基于AT89C51的电子琴设计

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。

目录前言 (2)第1章基于51单片机的电子琴设计 (3)1.1 电子琴的设计要求 (3)1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3)1.3 总体设计方案 (3)第2章系统硬件设计 (5)2.1 琴键控制电路 (5)2.2 音频功放电路 (6)2.3 时钟-复位电路 (6)2.4 LED显示电路 (6)2.5 整体电路 (6)第3章电子琴系统软件设计 (7)3.1 系统硬件接口定义 (7)3.2 主函数 (8)3.2.1 主函数程序 (8)3.3 按键扫描及LED显示函数 (9)3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10)3.4 中断函数 (11)3.4.1 中断程序 (12)第4章电子琴和调试 (12)4.1 调试工具 (12)4.2 调试结果 (13)4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14)第5章电子琴设计总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)前言音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。

近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。

但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。

如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。

而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。

结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。

现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。

电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。

学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：应用电子技术班号：应电1毕业设计（论文）任务书专业应用电子技术班级应电1 姓名一、课题名称：基于89C51单片机的电子琴设计二、主要技术指标：1、演奏音乐，不同频率音符的播放2、可通过按键发出“5 6 7．．．1 2 3 4 5 6 7 1”等11个音阶3、11个音阶的频率分别为：“190HZ 220HZ 247HZ 262HZ 294HZ 330HZ 349HZ 392HZ 440HZ 494HZ 552HZ”三、工作内容和要求：内容：本课题是基于A T89C51单片机为核心控制部分，是通过制作硬件电路和软件的设计编写，最终达到乐器演奏功能。

特点是设计简单、清晰。

本次设计让我们了解令扬声器发生的方法、熟悉按键输入的处理方法，然后我们才能够设计出电子琴的设计方案，大致列出电子琴的内容和所要设计的内容，收索更多的资料来完善设计。

从而来达到我要设计的电子琴的功能，达到我所预期的效果。

要求：1、认真有耐性，要对每一个设计方案的步骤要熟悉，条理要分明清晰。

2、做好硬件电路部分和软件电路部分。

3、把做好后的电路在最后进行调试，使能正常运行。

四、主要参考文献：[1] 主编：张桂红.副主编：姚建永.单片机原理与应用.福建科学技术出版社[2] 韩志军等.单片机应用系统设计[M].机械工业出版社，2004年[3] 李广弟朱月秀冷祖祁编著.单片机基础（第3版）.北京航空航天大学出版社学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目AT89C51单片机的电子琴设计一、选题的背景和意义：背景：1、电子琴是键盘乐器，采用半导体集成电路，对乐音信号进行放大，通过扬声器产生音响。

属于电子乐器，发音音量可以自由调节。

音域较宽，和声丰富，甚至可以演奏出一个管弦乐队的效果，表现力极其丰富。

2、电子琴是电声乐队的中坚力量，常用于独奏主旋律并伴以丰富的和声。

简易电子琴设计报告一、硬件设计方案及相关解释：设计一个基于AT89C51单片机的简易电子琴。

要求：1．4X4的16个按键矩阵，并且每个键对应一个音。

2．用AT89C51将键盘连接设计成为电子琴。

3．编写电子琴的程序，要达到可以随意弹奏想要表达的音乐的目的。

基本原理：一定频率产生声音，频率高低决定音调。

利用单片机输出脉冲信号经放大后送给喇叭，便可发出声音。

利用单片机的定时器，让定时器中断一次就对改变喇叭的状态一次，即形成矩形方波，这也是数字电路产生声音的方法。

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，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，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，只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。

二、设计思路：1.定时/计数器的设计和状态字定义：若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。

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引脚上得到此频率的脉冲。

利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，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）。

计数脉冲值与频率的关系式是：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是想要产生的频率。

其计数初值T的求法如下：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的T＝65536－500000/523＝64580。

