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单片机设计与制作 简易电子琴的设计

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2009级单片机设计与制作技术报告 中国矿业大学徐海学院 单片机设计与制作技术报告

姓 名： 学 号： 班 级： 电气09-1班 题 目： 基于单片机的简易电子琴 任课教师： 胡明

2011 年 9月 2009级单片机设计与制作技术报告 单片机设计与制作任务书

班级 电气09-1班 学号 学生姓名

任务下达日期：2011 年 9 月 20 日 设计日期：2011 年 12 月 14 日 至 2011 年 12 月22 日 设计题目： 基于单片机的简易电子琴

设计主要内容和完成功能：

设计一个基于AT89C51单片机的简易电子琴。 设计一个4*4的键盘，并将16个键设计成16个音。 可弹奏想要表达的音乐。

教师签字： 2009级单片机设计与制作技术报告 摘 要 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。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。它还可模仿多种音色，甚至可以奏出常规乐器所无法发出的声音（如人声，风雨声等）。另外，电子琴在独奏时，还可随意配上类似打击乐音响的节拍伴奏，适合于演奏节奏性较强的现代音乐。另外，电子琴还安装有混响、回声、延长音、震音和颤音等多项功能装置，表达各种情绪时运用自如。 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；在模仿各类管、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。电子琴的演奏有较大一部分是通过自动和弦伴奏来配合完成的，在音乐中和弦的连接推动了旋律地进行，不同的和声连接，形成了不同的音乐色彩。

本次设计提出了用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简易的电子琴. 本方案以AT89C51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.根据使用者的操作随意弹奏想要表达的音乐。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 2009级单片机设计与制作技术报告 目 录 1、系统概述 1.1播放模块 1.2 按键控制模块 1.3 总体硬件组成框图 2、硬件设计 2.1 硬件原理图 2.2 系统板硬件连线 2.3主要硬件的介绍 2.3.1 AT89S51简介 2.3.2 LM386介绍 2.4 播放模块的硬件设计 2.5 4×4矩阵键盘识别处理 3、软件设计 4、系统调试 5、结束语 6、参考文献 7、附录 2009级单片机设计与制作技术报告 1. 系统概述 本系统采用单片机AT89C51为电子琴的控制核心，系统主要包括播放模块、按键控制模块。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。

1.1 播放模块 播放模块是喇叭构成。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。

1.2 按键控制模块 电子琴设有16个按键，其中7个作为音符输入，另外1个作为模式转换按键，实现用户自弹作曲。7个按键分别代表7个音符，包括中音段的全部音符。通过软硬件设计，模式转换按 键触发外部中断，中断使程序跳转，实现模式转换，启动电子琴。然后通过查询电子琴所按下的按键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序人口，实现自编歌曲。当需要取消电子琴编曲功能时，再次按下模式转换按键引起外部中断．即可退出电子琴功能而返回原 来按键播放处。

1.3 总体硬件组成框图

图1-1 总体硬件组成框图 中心控制模块 AT89C51 按键控制模块 播放模块 喇叭

按 键 状 态 2009级单片机设计与制作技术报告 2.硬件设计 2.1 硬件原理图 2009级单片机设计与制作技术报告

2.2． 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；

（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；

2.3主要硬件的介绍 2.3.1 AT89S51简介

AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 2009级单片机设计与制作技术报告 图2-1 单片机管脚图 引脚功能 VCC（40）：＋5V； GND（20）：接地； P0口（39－32）：P0口为8位漏极开路双向I/O口，每引脚可吸收8个TTL门电流；

P1口（1－8）：P1口是从内部提供上拉电阻器的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收和输出4个TTL门电流；

P2口（21－28）：P2口为内部上拉电阻器的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收和输出4个TTL门电流；

P3口（10－17）：P3口是8个带内部上拉电阻器的双向I/O口，可接收和输出4个TTL门电流，P3口也可作为AT89C51的特殊功能口；

RST（9）：复位输入。当振荡器复位时，要保持RST引脚2个机器周期的高电平时间；

ALE/PROG（30）：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节，在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以 2009级单片机设计与制作技术报告 不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6，它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的，要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过1个ALE脉冲；

