51单片机简易电子琴设计与实现
摘 要电子琴是现代科技与传统音乐相结合所产生的键盘乐器。它已经发展成为一种不可替代的一种乐器。而且已经成为我们生活中一部分的单片机具有灵活的编程实现特性和准确的控制功能，本文的主要设计理念是以AT89S51单片机为核心，与键盘、扩音器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有扩音器和16个按键。按不同的按键会出现不同的声音，从而成为一个功能完善的电子琴。此系统具有模块运行稳定，控制系统可靠，硬件电路简易，软件功能完整，性价比较高等优点，拥有一定的实用和参考价值。
目录
一、引言 1
二、设计方案与硬件介绍 2
（一）设计方案 2
（二）硬件介绍 3
1.AT89S51介绍 3
2.LM386介绍 3
三、硬件系统设计 4
（一）单片机控制电路 4
（二）键盘矩阵电路 4
（三）显示电路 5
（四）扬声器电路 7
（五）总电路图 8
四、软件系统设计 9
（一）系统总体功能的流程图 9
（二） 判断音阶子程序的流程图 10
（三）播放子程序的流程图 12
五、实物 13
（一）实物图 13
（二）原件清单 14
六、总结 16
参考文献 17
致谢 18
附录 19
一、引言
单片机是第四代电子计算机发展而来的大型集成电路。它具有性能好、体积小、价格低、性能稳定、速度快应用范围广等优点。单片机的广泛应用是社会进步的一大动力。因此，对于单片机的开发运用单片机的开发是我们社会发展进步的重要组成部分，也是我们高校学生的重要研究方向。
电子琴作为我们现代生活中常见的乐器，它是传统音乐与现代科技相结合的产物，通过音乐缓解我们的生活，是人类智慧的结晶。而单片机也渐渐在我们身边发展起来，成了生活中不可缺少的东西。单片机具有强大的控制功能和广泛的应用特性，所以成为我们生活中的重要元素。这次毕业论文的主要设计是以AT89S51单片机为核心控制电路与键盘矩阵电路、扩音器和显示电路组成的拥有16键的电子琴。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
这次的毕业论文主要讲述了如何通过AT89S51单片机来完成简易电子琴的制作，通过硬件和软件设计完成对简易单片机的制作。而简易电子琴的音阶则是利用单片机不同的频率来获得的，通过弹奏不同的单片机频率来产生不同的音阶从而获得我们想要的音乐。我们可以利用改变单片机的定时/计数器T0值来产生不同的方波频率信号，只要我们将所需要的音调与对应的方波平率信号的进行正确的转换就可以产生我们想要的音乐，这是我们这次毕业设计的主要内容，是比较简单易行的一种方法。
二、设计方案与硬件介绍
（一）设计方案
对于这次论文中简易电子琴的制作，一共有键盘矩阵电路、单片机控制电路、显示电路和扬声器电路四个部分组成，通过发挥各个电路的功能，从而成为一个完整的电子琴。具体如下图所示：
图1 电子琴框图
（二）硬件介绍
1.AT89S51介绍
AT89S51单片机是一个能耗低，性能好的CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可重复擦写1000次的Flash只读程序存储器。单片机AT89S51嵌入式控制应用程序具有成本效益的解决方案。AT89S51单片机具有以下的特点:40针，两个全双工串行通信端口,WDT电路、4 k字节闪存芯片项目，128字节数据的随机存取存储器(RAM)，通过这种方式我们就可以知道电路芯片时钟振荡器。AT89S51的单片机的功能非常符合我这次论文的设计。除此之外，AT89S51单片机设计和配置的振荡频率0赫兹而且软件也可以设置成为节能模式。而且这种芯片还拥有PLCC、PDIP和TQFP这三种封装模式，用这种方式来达到各种产品的需求。
主要功能特性
32个外部双向输入/输出（I/0）口；?????
可以兼容MCS51的指令系统；
全双工UART的中断口线；??
两个16位可编程计数器/定时；
128*8bit的内部RAM；?
时钟频 033 Mhz；
拥有三级加密位；?