摘要随着社会的发展进步，音乐是人们生活中不可缺少的元素，音乐可以使人放松心情，陶冶情操。

要弹奏出好的音乐需要好的乐器。

本论文设计一个基于AT89C51的简易电子琴。

我对于电子琴如何实现其功能，如音阶选择、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。

目前许多电子琴都应用了单片机来完成电路的设计，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。

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AT89C51；单片机；音阶；自动放音AbstractWith the development of society progress, music is people the indispensable element in life, music can make people relaxed mood, edify sentiment. To play good music need good Musical Instruments. This paper based on the design of a AT89C51 simple keyboard. I how to realize its function keyboards, such as scales choice, sound intensity control, metronome, automatic playback function and so on is also very curious.Modern electronic technology and keyboard is the combination of music, a new type of keyboard instrument. It is in the modern music playing an important role. Though just a chip microcontroller, but look from the composition and function, it already has the meaning of the microcomputer system, say again tiny Micro Controller processing Unit (MCU Unit). SCM has strong control function and flexible programmable real.Keywords AT89C51 SCM Scales Automatic playback目录1绪论 (1)1.1选题的目的与意义 (1)1.2 组织安排及系统设计要完成的工作 (1)1.2.1系统要完成的工作 (1)1.2.2论文组织安排 (2)2总体方案的设计 (3)2.1系统设计要求 (3)2.2电子琴系统的组成 (3)2.3系统框图 (3)3单片机电子琴系统的硬件设计 (5)3.1硬件设计图 (5)3.1.1设计环境DXP2004 (5)3.1.2硬件电路图 (5)3.2系统板硬件连线 (6)3.3 AT89C51单片机 (7)3.3.1AT89C51简介 (7)3.3.2主要性能 (8)3.3.3管脚功能 (9)3.3.4 芯片擦除 (11)3.4 LM386音频放大器 (11)3.4.1LM386特性 (11)3.4.2LM386电路原理 (11)3.4.3LM386硬件接线设计 (12)3.5LED数码管 (13)3.5.1数码管的分类 (13)3.5.2数码管的驱动方式 (14)3.5.3 数码管硬件接线图 (15)3.6 4X4矩阵键盘 (16)3.6.1矩阵式键盘的结构与工作原理 (16)3.6.2矩阵式键盘的按键识别方法 (17)3.6.3 系统板上硬件连线设计 (18)3.7晶振 (19)4系统的软件设计 (20)4.1软件设计思想 (20)4.2电路原理 (20)4.3软件设计流程图 (21)4.4矩阵键盘识别和处理 (23)4.5 I/O并行口直接驱动LED显示 (26)4.6 音乐产生的方法 (26)4.6.1 如何让单片机产生音频脉冲 (26)4.6.2如何产生节拍 (28)5仿真实验分析 (29)5.1 Proteus 简介 (29)5.2 keil 简介 (29)5.3利用keil与Proteus进行的调试 (29)6硬件测试 (33)6.1硬件电路的检查 (33)6.2显示模块测试 (33)6.3 播放模块测试 (33)6.4 综合测试 (33)结论 (35)致谢.................................................... 错误!未定义书签。

单片机系统课程设计成绩评定表设计课题：基于89C51的电子琴的设计学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：单片机系统课程设计课程设计名称：基于89C51的电子琴的设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：单片机系统课程设计任务书目录1.绪论 (3)1.1电子琴概述 (3)1.2设计思想及基本功能 (3)2.总体方案设计 (3)2.1方案设计 (4)2.2方案设计要求 (4)2.3电子琴系统的组成 (4)2.4系统框图 (5)3.硬件电路设计 (5)3.1单片机最小系统模块设计 (5)3.1.1AT89C51单片机 (5)3.1.2 单片机最小系统模块硬件设计 (9)3.2按键控制模块设计 (10)3.3音频输出模块设计 (11)3.3.1LM386音频放大器 (11)3.3.2 音频输出模块硬件接线设计 (11)3.4 LED数码管显示模块设计 (12)4.系统软件设计 (13)4.1 软件设计思想 (13)4.2音乐知识以及播放原理 (13)4.3软件设计流程图 (15)5.总结 (17)参考文献： (18)附录 (19)附录一系统原理图 (19)附录二程序代码 (20)1.绪论1.1电子琴概述随着社会的发展进步，音乐是人们生活中不可或缺的元素，音乐可以使人放松心情，陶冶情操，要演奏出好的音乐需要好的乐器，而且伴随着电子技术的快速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作。

基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。

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，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等，并且可以进行一定的功能扩展。

鉴于传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k16”键演奏从低So到高DO等16个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。

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，它在现代音乐中扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，他已经融入了让人们的生活中，成为不可替代的一部分。

本科课程设计课程名称：单片机原理与接口技术设计项目：简易电子琴设计实验地点：跨越机房专业班级：通信0901 学号： 2009001330 学生：田野同组人：刚瑛梁邦爽指导教师：武娟萍2012年 05月 26日一、设计目的本设计以AT89C51单片机为核心，采用常用电子器件设计。

要求最少8个按键，每个按键对应一种音调，按下按键发声，松开按键后声音延迟一段时间后停止，即带余音的电子琴，延时时间可以设置，要求最少8个不同音调，可以采用标准的音调设计。

本次课程设计主要研究基于AT89C51单片机的简易电子琴设计二、设计器材AT89C51,蜂鸣器，PNP型三极管，晶振，独立按键三、总体设计方案1．设计思路此次设计硬件电路分四大模块较为简单，主要由独立按键、单片机AT89C51、音频功放及扬声器构成。

以AT89C51为主控器件，对其进行编译，达到我们的设计要求。

对于软件部分下面有详细介绍。

2.电路总设计框图如图1：图1 电路总设计框图3．音频放大电路在一定频率围，具有固定频率的振动就能产生音乐，但是单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为他没有足够的驱动能力，需要音频功率放大电路。