PSEN（29）：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期2次PSEN有效，但在访问外部数据存储器时，这2次有效的PSEN信号将不出现；

EA/VPP（31）：当EA保持低电平时，外部程序存储器地址为（0000H－FFFFH）不管是否有内部程序存储器。FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）；

XTAL1（19）：反向振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入； XTAL2（18）：来自反向振荡器的输出；

2.3.2 LM386介绍 LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中.

LM386内部电路及特性

图2-2 LM386内部电路原理图 2009级单片机设计与制作技术报告 LM386内部电路原理图如图2-2所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。

第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。

第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。 第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。

引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。

电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。

图2-3 LM386的外形和引脚的排列 LM386的外形和引脚的排列如图3-3所示。引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。

查LM386的电源电压4-12V或5-18V(LM386N-4)；静态消耗电流为4mA；电压增益为20-200dB；在1、8脚开路时，带宽为300KHz；输入阻抗为50K；音频功率0.5W。

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单片机简易电子琴课程设计

单片机简易电子琴课程设计

单片机简易电子琴课程设计简易电子琴实验一、课程设计目的与要求1、掌握蜂鸣器的使用方法；2、掌握蜂鸣器的不同发音的方法；3、通过本次课程设计加深对单片机课程的认识和掌握，对单片机的应用做进一步了解。

二、课程设计设备STAR 序列试验仪一套、PC 机一台三、课程设计内容1、简易电子琴原理（1）蜂鸣器输入不同频率的方波，会发出不同的声音；（2）通过按键，由单片机控制产生不同频率的方波，从而发出不同的声音。

2、课程设计过程（1）通过单片机，是G6区的1-7号键由低到高发出1-7的音阶。

四、课程设计原理图1234567P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6VccBuzzerLS12KR15.1KR28550Q60.01uFC40Ctrl100R11P1.7五、课程设计框图主程序：节拍1子程序（手动按键时用） 节拍2子程序（手动按键时用）0FFH->P1 开始 播放一段音乐 P1.0=0调用节拍1子程序 N Y 调用节拍2子程序 Y调用节拍3子程序Y 调用节拍4子程序 调用节拍5子程序 调用节拍6子程序 调用节拍7子程序P1.1=0P1.2=0N P1.3=0Y Y Y P1.4=0P1.5=0N P1.6=0Y N N N 0->P1.7 延时180us 1->P1.7 延时190us开始 返回0->P1.7 延时200us 1->P1.7 延时200us开始 返回节拍3子程序（手动按键时用）节拍4子程序（手动按键时用）开始0->P1.7延时180us1->P1.7延时170us返回开始0->P1.7延时160us1->P1.7延时160us返回节拍5子程序（手动按键时用）节拍6子程序（手动按键时用）开始0->P1.7延时150us1->P1.7延时150us返回开始0->P1.7延时140us1->P1.7延时140us返回节拍7子程序（手动按键时用）节拍1子程序（自动放音时用，时间约0.2s ）节拍2子程序（自动放音时用，时间约0.2s ） 节拍3子程序（自动放音时用，时间约0.2s ）0->P1.7 延时220us 计数器-1 1->P1.7 延时210us 1100->计数器 N计数器-1=0返回Y 0->P1.7 延时130us 1->P1.7 延时130us开始 返回开始节拍4子程序（自动放音时用，时间约0.2s ） 节拍5子程序（自动放音时用，时间约0.2s ）节拍6子程序（自动放音时用，时间约0.2s ） 节拍7子程序（自动放音时用，时间约0.2s ）NY 0->P1.7 延时170us 计数器-1 1->P1.7 延时170us开始 1300->计数器 计数器-1=0返回Y N0->P1.7 延时180us 计数器-1 1->P1.7 延时180us 开始 1250->计数器 计数器-1=0返回0->P1.7 延时185us 计数器-1 1->P1.7 延时180us开始 1200->计数器 Y N计数器-1=0返回NY 0->P1.7 延时190us 计数器-1 1->P1.7 延时190us 开始 1150->计数器 计数器-1=0返回六、课程设计步骤1、主机连线说明D1区：Ctrl — A3区：P1.7 G6区：JP74 —A3区：JP51(P1口)2、运行程序，按G6区的1-7号键，输出7种音阶。

