基于51单片机的电子琴设计

基于51单片机的16键电子琴课程设计报告.docx
本课程设计旨在设计一款基于51单片机的16键电子琴，利用该电子琴进行乐器演奏
练习。

课程设计的目标是通过51单片机的控制，使乐器的按键实现发声功能，即在按下按
键后，将发出相应的音调，且声音质量较为清晰、拒绝杂音；同时，设计外设及程序使乐
器美观并能在一定程度上体现主人的个性操作习惯，体现出一定程度上的可定制性和稳定性。

课程设计使用MCS-51单片机作为核心芯片，搭建计算机与电子琴模块之间的桥梁，
通过控制要求，配备8位延时定时器、8位计数器/比较器和定时/计数器模块的硬件模块，通过定时/计数器去控制音色的发声数量，再加以PCB板设计，完成各模块的焊接、网络
接线，通过连接各功能模块，实现51单片机控制芯片，实现程序控制电子琴的具体功能。

最后，课程设计尝试完成女声、爵士电子琴等曲目，通过实验，充分验证设计的可行性，并发现一些在设计过程中的不足，如欠缺外设模块，无法实现一些特殊功能等，给出
相应的改善思路，以供设计实现。

在设计过程中，综合运用硬件电路设计、程序设计思维，构建整个系统的总体构架，
实现相应的电子琴演奏功能，使得本次课程设计取得了一定的成果。

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”。

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。

实现电子琴发声控制系统；要求电路实现如下功能：利用蜂鸣器作为发声部件，两个数码管作为显示部件，设置10个按键，实现高音、中音、低音的1、2、3、4、5、6、7的发音。

并在存储一首歌曲的内容，可以实现自动播放。

说明：单片机的工作时钟频率为11.0592MHz。

音乐是有由不同的音阶组成的，而不同的音阶又是由不同的频率发出的，那么利用不同的频率，就可以发出不同的音乐了。

采用AT89S52单片机作为主控芯片，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2.3.1 时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。

通常在引脚XTALl 和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构图2 中X1、C1、C2。

可以根据情况选择6MHz、12MHz或24MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择30pF左右的瓷片电容。

图2、时钟电路2.3.2复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。

上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。

手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。

其结构如下图。

上电自动复位通过电容C3充电来实现。

手动按键复位是通过按键将电阻R1与VCC 接通来实现。

图3、复位电路2.4 原理框图本系统有主控芯片89S52、发音单元、显示模块、按键模块组成。

电子琴设计报告一、实验目的1.更深刻的了解、学习8051单片机的发声原理，利用定时器可以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，就会发出不同的音调。

2.其次，定时器按设置的定时参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一次反转发出脉冲高电平，由于定时参数不同，所以发出不同频率的脉冲。

3.进一步熟悉定时器的编程方法和定时初值的计算，进一步熟悉键盘扫描电路的工作原理和编程方法，了解单片机芯片的接口技术。

二、实验要求1.能够通过键盘演奏音符。

2.能够保存演奏的音乐，并实现回放。

3.有音调调整功能（如：C调，G调）。

4.自由发挥其他功能。

5.要求有单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。

三、实验基本原理简易电子琴有主控、蜂鸣器、键盘输入、电源四部分组成。

主控部分以AT89S52 为核心，用C 语言编程，充分运用AT89S52 的8k字节闪烁可编程可擦除只读存储器及其丰富的I/O 口，实现了对键盘数据的采集，和对蜂鸣器声音的控制；键盘输入部分采用4×4的键盘键盘输入，可以实现多个音调；供电部分可对整个电路进行供电。

经测试，整机基本实现预计功能，可以实现键盘演奏音符、调整音调、保存并回放的功能。

四、实验设计分析根据实验所要求实现的功能设计实现该项实验设计的软件电路及硬件电路。

五、实验要求实现A.电路设计1. 整体设计计划利用AT89S52 单片机的功能结合C 语言编程，实现电子琴播放音符等的简单功能，然后结合AT89S52 单片机的控制功能，利用蜂鸣器将输入表达出来，结合程序编制过程中，对各个I/O 的利用设置了键盘的扫描读入，结合电子琴需要多键位的现实，加入了4×4 键盘输入，达到了预期的效果。

2.分块设计1.控制模块AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含有8kb的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

课程设计课程设计名称：单片机课程设计专业年级：电子信息科学与技术学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：2013.9.30-2013.10.7 10级电科专业课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目51单片机的简易电子琴设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师同组姓名主要内容设计一个51单片机系统，实现简易电子琴操作的电路。

