简易电子琴基于单片机系统设计

基于单片机的简易电子琴系统设本系统是基于51单片机的简易电子琴的设计。系统以STC89C52单片机作为主控单元，与4*4矩阵键盘、复位电路、扬声器等组成主控模块。音频处理部分采用LM386进行信号放大，通过扬声器发音。简易电子琴可以实现用矩阵琴键弹奏乐曲和一段示例音乐的功能。系统设计时语言采用C语言进行编程。系统设计软硬件相结合，运行比关键字 简易电子琴；STC89C52；LM386；矩阵键Simplekeyboardsystemdesignbasedonsingle:Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofsingle-chip puteris ingmoreandmoremature.Singlechipputerhighintegration,dealwithpowerfulfunctions,lowpriceiswidelyappliedinvariousfields.Electronicorganasaproductofscienceandtechnologyandthemusiccommondevelopment,intheelectronicinformationage,contributingtotheforthepopularityofthemusic.Thissystemisthedesignofsimpleelectronicorganbasedon51singlechipputer.SystemtoSTC89C52single- puterasmaincontroland4*4matrixkeyboard,resetcircuit,speakerandsoonmastercoremodules.ProcessingpartadoptsLM386audiosignalamplification,pronunciationthroughthespeaker.Simplekeyboardkeyscanbeachievedwithmatrixplaymusicandplayasamplefunctionofmusic.WhenthesystemsoftwareusingClanguageforprogramminglanguage.Combinedhardwareandsoftwaresystemdesign,operationisstable,hasthehardwarecircuitissimple,clear,lowcost,softwarefunctionisperfect,reliablecontrolsystem,highcostperformanceadvantages,hascertainpracticalandreferencevalue.Keywords:simpleelectronicorgan;STC89C52;LM386;matrix.............................................................................................................................................................. 引 第一章绪 第二章系统方案确 第三章系统主要硬件电路设 3.1.1选 3.1.2引脚介 第四章部 音乐程序流程 第五章调试与制 Proteus简 keil简 利用keil与Proteus进行的调 结 致 参考文 附 附录四：程序............................................................................................................................引提高，单片机的应用变得更加广泛，目前它已用于工业控制、机电设备、仪器仪表、信号处理、现代、交通能源、设备、医疗设备及家用电器等以利用硬件开发出电子琴功能，从而实现电子琴的微型化，可以用作教学的“k0”到“k8”键演奏从低So到高DO等8个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐第一章绪设计目的及其意空航天系统和事、尖端都能找到它的身影。因此，单片机的开发和应电子科技与音乐结合的产物，价格相对便宜，能够满足一般者的需求，在现第二章系统方案确设计方案选8253阶对应频率与计数器的频率对应起来就可通过计数器产生音乐了。根据系统设计827982538253LM386VHDL1.1利用先进的数字电路实验设备，可以采用VHDL语言编程来实现。通过VDHL语言，对实验原理图的各个部分进行设计，通过进行编译，可以在计算机上画出系统原理图，利用电路学习机上的，调试一下，就可以设计出简单方案三：系统设计采用STC89C52单片机作为主控，设置键盘、扬声器LM386过大等不利因素。