基于51单片机的电子琴课程设计报告书.doc资源-CSDN文库

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摘要

本设计主要研究基于 AT89C52 单片机的简易电子琴设计。

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：NPN 型三极管与电阻等。利用按键实现音符和音调的输入；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。

（1）最小系统：它是单片机应用系统的设计基础。它包括单片机的选择、时钟

系统设计、复位电路设计、简单的 I/O 口扩展、掉电保护等。

（2）按键系统模块：本设计采用 10 个按键，其中 7 个按键用来显示 7 个音调，

其它 3 个按键可以进行高低中音的切换，并自动播放已存歌曲。

（3）蜂鸣器模块：此电子琴发音电路是通过三极管驱动蜂鸣器发音，经过上拉

电阻提高驱动能力。

本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路和编写

软件的程序，最后进行软硬件的调试运行。并且从原理图，主要芯片，各模块的

原理和各个模块的程序调试来阐述。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的

音阶，实现高、中、低共 21 个音符的发音和音乐播放时的控制，并且能自动播

放程序中编排的音乐。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，性价比高等，具有一定的使用和参考价值。

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三种方案的比较：

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。方案二采用 VHDL

语言编程来实现电子琴的各项功能。系统主要由电子琴发声模块、选择控制模块

和储存器模块组成。和方案一相比较，方案二就显得比较笼统，虽然我们可以看

到用超高速硬件描述语言 VHDL 的优势，但本质上它只是把整个系统分为了若干

个模块，而不牵涉到具体的硬件电路。方案三与前两种方案相比，主控芯片采用

AT89S52 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

安全以与简单易操作。而第三种方案具有经济可行性、技术可行性、实物应用性。

综上所述，本次课程设计采用第三种方案。

2.2 单片机选型

硬件电路要以单片机作为主控芯片，实现按键输入音符和音调，两位数码管

的显示以与低音频功率放大和蜂鸣器发音。针对本设计的功能和用途，采用

AT89S51 单片机更好，实现功能完全，性价比较高，更适合本设计。

2.3 单片机的最小工作系统

单片机加上适当的外围器件和应用程序，构成的应用系统称为最小系统。

2.3.1 时钟电路

单片机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。

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