要求:1 设计51单片机最小系统；2. 设置至少10个按键，能发出do re mi fa sol la SI DO;能播放示范曲；3. 能够调节低音、高音和中音。

任务要求1．根据功能要求选择设计方案，并进行论证。

2．画出电路的总体方框图和电路原理图。

3．说明系统工作原理，对系统进行调试。

4．写出课程设计报告。

参考文献1．《51单片机C语言教程》郭天祥电子工业出版社2．《电路》邱关源高等教育出版社3．百度审查意见指导教师签字：教研室主任签字：年月日说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页一、设计任务及要求1. 设计51单片机最小系统，实现简易电子琴操作的电路；2. 设置至少10个按键，能发出do re mi fa sol la SI DO;能播示范曲；3. 能够调节低音、高音和中音。

根据功能要求选择设计方案，并进行论证。

4.画出电路的总体方框图和电路原理图。

5.说明系统工作原理，对系统进行调试。

二、系统方案设计1.采用以STC89C52单片机为核心的控制方案STC89C52是一种低功耗、高性能的8位COMS微控制器，具有8KB的可编程Flash存储器，具有在线编程可擦除技术，当对系统进行调试时，由于程序的错误修改或对对程序新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次插拔，所以不会造成对芯片的损坏，且方便灵活。

基于以上因素本设计选用单片机STC89C52作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的电子琴功能。

设计任务：1利用MCS-51单片机设计音乐演奏的硬件电路2利用C51或者汇编语言实现软件设计。

3利用proteus进行仿真具体功能：1.按键发音（eg：按下1，发出do的音，按下2，发出re的音……）2.按下功能键X，自动播放诸如《生日快乐》等简易歌曲（选做）#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint code tab[]={64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65010,65058,65110,65157,65178,};uchar code shuzhi[4][4]={0x11,0x21,0x41,0x81,0x12,0x22,0x42,0x82,0x14,0x24,0x44,0x84,0x18,0x28,0x48,0x88};sbit P20=P2^0;uchar STH0;uchar STL0;void delay(void){uchar x;for (x=300;x>0;x--);}/*uchar getkey(void){uchar scancode,tmpcode;if((P1&0xf0)==0xf0)return(0);scancode=0xfe;while((scancode&0x10)!=0){P1=scancode;if((P1&0xf0)==0xf0){tmpcode=(P1&0xf0)|0x0f;return((~scancode)+(~tmpcode));}else scancode=(scancode<<1)|0x01;}} */uchar getkey(void){uchar temp,temp1,i,j;/*delay(100);*/P1=0xf0;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){switch(temp){case 0xe0:i=0;break;case 0xd0:i=1;break;case 0xb0:i=2;break;case 0x70:i=3;break;}P1=0x0f;temp1=P1;temp1=temp1&0x0f;switch(temp1){case 0x0e:j=0;break;case 0x0d:j=1;break;case 0x0b:j=2;break;case 0x07:j=3;break;}return(shuzhi[i][j]);}}void time0_int(void) interrupt 1 using 0 {TH0=STH0;TL0=STL0;P20=~P20;}void main(){uchar key,k;TMOD=0x01;ET0=1;EA=1;while(1){P1=0xf0;if((P1&0xf0)!=0xf0){delay();if((P1&0xf0)!=0xf0){key=getkey();switch(key){case 0x11:k=0;break;case 0x21:k=1;break;case 0x41:k=2;break;case 0x81:k=3;break;case 0x12:k=4;break;case 0x22:k=5;break;case 0x42:k=6;break;case 0x82:k=7;break;case 0x14:k=8;break;case 0x24:k=9;break;case 0x44:k=10;break;case 0x84:k=11;break;case 0x18:k=12;break;case 0x28:k=13;break;case 0x48:k=14;break;case 0x88:k=15;break;default:break;}P20=~P20;STH0=tab[k]/256; STL0=tab[k]%256; TR0=1;P1=0xf0;while((P1&0xf0)!=0xf0){P1=0xf0;}TR0=0;}}}}。

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单片机电子琴设计课程设计
“基于51单片机电子琴设计课程设计”是一门介绍如何使用51单片机设计电子琴的课程。