这里选用PNP型三极管来驱动蜂鸣器，是音响效果更为理想，音频功放电路接口如图2所示：图2 音频放大电路4．音乐播放电路对于播放一首固定音乐，不仅要知道音符也要知道节拍，对应节拍延时时间设定表，对单片机进行编程就可以实现功能。

放歌产生电路如图3，其中单片机的P3.0口控制音乐开始播放控制端口，P3.2口是控制音乐停止播放的控制端口，当小按键S10按下时P3.0口获得低电平，音乐开始重复播放，当小按键S9按下时，P3.2口获得低电平，经过单片机的处理，音乐停止播放，单片机回到最初工作状态。

而P2口的每个端口都连接一个按键，分别控制1，2，3，4，5，6，7，˙1八个不同的音符。

图3 音乐播放电图5．总体电路图如下图：图4 总体电路图，四、设计原理分析1．产生声音的方法：只要让扬声器通过产生大小变化的电流（脉动电流或交流），就能使扬声器发出声音，因此若以程序不断的输出1—0—1—0—1……就可以令扬声器发出声音，由于MCS—51系列的输出端口输出电流不够大，所以必须加上晶体管把电流放大后再驱动扬声器，如图2所示。

毕业设计（论文）课题名称：指导教师：系别：专业：班级：姓名：摘要音乐一直都是人类情感表达的一个重要媒介，随着社会的进步与发展，音乐在人类的生活与学习中的作用越发不可忽视。

电子琴也是实现播放音乐的一个途径。

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，它在音乐演奏中已成为不可缺少的一部分。

单片机是一个具有功能强大和编程灵活性的控制器，它已广泛应用于现代人们的生活中，扮演着重要的角色。

本设计主要是使用AT89C51单片机及单片机C语言，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16个按键和扬声器。

在PROTEUS 仿真平台上实现功能仿真，同时还增加了音乐播放功能。

本文中给出了该系统设计的硬件电路，软件设计等。

其次，详细阐述了程序的各个模块和实现过程。

本设计具有硬件电路简单、功能完善、控制可靠、运行稳定等特点，具有一定的实用性。

关键词: 单片机；电子琴；PROTEUS；KEIL；C语言1.引言单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，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。

它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。

它在现代音乐扮演着重要的角色。

简易电子琴是电声乐队的中坚力量，常用于独奏主旋律并伴以丰富的和声。

还常作为独奏乐器出现，具有鲜明时代特色。

但电子琴的局限性也是十分明显：旋律与和声缺乏音量变化，过于协和、单一；在模仿各类馆、弦乐器时，音色还不够逼真，模仿提琴类乐器的音色时，失真度更大，还需要不断改进。

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。

基于51单片机的电子琴设计课程设计单片机原理》课程设计前言本课程设计旨在通过基于51单片机的电子琴设计，加深学生对单片机原理的理解和应用。

在本设计中，我们将介绍电子琴的设计要求、所用设备及软件以及总体设计方案。

随后，我们将详细介绍系统硬件设计中琴键控制电路、音频功放电路、时钟-复位电路和LED显示电路的设计。

第1章基于51单片机的电子琴设计1.1 电子琴的设计要求在电子琴的设计中，我们需要考虑琴键数量、音频输出质量、电源电压和外部接口等因素。

在本设计中，我们将采用25个琴键，保证音频输出质量和电源电压稳定，并提供外部接口以便于扩展和调试。

1.2 电子琴设计所用设备及软件在本设计中，我们将使用51单片机、琴键、音频功放、时钟、LED显示器等设备，并使用Keil C51编译器进行软件开发。

1.3 总体设计方案在总体设计方案中，我们将采用按键扫描方式实现琴键控制，使用PWM技术实现音频输出，使用外部晶振提供时钟信号，并使用LED显示器显示琴键状态。

第2章系统硬件设计2.1 琴键控制电路在琴键控制电路中，我们将采用矩阵按键扫描方式，通过51单片机的IO口进行扫描和检测。

同时，我们还将使用电容式触摸开关来实现琴键的触发。

2.2 音频功放电路在音频功放电路中，我们将采用TDA7297芯片作为功放，通过PWM技术实现音频输出，并通过滤波电路滤除杂音和谐波。

2.3 时钟-复位电路在时钟-复位电路中，我们将采用12MHz晶振作为时钟源，并使用复位电路确保系统在上电时能够正确运行。

2.4 LED显示电路在LED显示电路中，我们将采用MAX7219芯片实现LED点阵显示，并通过SPI接口与51单片机进行通信。

同时，我们还将使用CD4511芯片实现数码管显示琴键状态。

通过本课程设计，我们可以深入理解单片机原理的应用，掌握电子琴的设计和制作技术，提高自身的实践能力和创新能力。

2.5 整体电路本章将介绍电子琴的整体电路设计。