基于单片机的简易电子琴毕业设计

（ 2015 届）毕业设计题 目： 基于单片机的简易电子琴设计 姓 名： 林初丰 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气 N111 学 号： 201145679226 指导教师： 程海玉 导师职称： 讲师 嘉兴学院南湖学院教学事务管理中心年 月 日诚 信 声 明我声明，所呈交的设计是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得嘉兴学院南湖学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，设计中的所有内容均真实、可信。设计作者签名： 签名日期： 年 月 日授 权 声 明学校有权保留送交设计的原件，允许设计被查阅和借阅，学校可以公布设计的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存设计，学校必须严格按照授权对设计进行处理，不得超越授权对设计进行任意处置。设计作者签名： 签名日期： 年 月 日I基于单片机的简易电子琴设计摘 要本设计核心内容是关于基于 AT89C51 单片机的简易电子琴设计。系统由单片机AT89C51、独立键盘模块、功率放大模块、扬声器、数码管所组成。其软件部分主要有主程序模块、播放模块、按键模块、显示程序。本设计首先要对 AT89C51 单片机有一定的认识，继而按照电子琴功能制作出硬件电路并编写源程序，最后对其进行仿真调试。系统带有 10 个独立按键，其中 8 个独立按键分别代表 8 个音符，8 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，还有两个为功能按键按键。同时本系统还带有一个存储播放音乐的功能，使用者可以通过按下功能按键来播放存储的歌曲，系统会把用户程序内存储的音符进行播放,在自动播放的过程中如果按下另外一个功能按键则中断播放歌曲。本次设计的主要优点有硬件电路结构简单易实现，电子琴所需功能基本具备，系统稳定可靠.关键词：at89c51，电子琴，弹奏IIDesign of a simple electronic organ based on single chip microcomputerABSTRACTThis design is the core content of simple electronic organ based on AT89C51 is designed. System by single chip microcomputer AT89C51, independent keyboard module, power amplification module, speaker, digital tube. Its software part mainly has the main program module, the module, keys module, display applications. This design must first have a certain understanding of AT89C51, then according to the electronic organ functions produce hardware circuit and the programs are the source, finally carries on the simulation debugging. System with 10 independent key, including eight independent keys represent the eight notes, each key eight buttons in the digital tube will also corresponds to a character to indicate the user press the button, and two for the key button. Simultaneously this system also comes with a storage play the function of music, the user can press the function button to good songs, storage system will store the user program in the notes to play, in the process of automatic playback if press buttons on another function is the interrupt play songs. The design of the main advantage of the hardware circuit structure is simple to implement, electronic organ function basically, the system is stable and reliable.Keywords: At89c51, electronic organ, playing, recording.III目录1 绪论 .41.1 单片机背景 .41.2 单片机电子琴应用 .52 电子琴方案设计 .62.1 设计要求 .62.2 电子琴设计方案 .63 硬件设计 .83.1 单片机 .83.1.1 AT89C51 简介 .83.1.2 主要的功能特性 .83.1.3 I/O 端口介绍 .83.1.4 定时/计数器的应用 .83.2 按键设计 .103.3 LED 数码管 .103.3.1 数码管的驱动方式 .103.3.2 数码管的选择 .113.4 扬声器 .124 软件设计 .144.1 程序流程图 .144.2 程序语言的选择 .145 仿真调试 .165.1 Proteus 简介 .165.2 keil 简介与教程 .165.3 利用 keil 与 Proteus 进行的调试 .196 总结与展望 .22参考文献 .23附录 .25附录 1 主要电路原理图 .25附录 2 主要程序 .25嘉兴学院南湖学院本科生毕业设计11 绪论1.1 单片机背景单片机是经典的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit） ，缩写为MCU ，最早是被利用于工业控制领域。