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1、精选优质文档-倾情为你奉上单片机原理及开发大作业设计题目：基于单片机的可演奏电子琴设计系 别： 专 业： 年 级： 学 号： 学 生 姓 名： 评 阅 人 ： 提 交 时 间： 年 月 日评 阅 时 间： 年 月 日一、 系统功能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AT89c51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，
2、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。本系统设计制作一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计。（1）键盘矩阵识别。即矩阵扫描，显示当前按键。（2）不同频率音符播放。可以通过按键控制16种发音。二、 硬件设计本系统由键盘矩阵、LED显示管、扬声器这几个部分组成，LED显示管显示当前按键，扬声器发出对应音符。硬件总体设计图如下：LED显示模块如图所示，利用AT89c51单片机的P0端口的P0.0P0.7连接到一个七段数码管的ah的笔段上，数码管的公共端接电源。矩阵扫描显示当前按键模块如下：矩阵扫描扬声器发出对应音符模块如下：矩阵键盘模块如下：三、
3、软件设计本系统的软件总的流程图如下：系统总程序:#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int /共阳极数码管编码uchar code DSY_Table = 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,ox80, /0,1,2,3,4,5,6,7,8 0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xBF ; /9,A,B,C,D,E,F,-/各音符对应的延时 uint code Tone_Delay_Table = 64021,64103,64260,64
4、400,64524,64580,64684,64777, 64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178 ; sbit BEEP = p30; /蜂鸣器uchar KeyNo; /按键序号/-/延时/-void DelayMS(uchar x) uchar i; while ( x- ) for(i = 0;i 4）0x0F; /对03行分别附加起始值0,4,8,12 switch (Tmp) case 1: k += 0; break; case 2: k += 4; break; case 4: k += 8; break; case 8:
5、k += 2; break; default:return; KeyNo = k; /-/定时器0中断程序，不同频率的声音由该中断产生/-void Play_Tone() interrupt 1 TH0 = Tone_Delay_Table KeyNo / 256; TL0 = Tone_Delay_Table KeyNo % 256; BEEP = BEEP; /-/主程序/-void main() p0 = 0xBF; /初始显示“-” TMOD = 0x01; IE = 0x82; while(1) p1 = 0xF0; /发送扫描码 if (p1 != 0xF0) /如果有键按下 Ke
6、ys_Scan(); /扫描键盘矩阵 p0 = DSY_Table KeyNo ; / 显示按键 TR0 = 1; /启动定时器，根据KeyNo发音 else TR0 = 0; /停止播放 DelayMS(2); I/O并行口直接驱动LED显示把“AT89C51”区域中的P2.0/A8P2.7/A15端口用8芯排线连接到一位数码管的ah端口上；要求：P2.0/A8与a相连，P2.1/A9与b相连，P2.2/A10与c相连，P2.7/A15与h相连。在本设计中，数码管的显示通过 P2=DSY_CODEk 这句语言来查表并输出，实现音符的显示。 表1 字形码表及对应的音符10x3f低 5 SO90
7、x7f中 6 LA20x06低 6 LAA0x6f中 7 SI30x5b低 7 SIb0x77高 1 DO40x4f中 1 DOC0x7c高 2 RE50x66中 2 RED0x39高 3 M60x6d中 3 ME0x5e高 4 FA70x7d中 4 FAF0x79高 5 SO80x07中 5 SO00x71高 6 LA扬声器：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
8、确即可。若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P3.7反相，然后重复计时再反相。就可在P3.7引脚上得到此频率的脉冲。利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz，其周期T1/5231912s，因此只要令计数器计时956s/1s956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。 计数脉冲值与频率的关系式是： Nfi2fr 式中，N是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12MHz时
9、，其频率为1MHz）；fr是想要产生的频率。其计数初值T的求法如下： T65536N65536fi2fr例如：设K65536，fi1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的计数值。 T65536N65536fi2fr655362fr 65536/fr低音DO的T65536/26263628中音DO的T65536/52364580高音DO的T65536/104665058我们要为这个音符建立一个表格，单片机通过查表的方式来获得相应的数据：uint code Tone_Delay_Table = 64021,64103,64260,64400,64524
10、,64580,64684,64777, 64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178 ; 矩阵键盘的按键识别方法：确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。行扫描法 行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。1、判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。2、判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合
11、键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。四、 设计总结将程序导入AT89C51芯片,调试成功后,可任意弹奏自己想要的旋律。本课题通过制作电子琴，将几个模块很好的融合起来，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。说明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
12、想要的音乐了，于是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，然后我们利用功放电路来将音乐声音放大，同时通过显示模块来确知自己所弹的音符。通过这次课程设计，我感觉收获了很多：首先，通过实践，加深对单片机系列知识及其系统的认识。这个设计题目并不是新的，但从中能体现到一个系统开发设计的过程，足于让我们受益。第二，通过设计学习到了很多软件的使用。本次设计，软件部分用到了proteus进行硬件设计，用keil4进行程编译。第三，提高了自己的动手能力。动手在一定程度上反映了一个人的能力，作为当代大学生，社会要求的我们不是只能说而不能做的人才；三能人才标准更让我们清醒地认识到，实际动手能力无比重要。从这次实物制作中，我的动手能力提高了。感谢学院给了我们这次实践动手的机会，更感谢我们的郭老师教会了我们单片机相关知识。 本设计还可以扩展其他功能，比如记忆功能，即可以存储弹奏者所弹奏的音乐且保存，待弹奏完后播放给弹奏者听。还可以做得更加娱乐一点，增加一些彩灯使彩灯随着音调变化而产生不同的样式。专心-专注-专业