单片机的微型电子琴设计(附件)
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，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。就因为它的应用非常广泛，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。而音乐现在也成了人们生活的一部分，生活的压力，学习的压力，工作的压力，一切的不顺利可以在音乐声中放松下来，让人们心情舒畅，听着音乐放松心情，让我们提高生活质量。本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种键盘乐器。本系统是以51系列单片机AT89S52为主芯片，附有矩阵键盘、LED显示管、扬声器组成。系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。本系统运行稳定，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。关键词 AT89S52，矩阵键盘，LED显示管，扬声器。目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 研究的内容 3
2 系统总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计原理 4
3 硬件设计 6
3.1 矩阵键盘模块 6
3.2 数码管模块 8
3.3 音频处理模块 8
3.4 电源电路模块 9
3.5 元件简介 9
4 软件设计 12
4.1 整体程序处理流程图 12
4.2 LED数码管的显示 14
4.3 音乐播放设计 14
5 系统调试 16
5.1 硬件调试 16
5.2 软件调试 17
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 源程序 25
附录B 电路图 30
附录C 仿真图 31
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
我们处在科学技术的飞速发展、生活水平不断提高的时代，在这样的时代背景下大众的需求已经不仅仅在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
软件调试 17
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 源程序 25
附录B 电路图 30
附录C 仿真图 31
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
我们处在科学技术的飞速发展、生活水平不断提高的时代，在这样的时代背景下大众的需求已经不仅仅在物质需求的水平上了，更多的是寻求精神上的放松，既能放松精神又能提高多方面的能力。在疲惫的时候可以欣赏音乐来放松身心，并且可以提高我们的精神品质和以及自身素养。现如今爱好音乐的人不断增加，有相当多的人喜欢乐器，他们练习乐器并把它当做工作学习之外的爱好[1]。目的很单纯，不是什么成为大师啥的，只是改善业余生活。然而少许乐器研习难度大，需要花相当多的时间，况且乐器又太贵，使得这部分想以此为爱好的人不得不放弃。然而有些乐器价格是比较便宜的，那就是简易的电子乐器[2]。这类乐器学习相对简单，能够满足大部分爱好者的需求。因此这类乐器的研制是具有一定的社会意义。
单片机是计算机主芯片各部分组件的小型化和集成到一个芯片。它有一个通俗的名字叫做单片式微型计算机。单片机的发展相当的快，高科技人员不断研究扩展它，所以它带来的新技术也就越来越多。新技术的增多也随之带来它的应用增多，也就越来越广。单片机也就慢慢的和我们的生活密切相关了[3]。单片机有多方面优点，如高性能、体积小、价格低、速度快等等。它的应用相当广泛，比如我们用的电脑，打电话用的手机和医疗设备等等，正在慢慢成为如今我们生活中少不了的重要工具[4]。
选单片机电子琴为课题，主要是考虑电子琴跟我们的生活比较密切，至少说可以接触的到，也能跟我们学的理论知识相结合，从而明确自己的所学所知，也能在实践中发现不足，同时对目前广泛应用的单片机将会有更加深入的认识，使理论和实践能够得以结合[5]。如今市场上电子产品的需求量还是蛮大的，其中电子琴的需求量就比较大。想要实现电子琴的功能，我们得从软件和硬件两部分入手，这里做的不是大型电子琴，而是在一块单片机上做的微型电子琴[6]。这样做出来电子琴的应用就广了，它就可以用在很多地方了，比如在音乐盒里面加入电子琴，在小朋友玩的小车车里面加入电子琴等等。
