单片机的电子琴控制系统的设计毕业论文
目 录
一、 绪 论 4
(一) 概述 4
(二) 设计思路 4
（三） 方案论证 4
二、 系统总体方案及硬件设计 5
（一） 系统组成及总体框图 5
（二） 元件介绍 5
（三） 按键选择方案 7
三、 软件设计 7
（一） 音乐相关知识 7
（二） 如何用单片机实现音乐的节拍 7
（三） 如何用单片机产生音频脉冲 8
（四）系统总体功能流程图 10
四、 Proteus软件仿真 12
（一） ISIS软件介绍 12
（二） 仿真图介绍 12
五、 系统调试 13
（一） 硬件调试 13
（二） 软件调试 13
六、 总结与展望 14
七、 参考文献 15
八、 致谢 15
一、 绪 论
(一) 概述
电子琴是一种融合电子科技和传统弹奏方式的现代式乐器。现在市场上售卖的电子琴有上百种，由于电子琴是电子乐器，它及是拥有独特存在意义的乐器，所以它可以顺应使用者的兴趣与需要随意进行改造升级。电子琴可以弹奏出其他乐器不能产生的音乐，而且可以模仿各种音色，这就是它的独到之处。它的功能可以随需要添加，所以电子琴简单的几十块，也有上千的更为专业。
本设计思路之前先要对电子琴做一个简单了解，还有对音乐组成的简单了解。弹奏音乐必须要有7个音符，各个音符的发音设计标准和设计原理图、配件都会一一阐述。
音乐要的是旋律，旋律需要音符构成，也需要构成的秩序，及节奏。我们要用单片机正确的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
编译音符频率信号和长短，要通过多次的调试才能找到最合适的频率，我会把最好的数据制成表格参考。
(二) 设计思路
本次设计所要用到的配件主要是AT89S52单片机、LED数码管、三极管、电源、喇叭、微动感应按键等，这些是电子琴基本的硬件需求，把他们有效结合起来是本设计的主要论述内容。
本次软件设计的大致思路是将其特殊功能分区化，大概分为主程序区、数码显示区、键盘感应区、音乐发声区。程序的设计思路是用中断定时和外部查询的方法使其具有弹奏和回放的功能。
对于音乐的产生的方式，我采用了单片机定时器控制方式产生音频脉冲，让扬声器播放经过三极管放大后的信号。另外采用软件延时的功能，控制音符发声的时间，实现节拍的功能。将定时常数和延时常数制成数据存入储存器里，让程序在存储器里查询定时和延时常数，对照这些数据控制音乐的节拍和音符。
（三） 方案论证
使用AT89C51单片机不具备ISP功能。且AT89C51单片机的ROM只有4K，系统空间有限。
AT89S52单片机进行控制，因为它性价比比AT89C51单片机高，完全满足了本次系统设计的最低要求，AT89S52单片机的存储空间有8.0K, 内部空间留给软件设计足够的空间而且以后系统的更新也有空间，使用它更加方便，抗干扰性能很高。
二、 系统总体方案及硬件设计
（一） 系统组成及总体框图
硬件的设计需要按照它实现的功能来选择元器件，设计之前还要将它们分类，以便于按照系统的设计思路实施。
该设计是一种简易的电子琴，它的核心是单片机，该单片机的工作频率是12MHZ。它的计数器T0的工作模式为1，通过该变TH0与TL0的数值来产生脉冲信号。使用者可以自由用按键弹奏音乐，音乐发生器记录下来再有喇叭播放出去。其实该单片机产生的脉冲不能驱动扬声器发声，所以我们要用放大的方式来使他发声，最简单的方式就是使用三极管的放大功能。
该系统的电子琴的基本的结构如图（1）所示：
图1
元件介绍
AT89S52：
功能特征：他是一种消耗低、性能高的单片机。他是由高密度制造技术执照出来的Flash存储器，它有8k的储存空间与工业上的80C51类产品引脚与指令完全兼容。它芯片上有8位CPU,而且非常灵活可以可编程Flash。所以该单片机在设计上非常有效，有用。它拥有256字节RAM、2 个数据指针、 256字节RAM、一个6向量2级中断结构、8k字节Flash、看门狗定时器、32 位I/O 口线、三个16 位 定时器/计数器、 片内晶振及时钟电路。空闲的模式下，CPU 会停止运作，允许定时器/计数器、中断、RAM、串口继续运作AT89S52 可以下降到0Hz 静态逻 辑操作，允许2种软件选择节电模式。掉电保护模式下，会保存RAM的内容，会冻结振荡器，停止单片机所有运作，一直到下一个硬件复位或者中断才停止。
主要功能：与MCS-51单片机类产品兼容、1000次擦写周期、32个可编程I/O口线?、低功耗空闲和掉电模式、8K字节在系统可编程Flash存储器、全静态操作：0Hz～33Hz?、双数据指针、?三级加密程序存储器?、掉电后中断可以唤醒、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、看门狗定时器、掉电标识符。
三极管：
三极管的另一个名称是晶体三极管,是一种半导体元件。在本次设计中起着放大电流的作用。它是在一块半导体上加上两个PN结，半导体被分为三份，基级、集电极、发射极。他有PNP和NPN这两种构成方式。
本设计采用的是S8050三极管，它是功率小、NPN型的信号放大器。它的外型和封装如下图所示：
图2
LED数码管：
该设计采用的是LED数码管，LED是一种在通电情况下可以发光的元器件。LED是通过电流控制的器件，为了防止其被烧坏一定要加电阻。数码管有八段LED与单个LED的区别，还分为共阳与共阴两种。
一、 绪 论 4
(一) 概述 4