因为在工业控制领域单片机有着广泛的应用，所以诞生了单片机开发板这样的系统使更多的产品开发人员、业内人士、学生来学习单片机这门技术，其中比较出名的单片机开发板有电子人DZR-01A。单片机是从芯片内部仅有的特殊处理器发展起来的，它最开始的设计思路是将CPU与大量的外围设备通过一个微处理器集成在一起，从而使得计算机系统变得更迷你，组装到繁杂的且对体积要求比较小的控制装备之中更简单。Zilog公司的 Z80便是最早使用这种设计思想做出来的的cpu，自此以后，单片机和计算机CPU 的发展便成为了两个不同的方向。 早期的单片机都是8位或4位的，当中做的最好的是英特尔的8031，因为简单稳定和不错的性能而获得了广大好评。此后，英特尔又在8031的基础上发展出了MCS-51系列的单片机系统。由于这一单片机系统的简单可靠，直到现在还在被人们广泛的使用。随着技术的发展，工业控制领域的要求越来越高，便出现了16位单片机，但是因为性价比不高所以没有得到大量的应用。随着电子消费产品的大发展，单片机技术在90年代后也得到了很大提升。随着英特尔i960系列和ARM 系列的广泛应用，16位单片机的高端地位也被32位单片机迅速取代，自此32位单片机进入主流市场。同时传统的8位单片机性能也得到了很大的提升，比80年代的处理能力提升了数百倍。现在，高端的32位单片机主频已经超越了300MHz，其性能已经相当于 90年代中期的专用处理器，而其价格也降低了很多，普通的型号出厂价格只需1美元，最高端的型号的单片机也只要10美元。现在的单片机系统已经不是只在裸机环境下使用和研发，单片机开始广泛应用海量的专用的嵌入式操作系统。甚至有些作为手机和掌上电脑核心处理的高端单片机已经可以直接应用专用的Windows操作系统和Linux操作系统。对于嵌入式系统来说，单片机比专用处理器更加适合应用，所以它在这方面得到了最多的应用。事实上，单片机这一计算机类别是世界上数量最多的计算机，因为它出现在现代人类生活中所用的几乎所有机械与电子产品中。电子玩具、家用电器、计算器、电话、手机、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都会配有1-2块单片机，个人电脑中也会拥有不少数量的单片机在运作。普通汽车上都会装备40多块单片机，而复杂庞大的工业控制系统中甚至会发生数百块单片机同时运行的情况！ 单片机相当于把一个复杂的计算机系统浓缩到一个微小的芯片上，它计算机相比只缺少了输入/输出设备，所以可以把它看作一个微型的计算机。可以概况的讲成：一块相当于一台计算机的芯片。它的质量轻、体积小、价格便宜、为开发、应用和学习提供了便利条件。所以，如果你想要了解计算机原理与结构，那么学习使用单片机是最简单的选择。嘉兴学院南湖学院本科生毕业设计21.2 单片机电子琴应用而电子琴是大规模集成电路和音乐结合的产物，它因为能模拟各种乐器的音色而受到群众们喜爱。本设计制作了一种除了有普通电子琴弹奏功能外,还拥有一种存储播放乐曲功能。本设计是以AT89C51单片机作为一个简单电子琴系统设计的核心部件，其原理是因为每个表有固定的振动频率，所以可以利用89C51单片机内部的定时计数器改变计数值来产生各个音调对应的方波频率来驱动扬声器播放出不同音调。这仅仅只是单片机应用的一个点，希望能由点到面，更好的了解和应用单片机技术。嘉兴学院南湖学院本科生毕业设计32 电子琴方案设计2.1 设计要求利用AT89C51单片机作为主要控制元件设计一个简单按键式的电子琴系统。要求可以弹奏出8种基本的音调，包括中音段的Do、Re、Mi、Fa、SO、La、Si全部音符和高音Do，弹奏键盘的同时扬声器会产生当前的播放音调，数码管会显示出所对应的数字，以便于培养乐感。而且要有一个功能按键，按下此按键可以自动播放已存储的歌曲，在自动播放的过程中如果按下停止键则中断播放歌曲，另外还可适当调节音量的大小。2.2 电子琴设计方案电子琴的硬件总体设计框架和系统思路拟采用以下模块结构，如图1所示。图 1 系统结构框图系统由AT89C51单片机、独立键盘、音频功率放大模块、扬声器、数码管、存储播放模块所组成。键盘模块的8个弹奏按键分别代表8个音调，使用者按下每个按键，单片机就会产生每个音调对应频率的方波，并且通过音频功率放大模块驱动扬声器发出对应的声音。用户按下每个弹奏按键时，数码管也会将每一个对应字形显示出来。这个电子琴系统还设有存储播放功能，当用户按下功能按键来切换到特定播放音乐模式时，单片机就会把用户事先存储好的乐曲进行播放,在自动播放的过程中如果按下停止键则中断播放歌曲。本次设计采用AT89C51单片机的两个定时器（如T0，T1 ）控制频率，在P1.0引脚上输出方波周期信号，产生声音，按下不同的模拟按键就会产生不同的音符，所以使用者可以通过本电子琴系统畅所欲为的弹奏自己想要弹的乐曲。因为一首乐曲是由许多不同的音调组成的，而每个音调都有其一一对应着的不同频率，所以需要组合各个不同的频率来构成所想要得到的歌曲了。但是对于单片机来说，想要产生不同的频率非常便捷，因为如果单片机某个引脚输出的高低电平的频率数码管主控模块单片机 键盘功率放大模块扬声器 独立按键（存储播放）嘉兴学院南湖学院本科生毕业设计4和某个音调的频率一样，那么在此引脚接上扬声器就可以发