方案二采用VHDL语言编程来实现电子琴的各项功能。系统主要就显得比较笼统，虽然可以看到用速硬件描述语言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，单片机主控采用STC89C52，它的优点是高性能、体积系统结构 4*42.14*4设计流程图2.2本系统采用STC89C52单片机作为处理器件，按下复位键，进入初始化，调用键盘扫面子程序，获得键值，获取定时初值，向喇叭输入相应频率的脉冲驱动发出相应的音调若按键没有则一直若按键松开则停止可以选择自动音乐。整体设计要子琴。用单片机作为主控，与键盘、扬声器等模块组成。利用LM386作具体实现的功能：按下音符键可以发出相应的音符也可以自动一段音乐单片机发音选目前市场上有很多种音乐模块或者音乐可以直接产生各种曲子但是这种模块价格比较昂贵，电路结构比较复杂。如果系统中仅需要产生简单的音符或者简短的曲子，可以使用单片机配合简单的扬声器而产生需要的音乐效果。按键模块方案选I/O口太多，而使用4*4矩阵键盘可以仅用一个四根行输出线和四根列输入线，同时可以弹奏低音3至高音5之间的音阶，已完全满足简单的弹奏需要。所以，根据设计要求我选择的是4*4矩阵键盘，这样既节约了成本，也节约了时间，制作起音频处理模块方案选LM386LM386单片机语言程序的选用汇编语言编写的程序效率高，占用空间小，运行速度快，因此用汇编相对于汇编语言相来说，用C语言进行单片机的开发，可大大缩短开发周期，且明显地增加的可读性，便于改进和补充。C第三章系统主要硬件电路设单片机控制系统原3.1.1选STC89C52的最小系统如图3.1所示STC89C52STC8MSC51指令系统，8KFlashROM。单片机的最小系统是由电源、复位、晶振3.1.2引脚介Vin40):电源接入，接+5V电源Vss(pin20):XTAL2（pin20）:pinRST(pin9):2个机器周期的高电平时单片机复ALE/PROG(pin30):用于地址锁存。若外部程序器（ROM）和数据存储器（RAM，ALE8位的地址。此时，ALE仍会以时钟振荡频率1/6每次去外部数据器（RAM）时需要跳过一个ALE脉冲。该位置位后，只MOVXMOVCALE激活。/PSEN（pin29）:片外器读选通信号，低电平有效/EA/Vpp（pin31）:程序器的读选通。接低电平从外部器指令，若接高电平从程序器指令。I/O口引脚（32根STC89C5248I/OP0、P1、P2、P3P0口（pin39～pin32）:8I/OP0.0～P0.7。P0口是一个写入“1”的时侯，该引脚可以用作高阻抗输入。当外部程序器或者数据存储器时，P0口也被作为地址总线（8位）和数据分时复用。在这种模式下，P0不需要外加上拉电阻。P0I/O口使用，也可以用来接收指令字节。P1口（pin1～pin8）:8I/OP1.0～P1.7。P1口时，被外部拉低的引脚因为其电阻，将输出电流。此外P1.0P1.2分别可以作定时器/计数器2的外部计数输入和定时器/计数21-1Flash编程和校验时，P1口用于接收8位地址。1-1P1P2口(pin21～pin28):8I/OP2.0～P2.7。P2能够驱动4个TTL逻辑电平。当对P2端口写入“1”的时候，上拉电阻就会把端口拉高，此时就可以作为输使用。当作为输入使用时，被外部拉低的引脚因为其电阻，就会输出电流。在其外部ROM或用16位地址外部RAM时，P2口就会送出高八位8位地址和某些控制信号。P3口（pin10～pin17）8I/OP3.0～P3.7。P3口其具有上拉电阻，P24TTL逻辑电平。当作为输入使用有第二功能的引脚使用，如下表2-2所示。当然，在Flash编程和校验时，P3口也2-2P3外部数据器写选外部数据器读选晶振电机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式，一种是振荡方式，另一种是3.3在引脚XA1和XAL2外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器，就构成了震荡方式。在单片机有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的输入端为引脚XA1，输出端为引脚XAL2。这两个引脚跨接石英晶体和M或者4MHz。本设计中采用的是z。电路中电容1、2的典型值通常选择为F。该电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。复位电在电路中，复位操作通常有23.4所示。3.4按键手动电平复位是通过复位引脚RET端经电阻与电源Vc接通来实现，因此要求单片机复位后能脱离复位状态。通常选择音频处理模LM386简宽，4V-12V或5V-18V；元件少；电压增益可调，20-200；低失真度。