本次设计重点研究利用单片机设计简单的电子琴，其中将会介绍它的硬件组成[7]。因为单片机能够生成许多频率，那么通过单片机就能得到需要的音阶[8]。后面将会从系统原理图，主芯片，每个部分的原理和主要部分的仿真来细致介绍[9]。系统将能实现的功能是：按下键盘矩阵中的按键，数码管会显示当前按键；扬声器将播放音符对应的音乐；闲置时可以播放内置音乐。本系统的设计让我将平时课上学到的单片机知识和实践中的单片机结合起来，进而更深入地了解它[10]。
1.2 国内外研究现状
日本是最早出现电子琴的国家之一，这还得上溯到1955年左右。电子琴引入中国那是在1978—1982年。1980-1985年期间电子琴越来越受到人们的喜爱，在那个年代它成为了轻音乐中最受欢迎的一个[11]。到了80年代中期，上海音乐学院成立了一个培养电子琴教师人才的班级，它是由中日合办的,它的影响还是蛮久远的，现在的一些电子琴师资中的大师级人物大部分来自当年的师资班[12]。当年这个培训部的学生有三千人之多，这个数字在当时来讲相当可观，毕竟那会的人们还不怎么了解电子琴。没过多久不仅学习电子琴的人数空前的多，而且许多商人纷纷把目光投向了这个行业，电子琴的火热让他们赚了不少钱[13]。听说那时的孩子基本都有一个电子琴。可是物极必反，电子琴的迅速火热必然会经历那么一段萧条的时期[14]。那两年考级人数的变化就是个例子：2001比2000年考级的人数少百分之三十，一年时间内下降这么多百分比足见其惨淡。究其原因，主要是当时人们的经济条件提高了，他们认为电子琴只是小孩玩的玩具，是拿不上台面的东西，于是他们想要追求高大上的东西，比如钢琴。在他们眼中唯有钢琴这种才能走进高档的场合[15]。
电子琴市场由盛转衰，实在是让人感叹，就像昙花一现。起初，很多商家在电子琴市场兴盛的时候，一个个投入资金想大赚一笔。当时上海地区大概有十几个厂家，这些厂子生产的东西本来和电子琴是不搭噶的。可是他们却为了金钱“炮制”电子琴，那么他们制造出来的产品质量就可想而知了[16]。现如今仍然有很多落满灰尘的电子琴出现在一些卖琴的商店里。从学琴的角度看，学琴的人急剧增多。学琴的人和教琴的人比例悬殊，这就让人员占少数的教学者倍感压力了[17]。于是这时候滥竽充数的人占了大多数，与此同时管理队伍还不健全，使得原本的电子琴启蒙教育被扼杀在了摇篮中。现如今，电子音乐已经进步到了一个全新的阶段，这与现在的高新的科学技术是分不开的。比如现在的电子琴既有单排键类的，还有双排键类的,同时正慢慢走进音乐类学院的课堂。我国的许多音乐方面的学院陆续设立了专业，这个专业就是教双排键电子琴的。在现代音乐领域中，电子琴的运用程度远超过钢琴[18]。例如在许多影视剧、唱片、MTV等的制作过程中[19]。原本一个关璇乐队才能做出的效果，现在一台双排键电子琴完全可以独立搞定，功能相当强大。电子琴有多方面优点如音色多样并且节奏感强等等。此外还能表现许多自然界的才有的音响足以让人震撼并为止折服。曾经在一场小剧场歌剧中，双排键类的电子琴完成了很长时间的演奏，正是这次的完美表现让它在音乐界有了极大影响。由此可见，电子音乐完全有能
1 绪论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 研究的内容 3
2 系统总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计原理 4
3 硬件设计 6
3.1 矩阵键盘模块 6
3.2 数码管模块 8
3.3 音频处理模块 8
3.4 电源电路模块 9
3.5 元件简介 9
4 软件设计 12
4.1 整体程序处理流程图 12
4.2 LED数码管的显示 14
4.3 音乐播放设计 14
5 系统调试 16
5.1 硬件调试 16
5.2 软件调试 17
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 源程序 25
附录B 电路图 30
附录C 仿真图 31
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
我们处在科学技术的飞速发展、生活水平不断提高的时代，在这样的时代背景下大众的需求已经不仅仅在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
软件调试 17
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 源程序 25
附录B 电路图 30
附录C 仿真图 31
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
