基于单片机的简易电子琴设计Word下载.doc
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2.1.1硬件板上的系统连线设计 9
2.1.2程序设计内容 10
2.1.3I/O并行口直接驱动LED显示 11
2.2音乐产生的方法 12
2.2.1原理 12
2.2.2程序框图 13
3.总结与展望 14
3.1全文总结 14
3.2研究展望...............................................................14
结束语 15
参考文献 16
致谢 17
个人简历..................................................................18
附录 19
I
摘要
随着社会的发展进步，音乐逐渐成为我们生活中很重要的一部分，有人曾说喜欢音乐的人不会向恶。
我们都会抽空欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。
本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。
我们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。
电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。
它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。
本文的主要内容是用AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。
以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。
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：
AT89S51单片机音色节拍器自动放音
ABSTRACT
Withthedevelopmentandprogressofsociety,musichasbecomeanimportantpartoflife,itwassaidthatpeopledonotlikethemusictotheevil.Wewillfindtimetoenjoytheworldmusic,asthebaptismofthespirit.Thisthesisdevelopedasimplemicrocontroller-basedelectronickeyboard.
Electronicorganisamodernelectronicmusictechnologyandtheproductisanewtypeofkeyboardinstruments.Itmodernmusicplayedanimportantroleinsinglechipisapowerfulcontrolfunctionsandflexibleprogrammingcharacteristics,Ithasconvergedwithmodernpeople'
slives,becomeanirreplaceablepart.ThemaincontentisAT89C51controlofthecorecomponents,Designofanelectronicorgan,singlechipasahosttothecore,withthekeyboard,speakersandothercoremodulesmaincontrolmodule,inthemaincontrolmodulehas16keysandspeakers.Stabilityofthesystem,itsadvantagesaresimplehardwarecircuits,softwarefunctions,controlsystemreliability,highcostperformanceandhavecertainpracticalandreferencevalue.
Keywords:
singlechip
MCUkeyboard
speaker
electronicorgan
引言
单片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。
它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。
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。
电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。
本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。
利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。
并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。
一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。
1方案论证
1.1原理图
图1-1
电子琴电路图
Figure1-1Keyboardcircuitdiagram
1.2系统板硬件连线
系统板硬件连线如图1-1所示，发生模块，键盘模块，及LED显示模块连接如下
1.把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPKIN端口上；
2.把“单片机系统”区域中的P3.0－P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1－C4 R1－R4端口上；
3.把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；
要求：
P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。
1.3主要芯片简介
1.3.1AT89S51简介
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：
40个引脚（引脚图如图1-2所示），4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
图1-2管脚图
Figure1-2pinmap
1.3.1.1主要功能特性
·
兼容MCS-51指令系统
32个双向I/O口
2个16位可编程定时/计数器
全双工UART串行中断口线
2个外部中断源
中断唤醒省电模式
看门狗（WDT）电路
灵活的ISP字节和分页编程
4k可反复擦写ISPFlashROM
4.5-5.5V工作电压
时钟频率0-33MHz
128*8bit内部RAM
低功耗空闲和省电模式
3级加密位
软件设置空闲和省电功能
双数据寄存器指针
1.3.2LM386
1.3.2.1LM386内部电路
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。
LM386特性：
静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电；
工作电压范围宽，4V-12V或5V-18V；
外围元件少；
电压增益可调，20-200；
低失真度。
LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。
图1-3
LM386内部电路原理图
Fig1-3LM386internalcircuitdiagram
LM386内部电路原理图如图1-3所示。
与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路.
第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；
T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；
T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。
使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益
第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。
第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。
二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。
引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。
电路由单电源供电，故为OTL电路。
输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。
电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。
图2.3音频放大器电路
Figure2.3audioamplifiercircuit
1.3.3LED数码管
图1-4
7段数码管
Figure1-47segmentdigitaltube
数码管（如图1-4所示）使用条件：
a、段及小数点上加限流电阻
b、使用电压：
段：
根据发光颜色决定；
小数点：
根据发光颜色决定
c、使用电流：
静态：
总电流80mA（每段10mA）；
动态：
平均电流4-5mA峰值电
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