LM3863.53.5LM386LM3868电压增益设置固定为20倍如果在①脚与⑧脚外接电容器可增加到200倍，元件少效率高。在音响要求不高的设备中得到广泛运用1、R3和R18是用来分压的。因为单片机输出电平是TTL电平，电压太高，所以通过两个电阻分2VOUTLS1C173、VS键盘控制矩阵键盘的概8所示。3.54*44*4的矩阵键盘，有16个按键，分别用着16个键来模拟电子琴的按键：低音3456712345671234I/O音频放大电3.73.7率放大装置，因为LM386具有适合低电压电路的特点，很适合单片机低功耗输出，加装LM386音频信号放大器对按键音符信号进行放大。通过LM386音频放大器来对声音音频进行放大，得到系统所需要的，然后由编程的程序发出相第四章部音乐产生原计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，只需将一首歌的音阶和频率相对应即利用单片机实现音乐节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机中可以利用延时来实现。如果是四分之一节拍就延时0.4s，那么一拍就延时1.6s。需要知道四分之一节拍需要延时多他的节拍就是它延时的倍数了。此系统是简易的电子琴，需要弹器来实现音乐，一个节拍为单位（C调）,3-3所示：3-3用单片机产生音频脉音符和频率的关用单片机音乐亦或是弹奏电子琴，实际上就是按照一定的频率，输出一一下几个6（LA）的频率，它们都是整数，很容易看成2倍的关系。其它的音符也是一样的。因为6（LA）、7（SI）之间隔了一个黑键，所以要乘以两个q。以612个琴键，可以得出： =440（4-马上就可以得出，12q440÷220=2（4-q=2，q12次方根为：1.059463094q2204-4 表4-4音符和频率的关 简谱码值简谱码值#4 中5低 #5#2中6低3#低4中7#4高1低5#1#5高2低6#2#高3低7高4中1#4#1高5中2#5#2高6中3#中4高7定义初利用STC89C52的定时器使它工作在计数器的模式下工作方式设为“1”，TH0TH1来产生不同的频率，从而产生不同的音阶。比如：频率为中音次，每一次计数956次时将I/O口反向，就可以得到所需要的音阶中音N=fi÷2÷fr（4-TT=65536-N=65536-fi÷2÷fr（4-DO（261Hz）T=65536-50000/261=6362712MHzT06所示。本系统主要用到用到频率分别为：64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178音乐程序流程4.1NY做一次按键处理，相应的4.1第五试Proteus简Proteus的ISIS是一款电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机仿真，元件库齐全，使用方便，是很好的专业的单片机仿真系统。该的特点：①满足全部单片机仿真系统的标准，并在同类产②具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其电路组成的系统的仿真、RS-232动态仿真、C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各：680008051AVRPIC12列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种。④支持大量的器和。总之该是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真，功能极其强大，可仿真51、AVR、PIC。keil简开发，单片机的开发也在不断发展，Keil是目前最流行开发MCS-51系列单片机的。掌握这一的使用对于使用51系列单片机的者来说是十分你只能买到该、而你买的仿真机也很可能只支持该即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的仿真调试工具也会令利用keil与Proteus进行的调keil，hex5.15.1keilProteus，5.25.2hex5.35.3hexdzq.hex点击面板左下角的，开始调试如图5.4所示5.4将程序导入以后点击面板左下角的开始按键程序就可以开始仿真了。系统的功能有两个，一个是把开关SW1扳到上面的位置时，可以的弹奏琴键，时，可以制作过PCBPCBPCB把编写好的程序烧录 中，进行整体调试结将程序导入STC89C52,调试成功后,可任意弹奏自己想要的旋律。这次设首先，通过实践，加深对单片机系列知识及其系统的认识。从这次系统设计第二通过设计学习到了很多的使用本次设计部分用到了进行硬件设计，用keil进行程系编译，用pro进行制板力无要。从这次实物制作中，动手能力提高了。感谢学院给了我这次实践动手的机会，更感谢老师段德功老师对教