基于单片机的音乐电子琴设计(附件)【字数：12385】
摘 要音乐电子琴的出现可以追溯到几百年前，随着科技的发展，其生产技术已趋于成熟，目前微型电子琴具有非常广阔的应用前景，这类电子琴功能齐全，成本低廉深受大众喜爱。国内对电子琴的设计研究越来越多，设计者从不同的角度进行控制方案的选择设计，本次设计出发点是设计一个可以通过按键弹奏出歌曲并实时显示音阶的电子琴，设计过程中，力求采用成熟技术，保证系统的稳定性。本次设计以STC89C52单片机为核心，采用单片机控制定时/计数器T0产生方波频率信号，各个频率信号分别对应不同的音阶，由相应的按键控制，通过键盘模块，可以随意弹奏音乐，并通过扬声器播放弹奏的音乐。本设计综合运用了硬件和软件，用程序语言来实现对乐曲的发生所必需明确的音符和节拍,可以用它来实现乐曲的弹奏和播放。
Key words：Music Electronic organ；Singlechip computer；Keyboard scan 目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2课题研究的目的和意义 2
1.3国内研究概况 2
1.4论文章节安排 3
第二章 硬件系统设计 4
2.1 STC89C52单片机概述 4
2.1.1晶振电路 7
2.1.2复位电路 8
2.1.3时钟频率 9
2.2按键电路模块 9
2.3音频处理模块 10
2.4数码管显示模块 12
2.5音阶实现设计原理 13
2.6系统总原理图 15
第三章 系统软件设计 17
3.1系统主程序实现 17
3.2音乐节拍的实现 19
3.3音频处理模块程序实现 19
3.4键盘扫描按键程序实现 20
3.5本章小结 21
第四章 系统调试部分 22
4.1系统调试 22
4.2功能及性能测试 22
4.3调试结果 23
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A 29
第一章 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.1研究背景
如今电子信息技术越来越发达，嵌入式技术也随之越来越好，并且在很多领域内都得到了运用。在家庭电器、计算机、工业控制、基础设施、移动通信、军工、人工智能等等各个领域，都可以看到嵌入式技术的身影。随着高新技术的飞速发展，第四次工业革命即将到来，我国也将要走进“中国制造2025”，嵌入式设备作为电子技术皇冠上的明珠，也将越发闪耀。嵌入式系统的开发，是将程序下载到硬件中进行驱动，在新时代的要求下，嵌入式技术无论是在软件还是硬件方面都必须精益求精。
电子琴，电子乐器的一种，类属于键盘乐器，因样式与风琴类似，又被称为“电子风琴”。上个世纪，美国籍发明家Cahill制造了这个约200吨重的“怪物”，随后在越来越小型化的道路上一去不复返，也就越来越受到大众的喜爱。电子琴中的“红人”还当属哈蒙德风琴，最为厉害之处就是可以模仿各种乐器的声音，当然这跟其多套键盘的构造是分不开的。上个世纪六十年代以后，晶体管的出现渐渐取代了电子管的地位，世界也进入了晶体管的时代。电子琴也搭上了晶体管发展的快车，成为受惠的一员，当然，这也离不开集成电路技术的发展，电子琴在日趋小型化的道路上一骑绝尘。其功能也是越来越齐全。其工作原理如下：固体电路进行传导，电子振荡器是主要的发音部件，将电子音源产生的波型经频谱合成及滤波电路形成多种不同音色，音型电路负责将音色输出成为不用的效果。
电子琴并非有统一的结构，一排键、双排键、三排键等等都在许可范围内，几种琴之间的音色当然也是不一样的，各有各的特色。生活中常见的就是双排键，乐队中也经常使用。电子琴的谱子跟钢琴的谱子是一致的，有一定演奏基础的上手就会很快。电子琴声音优美、技巧灵活、音域宽广，可以达到各个层次力度的要求，满足乐队对于各个声部的需求。当然，我们必须承认其也存在着一定的额缺陷：和声及旋律太协和、简便，音量上几乎没有什么变化。在进行模仿管弦乐的时候，音色的失真也是不可避免的，而且情况也很严重，因此，电子琴想要从根本上取代其他乐器基本上是不可能。
