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1、*大学毕业设计（论文）开题报告题目名称 基于单片机的电子琴学生姓名专业班级学号一、 选题的目的和意义：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，他具有高性能、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。电子琴是箱子电子科技与音乐结合的产物。之所以受到群众们喜爱,是因为它能模拟各种乐器的音色,如笛、号、琴、颤音、和旋音等以及打击乐板音、鼓乐、沙锤等。本设计介绍一种除有普通电子琴功能外,还有不需要按琴键就能模拟电子琴自动演奏乐曲的电子琴音乐的产生和演奏电路。若
2、与音响放大器相结合,则乐曲的音响效果会更好。 20世纪80年代中期，出现的现场可编程门阵列(FPGA)具有体系结构、逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点，可实现大规模和超大规模的集成电路，而且编程灵活。STC89C52单片机为核心控制元件，可提高开发效率，缩短研发周期，降低研发成本，且易于进行功能扩展。电子琴系统就是以单片机为核心部件设计的一个简易的电子琴，这只是单片机应用的一个点，由点及面，希望能更好的了解和应用单片机技术。我选单片机电子琴这个选题的目的在于通过从日常生活中的细微之处着手，将所学的理论知识与实践更好的结合起来，在设计制作电子琴的过程中，更加熟练的掌握单片机的应用，在更深
3、刻的理解理论知识的同时锻炼提高自己的动手实践能力，使理论和实际能够相得益彰。二、研究概况及发展趋势综述计算机技术和通信技术紧密结合，涉及到通信与计算机两个领域。计算机网络的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，在当今社会经济中起着非常重要的作用，它对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平，而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。近年来，正是由于计算机技术的发展加之计算机多媒体技术及多媒体制作软件的广泛应用，使模拟电子琴技术也紧随时代的潮流加速发展，比如现在从互联网上就可以随意免费下载许多计算机软件开发出来的模拟电子
4、琴软件，比如大名鼎鼎的悠悠电子琴，nbPiano模拟电子琴，顺风雷电子琴等，不仅以其完美的界面争得了广大电子琴爱好者地喜爱，而且其功能已经基本接近于真正的电子琴。相信计算机模拟电子琴的发展会越来越好。最近20年内，软件模拟电子琴技术发展迅速，不论是在制作过程上、操作程序上还是在演奏技法上都有了突飞猛进的发展，这在音乐发展史上是其他任何实体乐器所不能比拟的。自从八十年代电子琴进入我国以来，电子琴以它适合中国国情、经济适用、表现力强、功能强大而受到广大的初学者、音乐爱好者、专业音乐工作者，音乐家的喜爱，可以说现在电子琴在中国的普及率是很高的。这无论是对提高人们整体的音乐素质，还是对音乐的发展都是功
5、德无量的事。本课题就是基于电子琴的上述诸多优点而提出来的。虽然现在电子琴的价格也比较低廉，但是低端的电子琴功能还是比较单一的，它不能满足人们对多种乐器乐感的要求。而计算机模拟电子琴，功能丰富，在网上又可以下载各种各样的模拟电子琴软件。一个普通家庭，只要家里有一台个人电脑或笔记本，就可以随意下载这样的软件，使用电脑键盘就可以练习各种电子琴指法，对电子琴的学习非常有帮助；一名大学生，在闲暇之余，也可以下载一个模拟电子琴软件，它既陶冶了一个人的情操，有丰富了我们大学生的课余生活，它比起那些千奇百怪的网络游戏来，是有百利而无一害的，而目前，个人计算机在中国高校大学生的普及率还是很高的。三、研究目标、研
6、究内容和拟解决的关键问题研究目标：本设计主要采用MCS-51系列单片机作为主控芯片，能够实现音符弹奏和歌曲播放功能。研究内容:根据以上设计需要，系统拟采用以下技术方案，系统的结构框图如下图所示。图1 系统结构框图系统由单片机STC89C52、矩阵键盘模块、功率放大模块、扬声器、USB供电电源所组成。系统能完成以下功能。系统带有4*4矩阵键盘，矩阵键盘的16个按键分别代表15个音符和一首固定的歌曲，用户按每个按键，单片机会产生对应频率的方波，并通过功率放大模块驱动蜂鸣器发出对应的声响。16个按键每个按键在数码管也会对应一个字符来指示用户所按下的按键。同时系统带有存储和播放功能，用户可以通过特定按
7、键切换到录制模式，系统会把用户按的音符存储，存储后可以通过特定的按键进行播放。拟解决的关键问题:1、完成矩阵键盘的设计，分配好各个按键输入对应单片机各口的控制信息；2、完成LED显示电路的设计，提示信息的显示；3、完成功率放大电路的设计，使其能够提供更大的电流驱动扬声器；四、研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究的基本思路和方法：1、确定硬件系统的设计方案：（1）、根据系统的功能要求确定选用的元器件；（2）、分配单片机各个IO口地址，以连接对应的元器件，方便控制；（3）、利用protel软件构建系统的硬件图；2、确定软件部分的设计方案:（1）、确定各部分模块对应要实现的功能，
8、并根据连接图写出对应程序中对应的控制信息，便于软件编写；（2）、用keil软件编写程序，对应各模块功能模块化编写，便于程序的检查和调试；3、利用keil软件生成hex文件，用PROTEL软件绘制电路图4、依照电路图，在电路板上焊接各元件，完成系统实物设计；5、将焊好的电路板反复进行硬件调试和系统整体调试，直到实现系统要求的预定功能。技术路线、实验方案及可行性分析：1、设计用到的设备和软件：主要设备：电脑、单片机烧写器软件：Protel软件、keil软件2、利用学习过的模拟电子技术、数字电路技术、单片机原理与应用等知识，了解电子琴的原理，并选用合适的元器件和系统设计方案。五、进度计划第1-4周：
9、查阅文献资料、完成开题报告；第5-6周：了解系统设计中的基本概念第 7 周：确定系统方案第8-11周：确定设备选型及元器清单;第 12 周：撰写论文；第 13 周：论文修改；第 14 周：准备答辩；第 15 周：答辩。六、主要参考文献与资料获得情况：1 彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.电子工业出版社.2009年2 吴运昌模拟电子线路基础广州：华南理工大学出版社，2004年3 阎石数字电子技术基础北京：高等教育出版社，1997年4 张晓丽等数据结构与算法北京：机械工业出版社，2002年5 马忠梅ARM&Linux嵌入式系统教程北京：北京航空航天大学出版社，2004年6 李建忠单片机原理及应用西安：西安电子科技大学，2002年7 韩志军等.单片机应用系统设计M.机械工业出版社，20048 周润景等. Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例M.电子工业出版社，20069 马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计M.北京航空航天大学出版社，200610 刘树中，孙书膺，王春平.单片机和液晶显示驱动器串行接口的实现J.微计算机信息，2007七、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价，对是否开题作出决定）：指导教师： （签名） 年 月 日