计数器的预置初始值应为多少。

例如，假设采用的单片机的一个计数周期需要12个时钟周期，当采用12MHz晶振时，一个计数周期即ls。

要定时956s，只需设置其计数初值为计数最大计数值减去956。

基于51单片机的电子琴设计随着科技的不断发展，单片机技术已经成为了现代电子设备中的重要组成部分。

51单片机作为一种广泛应用的单片机系列，具有高性能、低功耗、高集成度等特点，被广泛应用于各种嵌入式系统开发中。

本文将介绍一种基于51单片机的电子琴设计。

一、系统硬件设计1、单片机选择本设计选用AT89C51单片机作为主控制器，AT89C51是一种低功耗、高性能的8位单片机，具有4K字节的可编程存储器和128字节的RAM，同时具有丰富的外设接口，如UART、SPI、I2C等。

2、电子琴设计电子琴采用8×8 LED点阵作为输出设备，通过单片机控制点阵的亮灭状态来展示音乐波形。

具体实现方式是将音频信号通过一个运放放大器放大，然后将其输入到LED点阵中，通过控制点阵的亮灭状态来展示音乐的波形。

3、存储模块设计为了实现电子琴曲目的存储和播放，本设计选用了一块AT24C02 EEPROM芯片作为存储设备。

AT24C02是一种串行E2PROM存储器，容量为256字节，可以通过I2C总线与单片机进行通信。

将曲目信息存储在AT24C02中，可以实现曲目的存储和播放功能。

4、按键模块设计本设计采用4×4矩阵键盘作为输入设备，通过扫描按键状态来实现音符的选择和节奏控制。

矩阵键盘的行线连接到单片机的P1口，列线连接到P2口，通过检测行列组合的变化来确定按下的键位。

二、系统软件设计1、音符解码本设计采用MIDI音符编码方式来存储和播放曲目信息。

在解码过程中，根据音符的频率和持续时间计算出对应的音高和节奏信息，然后将其用于驱动电子琴的输出设备展示音乐的波形。

2、演奏控制为了实现节奏控制，本设计采用了一种基于时间间隔的演奏方式。

在演奏过程中，单片机根据设定的节奏间隔时间来触发音符输出，从而实现对节奏的控制。

同时，为了实现曲目的停止和播放功能，我们需要在软件中加入相应的控制逻辑。

3、存储和播放在软件设计中，我们需要实现将曲目信息存储到AT24C02中以及从AT24C02中读取曲目信息的功能。

基于单片机的电子琴设计资料电子琴是一种电子乐器，通过电子回路和单片机控制，可以模拟出多种乐器的声音。

下面是一个基于单片机的电子琴设计资料，包括硬件设计和软件编程。

硬件设计：1.材料准备：选择一个适当大小的键盘，通常有8个到16个键位，每个键位可以连接到一个按钮开关。

2.连接按钮开关：将按钮开关连接到单片机的GPIO引脚上，通过读取引脚状态来检测按键的按下与释放。

3.音频输出：将单片机的数字音频输出连接到扬声器上，以发出相应的声音。

4.电源供应：提供适当的电源电压和电流给单片机和其他电子元件使用。

软件编程：1.初始化：在程序开始时，初始化单片机的GPIO引脚以及其他必要的外设，设置合适的时钟频率和中断设置。

2.按键扫描：通过循环遍历GPIO引脚，检测按钮开关的状态。

当检测到按键按下时，记录下按键对应的音符。

3.声音发生器：根据按键记录的音符，生成相应的音频信号。

可以使用一组预设的音符频率和振幅值，或者使用数学公式生成声音波形。

4.声音输出：将生成的音频信号发送到数字音频输出引脚，输出到扬声器上。

5.多音同步：为了更好的音乐体验，可以通过增加多音同步功能，使得按下多个按键时可以同时发出多个音符。

设计注意事项：1.硬件连接：确保正确连接按钮开关、声音输出和电源供应等元件，避免短路或其他电路问题。

2.音频信号处理：可以通过数字信号处理（DSP）算法对音频信号进行增强、滤波等处理，提高音质和音效。

3.功耗优化：在编程时，可以考虑使用低功耗模式以延长电子琴的电池寿命。

4.隔音材质：适当在琴身上加入隔音材质，减少按键和扬声器震动传递到外部的噪音。

总结：基于单片机的电子琴设计包括硬件连接和软件编程两个方面，硬件连接主要涉及键盘、按钮开关、扬声器和电源供应等元件的连接，软件编程则负责按键扫描、音频发生和音频输出等功能。

在设计过程中需注意硬件连接的正确性和优化声音效果，使得电子琴能够发出优美的音乐。