单片机电子琴的设计 (最新)

单片机电子琴的设计 (最新)

目录前言 (1)第一章设计要求及工作原理 (2)1.1 基本设计要求 (2)1.2 方案比较与确定 (2)1.3 系统组成与工作原理 (2)第二章硬件电路设计 (6)2.1 单片机最小系统 (6)2.2 键盘模块 (9)2.3 方波发生模块 (12)2.4 功率放大发声模块 (13)第三章软件设计 (14)3.1 软件结构功能设计 (14)3.2 主程序设计 (14)3.3 子程序设计 (15)第四章实验调试及测试结果分析 (17)4.1 软件调试 (17)4.2系统联调 (18)结论 (19)参考文献 (20)附录1：系统原理图 (21)附录2 源程序 (22)附录3 电子琴成品图 (26)附录4元件清单 (27)前言又称作电子键盘，属于电子乐器(区别于电声乐器)，发音音量可以自由调节。

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。

它还可模仿多种音色，甚至可以奏出常规乐器所无法发出的声音（如合唱声，风雨声，宇宙声等）。

另外，电子琴在独奏时，还可随意配上类似打击乐音响的节拍伴奏，适合于演奏节奏性较强的现代音乐。

另外，电子琴还安装有效果器，如混响、回声、延音，震音轮和调制轮等多项功能装置，表达各种情绪时运用自如。

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；在模仿各类管、弦乐器时，技法略显单调。

电子琴是一种功能强大，易于制作，成本低廉的现代新型乐器。

它可根据使用者的不同要求方便的进行设计，成为现代社会一种颇具市场号召力的乐器。

单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，在现代工业生活中随处可见，本次课程设计主要就是利用STC89C52单片机为核心控制元件，设计简易的一个电子琴，并以此对电子琴原理及硬件组成进行分析并设计，最终由此做出实物。

由此更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识，提高应用微机解决问题的能力，加深对微机应用的理解。

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

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。

单片机简易电子琴课程设计

单片机简易电子琴课程设计

单片机简易电子琴课程设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：哈尔滨理工大学单片机原理及接口技术课程设计报告设计题目：简易电子琴实验专业：电机与电器班级：电机10—3姓名：朱明海学号：1030350312简易电子琴实验一、课程设计目的与要求1、掌握蜂鸣器的使用方法；2、掌握蜂鸣器的不同发音的方法;3、通过本次课程设计加深对单片机课程的认识和掌握，对单片机的应用做进一步了解.二、课程设计设备STAR 序列试验仪一套、PC 机一台三、课程设计内容1、简易电子琴原理（1）蜂鸣器输入不同频率的方波,会发出不同的声音；（2）通过按键，由单片机控制产生不同频率的方波，从而发出不同的声音。

2、课程设计过程(1）通过单片机,是G6区的1-7号键由低到高发出1—7的音阶。

四、课程设计原理图1234567P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6VccBuzzerLS12KR15.1KR28550Q60.01uFC40Ctrl100R11P1.7五、课程设计框图主程序：节拍1子程序（手动按键时用） 节拍2子程序（手动按键时用）节拍3子程序（手动按键时用） 节拍4子程序(手动按键时用）0FFH->P1 开始 播放一段音乐 P1.0=0调用节拍1子程序 N Y 调用节拍2子程序 Y调用节拍3子程序Y 调用节拍4子程序 调用节拍5子程序 调用节拍6子程序 调用节拍7子程序P1.1=0P1.2=0N P1.3=0Y Y Y P1.4=0P1.5=0N P1.6=0Y N N N 0->P1.7 延时160us 1->P1.7 延时160us开始 返回0->P1.7 延时180us 1->P1.7 延时170us开始 返回0->P1.7 延时180us 1->P1.7 延时190us开始 返回0->P1.7 延时200us 1->P1.7 延时200us开始 返回节拍5子程序（手动按键时用）节拍6子程序（手动按键时用）节拍7子程序（手动按键时用) 节拍1子程序(自动放音时用，时间约0。