2.LM386介绍
LM386特性：
（1）能耗比较低，能够使用外接电池进行工作；
（2）工作电压的范围比较广，4V12V或5V18V；
（3）外围元件比较少；
（4）电压增益可调动的范围，20200；
（5）失真度比较低。
LM386是一种集成音频功率放大器。它具有功耗低、电压增益可以调节,供电电压的范围也比较大,而且可以和外部组件相结合,还可以减少失真小的优点,广泛应用于录音机和收音机。LM386内部电路原理类似于通用集成运算放大器,它是我们生活中比较常见的三级放大器电路。
三、硬件系统设计
（一）单片机控制电路
本文的设计是基于AT89S51单片机作为控制核心，电路、键盘、音箱和显示器三个模块共同组成了一个简单的电子琴。复位电路和振荡器电路包括控制电路。在单片机控制电路中，我们采用无源晶体形式，用于产生单片机所需的时钟信号。作为补偿的时钟电路，它可以更容易地从振动，单片机控制电路，特别稳定的。
图2单片机控制电路
（二）键盘矩阵电路
在这次的毕业论文中我们使用的是生活中常用的非编码键盘：矩阵键盘：它的优点是反应速度比较快，按键的数量也比较多。通过I/O端口的高低电平的显示，我们就可以知道没有按键被按下。而一旦有按键被点击的时候，所有的输入端都是低电平，证明有按键被点击。同理可得，如果按键没有被按下，所有的输入端都是高电平。我们就是通过这种原理来判断案件是否被按下，然后运用整个电路执行相应的命令。
图3键盘矩阵电路
（三）显示电路
由若干个发光二极管组成，是一个“8”型的元件。数码管一般使用7段的数字，有时用小数点，半，1，2，3，4，5，6，8，10，等等。数码管的连接可以将其分为阳极和普通阴极两种基本类型。因为数码管的种类很多，所以它们的硬件电路的编程也不一样。最常使用的一个页面的动态显示。而动态驱动，是我们可以把每一个数码管的控制数码管端送过来。与输入/输出端口相比，动态和静态显示效果的影响，低能耗的优点。因此，本次毕业设计的应用是一个动态显示系统。但相比于静态显示的动态显示，处理器需要更少的时间和显示的优点，易于检测。
图4 数码管显示电路
（四）扬声器电路
此次我们采用的播放模块是由扩音器构成的，它音响效果不错，而且没有噪音，对驱动功率要求小，而且价格低廉，所以被受到广泛应用。我们这次使用的就是这款扩音器。
图5 扬声器电路
（五）总电路图
图6 电子琴总电路图
四、软件系统设计
（一）系统总体功能的流程图
目录
一、引言 1
二、设计方案与硬件介绍 2
（一）设计方案 2
（二）硬件介绍 3
1.AT89S51介绍 3
2.LM386介绍 3
三、硬件系统设计 4
（一）单片机控制电路 4
（二）键盘矩阵电路 4
（三）显示电路 5
（四）扬声器电路 7
（五）总电路图 8
四、软件系统设计 9
（一）系统总体功能的流程图 9
（二） 判断音阶子程序的流程图 10
（三）播放子程序的流程图 12
五、实物 13
（一）实物图 13
（二）原件清单 14
六、总结 16
参考文献 17
致谢 18
附录 19
一、引言
单片机是第四代电子计算机发展而来的大型集成电路。它具有性能好、体积小、价格低、性能稳定、速度快应用范围广等优点。单片机的广泛应用是社会进步的一大动力。因此，对于单片机的开发运用单片机的开发是我们社会发展进步的重要组成部分，也是我们高校学生的重要研究方向。
电子琴作为我们现代生活中常见的乐器，它是传统音乐与现代科技相结合的产物，通过音乐缓解我们的生活，是人类智慧的结晶。而单片机也渐渐在我们身边发展起来，成了生活中不可缺少的东西。单片机具有强大的控制功能和广泛的应用特性，所以成为我们生活中的重要元素。这次毕业论文的主要设计是以AT89S51单片机为核心控制电路与键盘矩阵电路、扩音器和显示电路组成的拥有16键的电子琴。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
这次的毕业论文主要讲述了如何通过AT89S51单片机来完成简易电子琴的制作，通过硬件和软件设计完成对简易单片机的制作。而简易电子琴的音阶则是利用单片机不同的频率来获得的，通过弹奏不同的单片机频率来产生不同的音阶从而获得我们想要的音乐。我们可以利用改变单片机的定时/计数器T0值来产生不同的方波频率信号，只要我们将所需要的音调与对应的方波平率信号的进行正确的转换就可以产生我们想要的音乐，这是我们这次毕业设计的主要内容，是比较简单易行的一种方法。
