基于单片机的简易电子琴设计报告.pdf资源-CSDN文库

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学科类别：工科

北京邮电大学自主创新实验

简易电子琴的制作

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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 AT89S52 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：AT89S52 单片机音色节拍器自动放音

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，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 AT89S52 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。

本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴

统硬件组成。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。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐

述。

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。

1 方案论证

1.1 按键的方案比较

1.1.1 方案 1：采用采用 7 个独立按键

使用七个独立按键，按键少，成本地，但是效果不好。

1.1.1 方案 2：采用 16 个按键

采用 16 个按键输入，可输出部分低中高音内容相对丰富，按键比较多，成本稍高。

综合上述原因，采用方案 2，使用 4X4 的 16 个按键能输出更多的音符。

2.1 显示系统的方案比较

2.1.1 方案 1：采用数码管显示

2.1.2 方案 2：采用 LCD 液晶显示

采用 1602 LCD 液晶显示，此方案显示内容相对丰富，实际只显示单个字符，单价过

高，不太适合。

综合上述原因，采用方案 1，使用数码管作显示电路。

3.1 输出功放的方案比较

3.1.1 方案 1：采用蜂鸣器

使用蜂鸣器，需采用无源蜂鸣器，音色比较差。

3.1.2 方案 2：采用扬声器

采用扬声器，音色比较好，效果更适合。

综合上述原因，采用方案 2，采用 LM386 和扬声器组成的电路。

1.1 系统原理图

图 1-1? 电子琴电路图

1.2 系统简介

系统板硬件连线如图 1-1 所示，发声模块，键盘模块，及 LED 数码管显示模块连接如

下

1.把“单片机系统”区域中的 P1.2 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 P1.0－P1.7 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；

3.把“单片机系统”区域中的 P0.0/AD0－P0.7/AD7 端口用 8 芯排线连接到“四路静

态数码显示模块”区域中的任一个 a－h 端口上；要求：P0.0/AD0 对应着 a，P0.1/AD1 对

应着 b，……，P0.7/AD7 对应着 h。

1.3 主要芯片简介

1.3.1 AT89S52 简介

AT89S52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k 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 AT89S52 可为

许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S52 具有如下特点：40 个引脚（引脚图如图 1-2 所示），8k Bytes Flash 片

内程序存储器，256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32 个外部双向输入/输出（I/O）

口，8 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信

口，看门狗（WDT）电路。

此外，AT89S52 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。

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