(二) 设计思路 4
（三） 方案论证 4
二、 系统总体方案及硬件设计 5
（一） 系统组成及总体框图 5
（二） 元件介绍 5
（三） 按键选择方案 7
三、 软件设计 7
（一） 音乐相关知识 7
（二） 如何用单片机实现音乐的节拍 7
（三） 如何用单片机产生音频脉冲 8
（四）系统总体功能流程图 10
四、 Proteus软件仿真 12
（一） ISIS软件介绍 12
（二） 仿真图介绍 12
五、 系统调试 13
（一） 硬件调试 13
（二） 软件调试 13
六、 总结与展望 14
七、 参考文献 15
八、 致谢 15
一、 绪 论
(一) 概述
电子琴是一种融合电子科技和传统弹奏方式的现代式乐器。现在市场上售卖的电子琴有上百种，由于电子琴是电子乐器，它及是拥有独特存在意义的乐器，所以它可以顺应使用者的兴趣与需要随意进行改造升级。电子琴可以弹奏出其他乐器不能产生的音乐，而且可以模仿各种音色，这就是它的独到之处。它的功能可以随需要添加，所以电子琴简单的几十块，也有上千的更为专业。
本设计思路之前先要对电子琴做一个简单了解，还有对音乐组成的简单了解。弹奏音乐必须要有7个音符，各个音符的发音设计标准和设计原理图、配件都会一一阐述。
音乐要的是旋律，旋律需要音符构成，也需要构成的秩序，及节奏。我们要用单片机正确的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
编译音符频率信号和长短，要通过多次的调试才能找到最合适的频率，我会把最好的数据制成表格参考。
(二) 设计思路
本次设计所要用到的配件主要是AT89S52单片机、LED数码管、三极管、电源、喇叭、微动感应按键等，这些是电子琴基本的硬件需求，把他们有效结合起来是本设计的主要论述内容。
本次软件设计的大致思路是将其特殊功能分区化，大概分为主程序区、数码显示区、键盘感应区、音乐发声区。程序的设计思路是用中断定时和外部查询的方法使其具有弹奏和回放的功能。
对于音乐的产生的方式，我采用了单片机定时器控制方式产生音频脉冲，让扬声器播放经过三极管放大后的信号。另外采用软件延时的功能，控制音符发声的时间，实现节拍的功能。将定时常数和延时常数制成数据存入储存器里，让程序在存储器里查询定时和延时常数，对照这些数据控制音乐的节拍和音符。
（三） 方案论证
使用AT89C51单片机不具备ISP功能。且AT89C51单片机的ROM只有4K，系统空间有限。
AT89S52单片机进行控制，因为它性价比比AT89C51单片机高，完全满足了本次系统设计的最低要求，AT89S52单片机的存储空间有8.0K, 内部空间留给软件设计足够的空间而且以后系统的更新也有空间，使用它更加方便，抗干扰性能很高。
二、 系统总体方案及硬件设计
（一） 系统组成及总体框图
硬件的设计需要按照它实现的功能来选择元器件，设计之前还要将它们分类，以便于按照系统的设计思路实施。
该设计是一种简易的电子琴，它的核心是单片机，该单片机的工作频率是12MHZ。它的计数器T0的工作模式为1，通过该变TH0与TL0的数值来产生脉冲信号。使用者可以自由用按键弹奏音乐，音乐发生器记录下来再有喇叭播放出去。其实该单片机产生的脉冲不能驱动扬声器发声，所以我们要用放大的方式来使他发声，最简单的方式就是使用三极管的放大功能。
该系统的电子琴的基本的结构如图（1）所示：
图1
元件介绍
AT89S52：
功能特征：他是一种消耗低、性能高的单片机。他是由高密度制造技术执照出来的Flash存储器，它有8k的储存空间与工业上的80C51类产品引脚与指令完全兼容。它芯片上有8位CPU,而且非常灵活可以可编程Flash。所以该单片机在设计上非常有效，有用。它拥有256字节RAM、2 个数据指针、 256字节RAM、一个6向量2级中断结构、8k字节Flash、看门狗定时器、32 位I/O 口线、三个16 位 定时器/计数器、 片内晶振及时钟电路。空闲的模式下，CPU 会停止运作，允许定时器/计数器、中断、RAM、串口继续运作AT89S52 可以下降到0Hz 静态逻 辑操作，允许2种软件选择节电模式。掉电保护模式下，会保存RAM的内容，会冻结振荡器，停止单片机所有运作，一直到下一个硬件复位或者中断才停止。
主要功能：与MCS-51单片机类产品兼容、1000次擦写周期、32个可编程I/O口线?、低功耗空闲和掉电模式、8K字节在系统可编程Flash存储器、全静态操作：0Hz～33Hz?、双数据指针、?三级加密程序存储器?、掉电后中断可以唤醒、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、看门狗定时器、掉电标识符。
三极管：
三极管的另一个名称是晶体三极管,是一种半导体元件。在本次设计中起着放大电流的作用。它是在一块半导体上加上两个PN结，半导体被分为三份，基级、集电极、发射极。他有PNP和NPN这两种构成方式。
本设计采用的是S8050三极管，它是功率小、NPN型的信号放大器。它的外型和封装如下图所示：
图2
LED数码管：
该设计采用的是LED数码管，LED是一种在通电情况下可以发光的元器件。LED是通过电流控制的器件，为了防止其被烧坏一定要加电阻。数码管有八段LED与单个LED的区别，还分为共阳与共阴两种。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2072.html