二、设计方案与硬件介绍
（一）设计方案
对于这次论文中简易电子琴的制作，一共有键盘矩阵电路、单片机控制电路、显示电路和扬声器电路四个部分组成，通过发挥各个电路的功能，从而成为一个完整的电子琴。具体如下图所示：
图1 电子琴框图
（二）硬件介绍
1.AT89S51介绍
AT89S51单片机是一个能耗低，性能好的CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可重复擦写1000次的Flash只读程序存储器。单片机AT89S51嵌入式控制应用程序具有成本效益的解决方案。AT89S51单片机具有以下的特点:40针，两个全双工串行通信端口,WDT电路、4 k字节闪存芯片项目，128字节数据的随机存取存储器(RAM)，通过这种方式我们就可以知道电路芯片时钟振荡器。AT89S51的单片机的功能非常符合我这次论文的设计。除此之外，AT89S51单片机设计和配置的振荡频率0赫兹而且软件也可以设置成为节能模式。而且这种芯片还拥有PLCC、PDIP和TQFP这三种封装模式，用这种方式来达到各种产品的需求。
主要功能特性
32个外部双向输入/输出（I/0）口；?????
可以兼容MCS51的指令系统；
全双工UART的中断口线；??
两个16位可编程计数器/定时；
128*8bit的内部RAM；?
时钟频 033 Mhz；
拥有三级加密位；?
2.LM386介绍
LM386特性：
（1）能耗比较低，能够使用外接电池进行工作；
（2）工作电压的范围比较广，4V12V或5V18V；
（3）外围元件比较少；
（4）电压增益可调动的范围，20200；
（5）失真度比较低。
LM386是一种集成音频功率放大器。它具有功耗低、电压增益可以调节,供电电压的范围也比较大,而且可以和外部组件相结合,还可以减少失真小的优点,广泛应用于录音机和收音机。LM386内部电路原理类似于通用集成运算放大器,它是我们生活中比较常见的三级放大器电路。
三、硬件系统设计
（一）单片机控制电路
本文的设计是基于AT89S51单片机作为控制核心，电路、键盘、音箱和显示器三个模块共同组成了一个简单的电子琴。复位电路和振荡器电路包括控制电路。在单片机控制电路中，我们采用无源晶体形式，用于产生单片机所需的时钟信号。作为补偿的时钟电路，它可以更容易地从振动，单片机控制电路，特别稳定的。
图2单片机控制电路
（二）键盘矩阵电路
在这次的毕业论文中我们使用的是生活中常用的非编码键盘：矩阵键盘：它的优点是反应速度比较快，按键的数量也比较多。通过I/O端口的高低电平的显示，我们就可以知道没有按键被按下。而一旦有按键被点击的时候，所有的输入端都是低电平，证明有按键被点击。同理可得，如果按键没有被按下，所有的输入端都是高电平。我们就是通过这种原理来判断案件是否被按下，然后运用整个电路执行相应的命令。
图3键盘矩阵电路
（三）显示电路
由若干个发光二极管组成，是一个“8”型的元件。数码管一般使用7段的数字，有时用小数点，半，1，2，3，4，5，6，8，10，等等。数码管的连接可以将其分为阳极和普通阴极两种基本类型。因为数码管的种类很多，所以它们的硬件电路的编程也不一样。最常使用的一个页面的动态显示。而动态驱动，是我们可以把每一个数码管的控制数码管端送过来。与输入/输出端口相比，动态和静态显示效果的影响，低能耗的优点。因此，本次毕业设计的应用是一个动态显示系统。但相比于静态显示的动态显示，处理器需要更少的时间和显示的优点，易于检测。
图4 数码管显示电路
（四）扬声器电路
此次我们采用的播放模块是由扩音器构成的，它音响效果不错，而且没有噪音，对驱动功率要求小，而且价格低廉，所以被受到广泛应用。我们这次使用的就是这款扩音器。
图5 扬声器电路
（五）总电路图
图6 电子琴总电路图
四、软件系统设计
（一）系统总体功能的流程图
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