我们处在科学技术的飞速发展、生活水平不断提高的时代，在这样的时代背景下大众的需求已经不仅仅在物质需求的水平上了，更多的是寻求精神上的放松，既能放松精神又能提高多方面的能力。在疲惫的时候可以欣赏音乐来放松身心，并且可以提高我们的精神品质和以及自身素养。现如今爱好音乐的人不断增加，有相当多的人喜欢乐器，他们练习乐器并把它当做工作学习之外的爱好[1]。目的很单纯，不是什么成为大师啥的，只是改善业余生活。然而少许乐器研习难度大，需要花相当多的时间，况且乐器又太贵，使得这部分想以此为爱好的人不得不放弃。然而有些乐器价格是比较便宜的，那就是简易的电子乐器[2]。这类乐器学习相对简单，能够满足大部分爱好者的需求。因此这类乐器的研制是具有一定的社会意义。
单片机是计算机主芯片各部分组件的小型化和集成到一个芯片。它有一个通俗的名字叫做单片式微型计算机。单片机的发展相当的快，高科技人员不断研究扩展它，所以它带来的新技术也就越来越多。新技术的增多也随之带来它的应用增多，也就越来越广。单片机也就慢慢的和我们的生活密切相关了[3]。单片机有多方面优点，如高性能、体积小、价格低、速度快等等。它的应用相当广泛，比如我们用的电脑，打电话用的手机和医疗设备等等，正在慢慢成为如今我们生活中少不了的重要工具[4]。
选单片机电子琴为课题，主要是考虑电子琴跟我们的生活比较密切，至少说可以接触的到，也能跟我们学的理论知识相结合，从而明确自己的所学所知，也能在实践中发现不足，同时对目前广泛应用的单片机将会有更加深入的认识，使理论和实践能够得以结合[5]。如今市场上电子产品的需求量还是蛮大的，其中电子琴的需求量就比较大。想要实现电子琴的功能，我们得从软件和硬件两部分入手，这里做的不是大型电子琴，而是在一块单片机上做的微型电子琴[6]。这样做出来电子琴的应用就广了，它就可以用在很多地方了，比如在音乐盒里面加入电子琴，在小朋友玩的小车车里面加入电子琴等等。
本次设计重点研究利用单片机设计简单的电子琴，其中将会介绍它的硬件组成[7]。因为单片机能够生成许多频率，那么通过单片机就能得到需要的音阶[8]。后面将会从系统原理图，主芯片，每个部分的原理和主要部分的仿真来细致介绍[9]。系统将能实现的功能是：按下键盘矩阵中的按键，数码管会显示当前按键；扬声器将播放音符对应的音乐；闲置时可以播放内置音乐。本系统的设计让我将平时课上学到的单片机知识和实践中的单片机结合起来，进而更深入地了解它[10]。
1.2 国内外研究现状
日本是最早出现电子琴的国家之一，这还得上溯到1955年左右。电子琴引入中国那是在1978—1982年。1980-1985年期间电子琴越来越受到人们的喜爱，在那个年代它成为了轻音乐中最受欢迎的一个[11]。到了80年代中期，上海音乐学院成立了一个培养电子琴教师人才的班级，它是由中日合办的,它的影响还是蛮久远的，现在的一些电子琴师资中的大师级人物大部分来自当年的师资班[12]。当年这个培训部的学生有三千人之多，这个数字在当时来讲相当可观，毕竟那会的人们还不怎么了解电子琴。没过多久不仅学习电子琴的人数空前的多，而且许多商人纷纷把目光投向了这个行业，电子琴的火热让他们赚了不少钱[13]。听说那时的孩子基本都有一个电子琴。可是物极必反，电子琴的迅速火热必然会经历那么一段萧条的时期[14]。那两年考级人数的变化就是个例子：2001比2000年考级的人数少百分之三十，一年时间内下降这么多百分比足见其惨淡。究其原因，主要是当时人们的经济条件提高了，他们认为电子琴只是小孩玩的玩具，是拿不上台面的东西，于是他们想要追求高大上的东西，比如钢琴。在他们眼中唯有钢琴这种才能走进高档的场合[15]。
电子琴市场由盛转衰，实在是让人感叹，就像昙花一现。起初，很多商家在电子琴市场兴盛的时候，一个个投入资金想大赚一笔。当时上海地区大概有十几个厂家，这些厂子生产的东西本来和电子琴是不搭噶的。可是他们却为了金钱“炮制”电子琴，那么他们制造出来的产品质量就可想而知了[16]。现如今仍然有很多落满灰尘的电子琴出现在一些卖琴的商店里。从学琴的角度看，学琴的人急剧增多。学琴的人和教琴的人比例悬殊，这就让人员占少数的教学者倍感压力了[17]。于是这时候滥竽充数的人占了大多数，与此同时管理队伍还不健全，使得原本的电子琴启蒙教育被扼杀在了摇篮中。现如今，电子音乐已经进步到了一个全新的阶段，这与现在的高新的科学技术是分不开的。比如现在的电子琴既有单排键类的，还有双排键类的,同时正慢慢走进音乐类学院的课堂。我国的许多音乐方面的学院陆续设立了专业，这个专业就是教双排键电子琴的。在现代音乐领域中，电子琴的运用程度远超过钢琴[18]。例如在许多影视剧、唱片、MTV等的制作过程中[19]。原本一个关璇乐队才能做出的效果，现在一台双排键电子琴完全可以独立搞定，功能相当强大。电子琴有多方面优点如音色多样并且节奏感强等等。此外还能表现许多自然界的才有的音响足以让人震撼并为止折服。曾经在一场小剧场歌剧中，双排键类的电子琴完成了很长时间的演奏，正是这次的完美表现让它在音乐界有了极大影响。由此可见，电子音乐完全有能
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