基于单片机的简易电子琴制作课程设计.docx

1、基于单片机的简易电子琴制作课程设计目录1、设计名称 -32、选题依据 -33、设计目的 -34、设计任务指标 -3 （1）电子琴发音原理 -3（2）硬件电路结构设计 -4（3）软件设计： -5（4）设计程系 -75、设计的主要流程 -116、软硬件调试 -117、设计总结 -12一、设计名称：基于单片机的电子琴制作二、选题依据电子琴作为一种综合性乐器，已经被越来越多的人所接受和喜爱，电子琴的教学也以很快的速度在普及和发展。有音乐专家称，电子琴是艺术与现代电子技术融合的产物，是新时代乐器的骄子，是当前普及音乐教育、开发儿童智力最理想的乐器。它具有音准精确，容纳多种乐器音色，节奏功能丰富，易入门、

2、易学习，便于体教学等超越其他乐器的特点。电子琴的设计方法种类繁多，所需核心芯片不一，有单片机、LDQ852集成块、CPLD、FPGA等，但各种设计方法的实现方式及过程各有不同。单片机因其体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用，同时随着我国经济的飞速发展，单片机在越来越多的领域中得到了很好的应用。观察几年以来各家厂商的销售地区比重，可以发现中国大陆市场比重逐渐提升，而在国内单片机多应用于电话、Caller ID、玩具与LCD等产品，预计在未来，销货至大陆的比重仍将持续增加。在中国产品应用领域十分广泛，也与人民生活越来越密切。作为一名电子信息工程的学生来说，理解和掌握单片机的工作原理和使用技巧是必

3、备的技能。三、设计目的(1) 熟悉单片机芯片的结构和指令系统；（2）熟悉单片机的编程方法；（3）熟悉键盘的设计方法；（4）熟悉定时器/计数器的使用方法；（5）需要列出音阶与单片机定时器输出频率关系表格，再考虑某个键与发出的声音的频率关系四、设计任务指标：（1） 一个（44）的键盘，并将16个键设计成16个音；（2）按键时数码管可对应显示1f-0（低音到高音的显示）；（3）可弹奏想要表达的音乐；（4）该电子琴包含2首示例音乐，接通M1或M2即可播放示例音乐。五、设计的主要流程：（一）电子琴发音原理：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

4、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，我们就是利用单片机在P1.0脚上输出方波周期信号, 产生乐音。根据不同的按键, 调节T 1 的溢出时间, 可输出不同频率的乐音, 这样就做出了一台微型电子琴。每个乐音的音高(频率) 是固定的, 下表列出了一个8 度以及其上下共16 个音的音名、频率及定时器T 1 初值对照(设晶体频率为12MHz) 高中低音符与单片机定时/计数器的计数值关系表音符频率（HZ）简谱码（T值）音符频率（HZ）简谱码（T值）低1DO26263628# 4 FA#74064860#1DO#27763731中 5 SO78464898低2RE2946383

5、5# 5 SO#83164934#2 RE#31163928中 6 LA88064968低 3 M33064021# 693264994低 4 FA34964103中 7 SI98865030# 4 FA#37064185高 1 DO104665058低 5 SO39264260# 1 DO#110965085# 5 SO#41564331高 2 RE117565110低 6 LA44064400# 2 RE#124565134# 646664463高 3 M131865157低 7 SI49464524高 4 FA139765178中 1 DO52364580# 4 FA#148065198

6、# 1 DO#55464633高 5 SO156865217中 2 RE58764684# 5 SO#166165235# 2 RE#62264732高 6 LA176065252中 3 M65964777# 6186565268中 4 FA69864820高 7 SI196765283(二)硬件电路结构设计： 上图即为此次设计中的电子琴的硬件结构图，我们运用单片机的最小系统，用P1口的高四位和P3口的高四位作16按键接口，用P2口作数码管的接口，用P1.0作信号输出口。（三）软件设计：软件的设计符合模块化设计，主程序由初始化程序、播放程序、键盘扫描程序、按键处理程序（定时器1中断服务程序）和

7、延时去抖程序组成。 具体流程图如下：（1）主程系流程图。（2）键盘扫描程系流程图（3）音乐播放程系流程图（4）按键处理子程系流程图（四） 设计程序： ORG 0000HJMP START ;转初始化程序ORG 000BHCPL P1.0 ;取反P1.0MOV TH0,R2 MOV TL0,R3RETIORG 001BHINC 20hMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HRETIORG 0030HSTART:MOV P2,#00HMOV SP,#05FH ;设堆栈地址MOV TMOD,#11H ;启动定时器方式1SETB ET0 ;置定时器0溢出允午中断SETB EA ;开中断SET

8、B ET1 ; ;置定时器1溢出允午中断MOV 20h,#00H;下面是TEST检测程序(键盘扫描)TEST:CLR P1.7 ;送P1.7扫描字00H, 扫描第0列 JNB P3.6,RESET ;P3.6=0,转RESET JNB P3.5,BMUSIC ; P3.5=0,转BMUSIC JNB P3.7,B2MUSIC ;P3.7=0,转B2MUSICSETB P1.7 ;置P1.7为1CLR P1.6 ;对P1.6清零,扫描第1列 JNB P3.4,B1 ;P3.4=0,转B1 JNB P3.6,B5 JNB P3.5,B9 JNB P3.7,B13SETB P1.6 ;置P1.6为1

