开题答辩PPT课件

研究课题：基于单片机的简易电子琴设计,姓名：梁创耀学号：1300820315学院：电子工程与自动化学院指导老师：聂琨2017年1月8日,一、国内外电子琴研究与发展背景,世界上第一台电子琴是20世纪初美国发明家奥地斯发明的”铁列琴“，重200吨，体积庞大。电子琴从诞生到今天的通过不断改良和完善，最终成为家喻户晓的键盘乐器。从技术角度看，国外产品还是处于领先地位，YAMAHA是当今电子琴市场的第一品牌。在中国，北邮在1958年研制了第一台电子管单音电子琴，由于各种因素，中国到1977年后才起步生产电子琴，国产的”华星“、”美得理“、”吟飞“等电子琴品牌相继问世。在中国市场上最初使用的电子琴技术是基于FM（调频）音频技术，主要是通过对音色的频率进行分析和运算。这种设计方法产生的音色比较纯净，有效避免机械噪声。国内对电子琴的设计研究很多，设计思路和方式也多种多样，可以利用单片机、EDA技术、PLC技术等进行设计。本次利用单片机设计电子琴，设计原则是多功能、低成本、扩展性能强，尽量采用成熟技术，保证系统的稳定性和安全性。,二、本课题研究内容、重点及难点,1、研究内容本次毕设主要以单片机为主控芯片，外加复位电路、双LED显示模块、存储模块、4*4矩阵模块、复位电路等外围电路，设计并实现基于单片机的简易电子琴。由单片机控制定时器产生不同频率的输出脉冲，从而得到不同的音色，通过扬声器发声，得到不同的音程。主要内容包括：（1）掌握电子琴以及通过单片机控制发声的基本原理。（2）掌握单片机实现微控外围电路的基本原理。（3）方案论证，得出系统的最终硬件设计，包括控制电路、电源电路、音频处理电路、键盘扫描模块等。（4）系统软件设计，主要是对应于硬件的软件设计与编写。（5）系统实现与调试，实现设计电路的音乐演奏、存储、点歌、显示灯功能，并进行可靠性分析。,通过51单片机控制蜂鸣器，实现以下几个功能：（1）实现基本琴键功能；（2）实现调节电子琴音色功能；（3）通过按键自动播放歌曲的功能。,2、研究重点（1）掌握音乐发声原理，分析单片机产生不同不同频率脉冲信号的原理和音阶频率的确定。（2）各个硬件模块的设计和程序的编写。（3）通过单片机控制，实现调节电子琴音色功能、实现基本琴键功能、实现按键自动播放历史歌曲的功能。3、研究难点（1）利用单片机，编写程序实现电子琴所需要的节拍和音阶。（2）内存扩展及数据的存储与读出，实现按键选择自动播放歌曲。（3）软硬件调试及结果分析,三、方案设计,1、系统框图,如上图所示，电子琴系统由AT89S51单片机、4*4矩阵键盘、复位电路、发声电路、显示电路等部分组成，并以AT89S51作为主要控制芯片。键盘电路利用4*4矩阵产生两个八度的音阶，0-7表示低八度do-xi，8-F表示高八度的do-xi。发声电路采用LM386音频集成功放，以减少谐波失真对音质的影响。一首音乐由不同的音阶组成，而每个音阶对应着不同的频率，因此可以利用不同的频率的组合，利用单片机的定时器和计数器得到不同方波频率信号，产生不同的音色。,2、51单片机的选择,综上所述选择，选择AT89S51作为主控芯片。,2、发声模块,本次设计发声电路主要采用LM386。LM386是一种音频集成功放，它与通用的集成运放相类似，它是一个三级放大电路，具有以下特性：1、外围元件少；2、电压增益可调，在1和8脚之间增加一只外接电容和电阻，就可以方便地把电压增益调到20-200之间；3、工作电压范围宽，4-12V或5-18V；4、失真度小，有利于得到准确的音频输出；5、静态功耗低，约为4mA24mW，可用于电池供电。,常用典型电路,（1）放大增益=20,（2）放大增益=50,（3）低频提升放大器,3、4*4矩阵键盘,用4*4行列式矩阵的16个按键产生低8度和高8度共16种音色。行列式按键是指采用行线和列线组成，通过扫描原理来确定是否有按键按下，比起独立式键盘具有能够节省I/O口线的特点。,4、音阶频率的确定,要产生不同的音频脉冲信号，重要计算出某一音频的周期，然后将此周期除以2，再利用定时器定时该半周期的时间，每当定时结束后将输出脉冲信号取反，就可以得到这个音频信号的频率。设是计数值，是机械频率，是想要产生的频率，则技术脉冲值与频率的关系为：（1）若晶体振荡器为12MHz，则=1MHz，于是上式为（2）其计数初值T的求法如下：（3）,列如：求低音D0（262Hz）、中音D0（523Hz）、高音D0（1046Hz）的计算值为低音T=65536-500000/260=63627中音T=65536-500000/523=64580高音T=65536-500000/1046=65059,四、毕业设计（论文）的要求与数据,1、简易电子琴的硬件设计；2、简易电子琴的软件设计；3、软硬件调试及结果分析。,五、实施进度,（1）2016.12.30-2017.1.15搜集资料，完成开题报告（2）2017.1.20-2017.