音乐领域与现代科技技术结合的产物中最杰出的代表莫过于电子琴，小小的电子琴中便浓缩了现代文明与古典文化的数千年的历史。作为一种全新的键盘类乐器，使得音乐工作者在教室内进行音乐基础知识教学的时候收获颇丰，不仅如此，一台小小的电子琴，就能实现电子音乐、现代音乐、电脑音乐在同一堂课上教学的达成，当今音乐领域中的地位是谁也无法取代的。其与大众的日常生活联系的紧密程度难以想象。
最近几年，各个行业、领域都充分享受到了基于大规模集成电路的单片机设计带来的实惠，尤其是工业、农业、商业，发展更新速度让人应接不暇。单片机技术可以在自动控制行业，尤其是仪器仪表、数据采集、家用电器上面的广泛应用，与其天生的优势是离不开的，功能齐全、小巧玲珑，能耗低，稳定可靠等都让其稳居宝座。在设计系统的过程中，所有的操作都需要围绕单片机来进行，首先需要对于硬件的需求进行充分的了解，而后再去设计相应的软件，这才是有效提高电子电路设计质量的根本途径。轻便小巧的电子产品在嵌入式产品中的地位越来越高。研发人员的努力方向基本上都放在外形、设计、开发、附加功能和试用等方面上，并在此基础上进行了很多的实践工作。因此这类产品体积小，轻便，可以随身携带，且价格亲民，但其功耗很大。因此，高级设计的重点不能仅仅专注于传统的性能，也要看到降低功耗的重要性。本设计从硬件和软件设计两个方面着手，在保证音乐电子琴正常运行的同时，降低其运行频率和功耗。
科技发展象征着社会进步，同时也为音乐的发展作出了贡献。音乐电子琴作为科技产品，是音乐史上极具颠覆性的媒体。音乐电子琴技术的进步，使得成本降低、性能更强、外观也越来越好，使其受到不同层次消费者的亲睐，满足了不同消费者的需求。
1.2课题研究的目的和意义
嵌入式系统与MCU发展的有机结合已经在家庭电器、计算机、工业控制、基础设施、移动通信、军工、人工智能等领域中得到大量的运用。本次音乐电子琴的设计也是基于这样的有机结合，体现其灵活性。
家庭收入年年升高，儿童所拥有的玩具数量也在连年增加，这是一个广阔的市场，对于电子琴玩具也是同样如此。单片机技术现如今已经非常成熟，基于此，再加上软件和硬件技术的有效结合可以实现你可以想到的电子琴的所有的相关功能；微型化自不必说，音乐转盘，音乐童车，玩具琴等等也都不在话下，市场上也已经出现了相关的产品，其附加的功能依然呈现一个增加的趋势。键盘上的“KEY1”到“KEY16”键对应的是从低“so”到高“do”的16个音，然后去演奏各种歌曲。音乐电子琴是集成电路发展的典型代表，经过长时间的发展，各种功能、各种外形的音乐电子琴令人眼花缭乱，但是静下心来思考下，商品的根本属性就是为顾客服务，在这点上，它做的并不完美，一些中看不中用的元素抹杀了其良好的服务性能，这就是常提到的设计缺陷。
Key words：Music Electronic organ；Singlechip computer；Keyboard scan 目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2课题研究的目的和意义 2
1.3国内研究概况 2
1.4论文章节安排 3
第二章 硬件系统设计 4
2.1 STC89C52单片机概述 4
2.1.1晶振电路 7
2.1.2复位电路 8
2.1.3时钟频率 9
2.2按键电路模块 9
2.3音频处理模块 10
2.4数码管显示模块 12
2.5音阶实现设计原理 13
2.6系统总原理图 15
第三章 系统软件设计 17
3.1系统主程序实现 17
3.2音乐节拍的实现 19
3.3音频处理模块程序实现 19
3.4键盘扫描按键程序实现 20
3.5本章小结 21
第四章 系统调试部分 22
4.1系统调试 22
4.2功能及性能测试 22
4.3调试结果 23
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A 29
第一章 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.1研究背景
如今电子信息技术越来越发达，嵌入式技术也随之越来越好，并且在很多领域内都得到了运用。在家庭电器、计算机、工业控制、基础设施、移动通信、军工、人工智能等等各个领域，都可以看到嵌入式技术的身影。随着高新技术的飞速发展，第四次工业革命即将到来，我国也将要走进“中国制造2025”，嵌入式设备作为电子技术皇冠上的明珠，也将越发闪耀。嵌入式系统的开发，是将程序下载到硬件中进行驱动，在新时代的要求下，嵌入式技术无论是在软件还是硬件方面都必须精益求精。
