《单片机原理及应用》单片机电子琴设计.doc

2015——2016学年第一学期 《》 课程设计报告 班 级 姓 名 学 号 指导老师 成 绩 日 期 题目：计一个电子琴。利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另一音调的声音 目 录 1.课题设计目的及其意义 1 2.课题设计的任务及要求 1 3.系统总体方案及单元设计 1 3.1总体设计 1 3.2 单片机的最小工作系统 3 3.2.1 时钟电路 3 3.2.2复位电路 3 3.2.3 音频放大电路 4 3.3 按键部分设计 5 3.3.1操作键设计 5 3.3.2键盘设计 5 3.3.3 消除按键抖动 6 4.系统软件设计 7 4.1 系统的软件程序（C语言）： 7 4.2 系统的软件的调试仿真 10 5.设计心得与体会 12 1.课题设计目的及其意义 单片机（单片微型计算机）是大规模集成电路技术发展的产物，具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠等特点。单片机的应用相当广泛，从平常的家用电器到航空航天系统和国防军事、尖端武器都能找到它的身影。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。 音乐随着人们的生活水平也逐步提高已经成为了我们生活中很重要的一部分，在工作和学习之余，欣赏音乐不仅使身心得到放松，同时也提高人们的精神品质和个人素养。当代，爱好音乐的年轻人越来越多，也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花费太多精力，且其价格太过于高昂，使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法，而电子琴又是一种新型的键盘乐器，它是现代电子科技与音乐结合的产物，价格相对便宜，能够满足一般爱好者的需求，因此，在现代音乐中扮演着重要的角色。 故简易电子琴的研制具有一定的社会意义。 2.课题设计的任务及要求 我所选择的的任务题目是：设计一个电子琴。利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另一音调的声音 a．首先按设计题目要求制订方案。 b．设计出硬件原理图。 c．编写程序。 d．用Proteus软件进行系统仿真，直至正确地实现系统功能。 本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简单的电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、蜂鸣器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键。定时器按设置的定时参数产生中断，由于定时参数不同，就会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，就会发出不同音调。 先根据要求设计硬件电路和编写相应的程序，然后进行仿真调试，最后细心焊接硬件电路图，将程序烤入芯片中，最终达到设计目的。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。 3.系统总体方案及单元设计 3.1总体设计 实现本次设计的方案有多种，下面比较说明一下最佳方案的选择。 方案一：采用单个的逻辑器件组合 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。 我们知道计数器8253可以产生任意频率的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率与计数器的频率对应起来就可通过计数器产生音乐了。根据本实验要求，采用8279将键扫得到的键值通过查表得到相应的8253的频率值，将从8253得到相对应的按键弹奏信号经过LM386进行放大，再用喇叭输出，就实现了简易电子琴的基本功能，也就完成了实验的要求。 方案二：采用AT89S51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：三极管、电阻、独立按键等。利用按键实现音符和音调的输入；用三极管实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器发音。 两种方案的比较： 方案一采用单个的逻辑器件组合实现。这样虽然比较直观，逻辑器件分工鲜明，思路也比清晰，一目了然，但是由于元器件种类、个数繁多，而过于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、体积过大等不利因素。例如七个不同的音符是由七个不同的频率来控制发出的，所用仪器之多显而易见。方案二与方案一相比，主控芯片采用AT89S51单片机，它是大规模集成电路技术发展的产物，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。同时具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。而第三种方案具有经济可行性、技术可行性、实物