本课程主要以51单片机为核心，以硬件电路、基础电路、信号处理程序及计算机软件为基础，介绍如何设计和控制电子琴原理，包括电子琴合成器、音源和操控器等技术知识。

课程通过理论讲解、硬件示范和软件实践的方式，引导学生搭建51单片机电子琴，并运用51专有语言和C语言，将单片机程序下载到电子琴中，实现声音的发出以及控制功能。

同时，学生还能学习电子琴软件仿真技术，理解电子琴的构造及琴键按钮的控制原理，掌握电子琴的基本程序，掌握电子琴的发声装置的设计等。

本课程旨在让学生掌握单片机电子琴的原理，熟悉信号处理程序和计算机存储系统，掌握原理及应用实践。

学生可以通过实践学习基础电路结构，了解单片机操作原理和程序编写应用，也可以运用所学知识及联系实际应用，完成不同功能需求的电子琴设计、系统设计及控制。

从而为建立有趣、实用的小型电子产品奠定基础。

经过本课程的学习，学生可以比较熟练的设计出基于51单片机的电子琴系统，实现基本的功能及控制，熟悉电子琴原理及程序设计，熟悉电子琴系统分析及调试。

另外，还可以运用计算机软件如Keil C51等，完成更复杂的电子琴程序设计，使学生掌握先进的电子琴设计技术，学会分析并解决实际的电子琴控制问题，进一步提升学生的学习能力和职业发展能力。

酒泉职业技术学院课程设计2014 级电气自动化专业题目：基于51单片机简易电子琴设计设计时间：2015.12.14——2015.12.18学生姓名：xxx指导教师：xxx班级：14电气（1）班2015年12月18日目录一、设计要求 (1)（一）系统基本设计思路 (1)（二）各部分说明 (1)（三）系统工作过程 (2)二、硬件设计 (2)（一）主体方案 (2)（二）最小系统设计 (2)（三）时钟电路 (3)（四）复位电路 (4)（五）按键控制模块 (4)（六）播放模块 (5)（七）LED显示模块 (5)（八）原理图 (6)（九）实物图 (7)三、软件设计 (8)（一）程序框图 (7)（二）音乐相关知识 (9)（三）程序 (12)（四）使用说明 (20)四、调试 (20)（一）硬件调试 (20)（二）软件调试 (20)五、总结 (22)参考文献 (23)基于51单片机简易电子琴设计摘要：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。

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ST89S51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：ST89S51单片机；电路；程序；电子琴一、设计要求（一）系统基本设计思路此设计是在LED小灯上显示灯光的变换，扬声器播放弹奏的曲子。

电路包括：键盘、单片机及LED显示电路，声音电路。

本电子琴就是从单片机STC89C51切入，通过使用STC89C51的内部的可编程定时器/计数器，结合对外接晶振的调节来确定一个合适的振荡周期，从而确定出内部的机器周期。

基于51单片机的电子琴的设计开题报告南华大学船山学院本科生毕业设计开题报告设计题目设计题目设计题目类型工程设计基于51单片机的电子琴设计自选题目起止时间一、设计依据及研究意义：电子琴是高科技在音乐领域的一个代表，它是古典文化与现代文明的一个浓缩体。

它不但可以帮助我们的音乐教师进行传统音乐文化的教育教学工作，而且于它又具备现代音乐，特别是电子音乐、电脑音乐的基本结构、特征，因而使我们的教师在进行现代音乐、电子音乐、电脑音乐的教学时，更直接、更简便。

单片微型计算机也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，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。

二、设计主要研究的内容、预期目标：设计内容主要包括：输入设备、信息处理部分、发声系统显示系统以及校正端。

整个电路键盘控制，经过单片机系统对键盘信息进行处理，对EEPROM进行读写，并推动扬声器发声和发光管发光。

A EEPROM T 键 8 8155 9 发光管 C 盘 5 放大 1 扬声器单片机P0口通过8155扩展，连接4*8的矩形键盘，作为琴键键盘和相应的功能控制键； 2.并P2口一起，和EEPROM连接，用来存储弹奏时的音长和键号，当按播放键时重新把存储的音长和键号读出对应的频率值赋给定时器，在口线上输出相应频率的方波，而且EEPROM是电可擦除存储器，不仅具有ROM的非易失性，同时又具有RAM的随机读写性，操作简便；口接通不同音色的滤波电路，通过程序控制P0口，选择不同的琴声音色滤波电路，使电子琴发出不同音色的声音； 4.在51单片机的一口线上产生一与所发音频率对应的方波，通过功率放大线路驱动扬声器发声，主要是依靠定时器来实现这一方波，在定时器中设计一个与频率相对应的初值，定时器定时结束便产生中断，在中断服务程序中将口线取反，并重装初值，中断一次，口线取反一次，以此产生对应频率的方波。