电子琴，电子乐器的一种，类属于键盘乐器，因样式与风琴类似，又被称为“电子风琴”。上个世纪，美国籍发明家Cahill制造了这个约200吨重的“怪物”，随后在越来越小型化的道路上一去不复返，也就越来越受到大众的喜爱。电子琴中的“红人”还当属哈蒙德风琴，最为厉害之处就是可以模仿各种乐器的声音，当然这跟其多套键盘的构造是分不开的。上个世纪六十年代以后，晶体管的出现渐渐取代了电子管的地位，世界也进入了晶体管的时代。电子琴也搭上了晶体管发展的快车，成为受惠的一员，当然，这也离不开集成电路技术的发展，电子琴在日趋小型化的道路上一骑绝尘。其功能也是越来越齐全。其工作原理如下：固体电路进行传导，电子振荡器是主要的发音部件，将电子音源产生的波型经频谱合成及滤波电路形成多种不同音色，音型电路负责将音色输出成为不用的效果。
电子琴并非有统一的结构，一排键、双排键、三排键等等都在许可范围内，几种琴之间的音色当然也是不一样的，各有各的特色。生活中常见的就是双排键，乐队中也经常使用。电子琴的谱子跟钢琴的谱子是一致的，有一定演奏基础的上手就会很快。电子琴声音优美、技巧灵活、音域宽广，可以达到各个层次力度的要求，满足乐队对于各个声部的需求。当然，我们必须承认其也存在着一定的额缺陷：和声及旋律太协和、简便，音量上几乎没有什么变化。在进行模仿管弦乐的时候，音色的失真也是不可避免的，而且情况也很严重，因此，电子琴想要从根本上取代其他乐器基本上是不可能。
音乐领域与现代科技技术结合的产物中最杰出的代表莫过于电子琴，小小的电子琴中便浓缩了现代文明与古典文化的数千年的历史。作为一种全新的键盘类乐器，使得音乐工作者在教室内进行音乐基础知识教学的时候收获颇丰，不仅如此，一台小小的电子琴，就能实现电子音乐、现代音乐、电脑音乐在同一堂课上教学的达成，当今音乐领域中的地位是谁也无法取代的。其与大众的日常生活联系的紧密程度难以想象。
最近几年，各个行业、领域都充分享受到了基于大规模集成电路的单片机设计带来的实惠，尤其是工业、农业、商业，发展更新速度让人应接不暇。单片机技术可以在自动控制行业，尤其是仪器仪表、数据采集、家用电器上面的广泛应用，与其天生的优势是离不开的，功能齐全、小巧玲珑，能耗低，稳定可靠等都让其稳居宝座。在设计系统的过程中，所有的操作都需要围绕单片机来进行，首先需要对于硬件的需求进行充分的了解，而后再去设计相应的软件，这才是有效提高电子电路设计质量的根本途径。轻便小巧的电子产品在嵌入式产品中的地位越来越高。研发人员的努力方向基本上都放在外形、设计、开发、附加功能和试用等方面上，并在此基础上进行了很多的实践工作。因此这类产品体积小，轻便，可以随身携带，且价格亲民，但其功耗很大。因此，高级设计的重点不能仅仅专注于传统的性能，也要看到降低功耗的重要性。本设计从硬件和软件设计两个方面着手，在保证音乐电子琴正常运行的同时，降低其运行频率和功耗。
科技发展象征着社会进步，同时也为音乐的发展作出了贡献。音乐电子琴作为科技产品，是音乐史上极具颠覆性的媒体。音乐电子琴技术的进步，使得成本降低、性能更强、外观也越来越好，使其受到不同层次消费者的亲睐，满足了不同消费者的需求。
1.2课题研究的目的和意义
嵌入式系统与MCU发展的有机结合已经在家庭电器、计算机、工业控制、基础设施、移动通信、军工、人工智能等领域中得到大量的运用。本次音乐电子琴的设计也是基于这样的有机结合，体现其灵活性。
家庭收入年年升高，儿童所拥有的玩具数量也在连年增加，这是一个广阔的市场，对于电子琴玩具也是同样如此。单片机技术现如今已经非常成熟，基于此，再加上软件和硬件技术的有效结合可以实现你可以想到的电子琴的所有的相关功能；微型化自不必说，音乐转盘，音乐童车，玩具琴等等也都不在话下，市场上也已经出现了相关的产品，其附加的功能依然呈现一个增加的趋势。键盘上的“KEY1”到“KEY16”键对应的是从低“so”到高“do”的16个音，然后去演奏各种歌曲。音乐电子琴是集成电路发展的典型代表，经过长时间的发展，各种功能、各种外形的音乐电子琴令人眼花缭乱，但是静下心来思考下，商品的根本属性就是为顾客服务，在这点上，它做的并不完美，一些中看不中用的元素抹杀了其良好的服务性能，这就是常提到的设计缺陷。
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