9、CLR P1.5 ;对P1.5清零, 扫描第2列 JNB P3.4,B2 ;P3.4=0,转B2 JNB P3.6,B6 JNB P3.5,B10 JNB P3.7,B14SETB P1.5 ;置P1.5为1CLR P1.4 ; 对P1.4清零, 扫描第3列 JNB P3.4,B3 ; P3.4=0,转B3 JNB P3.6,B7 JNB P3.5,B11 JNB P3.7,B15SETB P1.4 ; 置P1.4为1CLR P1.3 ; 对P1.3清零, 扫描第4列 JNB P3.4,B4 ; P3.4=0,转B4 JNB P3.6,B8 JNB P3.5,B12 JNB P3.7,B16S

10、ETB P1.3 ; 置P1.3为1JMP TEST ;跳转TEST,重新扫描;下面是跳转的子程序RESET:CLR P1.0 JMP TESTBMUSIC: ;示例音乐1MOV DPTR,#M1 JMP MUSICB2MUSIC:MOV DPTR,#M2 ;示例音乐2 JMP MUSICB1: MOV DPTR,#Y1 ;键1 JMP MUSICB2: MOV DPTR,#Y2 ;键2 JMP MUSICB3: MOV DPTR,#Y3 ;键3 JMP MUSICB4: MOV DPTR,#Y4 ;键4 JMP MUSICB5: MOV DPTR,#Y5 ;键5 JMP MUSICB6: M

11、OV DPTR,#Y6 ;键6 JMP MUSICB7: MOV DPTR,#Y7 ;键7 JMP MUSICB8: MOV DPTR,#Y8 ;键8 JMP MUSICB9: MOV DPTR,#Y9 ;键9 JMP MUSICB10: MOV DPTR,#Y10 ;键10 JMP MUSICB11: MOV DPTR,#Y11 ;键11 JMP MUSICB12: MOV DPTR,#Y12 ;键12 JMP MUSICB13: MOV DPTR,#Y13 ;键13 JMP MUSICB14: MOV DPTR,#Y14 ;键14 JMP MUSICB15: MOV DPTR,#Y15 ;

12、键15 JMP MUSICB16: MOV DPTR,#Y16 ;键16 JMP MUSIC;音乐模块子程序MUSIC: MOV 20h,#00H CLR A MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV R0,A INC DPTR CLR A MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV R1,A CJNE A,#00H,GO JMP JIE_SHU GO:CJNE A,#0FFH,GGO JMP ZAN_TING GGO:CJNE A,#0EEH,YY JMP TAN_ZOUYY: LCALL QYF MOV A,R1 SETB TR0 SETB TR1 MOV A,R1AM: MOV P2,

13、R0 CJNE A,20h,AM CLR TR0 CLR TR1 INC DPTR LJMP MUSIC JIE_SHU: ;结束音乐播放，停止发声 CLR P1.0 JMP TESTZAN_TING:SETB TR1 ;暂停音乐 MOV A,R1 MOV A,05H CLR P1.0AN: CJNE A,20h,AN CLR TR1 MOV 20h,#00H INC DPTR JMP MUSICTAN_ZOU:LCALL QYF ;弹奏音乐 SETB TR0 SETB TR1AAA: MOV P2,R0 MOV A,#0AH CJNE A,20h,AAA MOV 20h,#00H JNB P

14、3.5,AAA JNB P3.7,AAA CLR TR0 CLR TR1 JMP TESTQYF: ;音符PUSH DPH ;入栈保护 PUSH DPL MOV A,R0 DEC A MOV B,#02H MUL AB ;乘2倍处理 MOV DPTR,#YFC MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV R2,A MOV TH0,A INC DPTR MOV A,R0 DEC A MOV B,#02H MUL AB MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV R3,A MOV TH0,A POP DPL ;弹出指针 POP DPHRET;下面设置的为键盘16个键对应的16个频率，不同频率发出不

15、同的声音。YFC: DB 0FAH,15H, 0FAH,67H, 0FBH,04H, 0FBH,90HDB 0FCH,0CH, 0FCH,44H, 0FCH,0ACH, 0FDH,09H DB 0FDH,34H, 0FDH,82H, 0FDH,0C8H, 0FEH,06HDB 0FEH,22H, 0FEH,56H, 0FEH,85H, 0FEH,9AHY1: DB 01H,0EEHY2: DB 02H,0EEHY3: DB 03H,0EEHY4: DB 04H,0EEHY5: DB 05H,0EEHY6: DB 06H,0EEHY7: DB 07H,0EEHY8: DB 08H,0EEHY9:

16、 DB 09H,0EEHY10: DB 0AH,0EEHY11: DB 0BH,0EEHY12: DB 0CH,0EEHY13: DB 0DH,0EEHY14: DB 0EH,0EEHY15: DB 0FH,0EEHY16: DB 10H,0EEHM1: ;音乐歌谱音阶对应的频率 (自己编的歌曲) DB 08H,09H,0AH,0BH,0CH,0BH,0AH,09H,08H,09H,09H,0AH,0BH,0CH,0BH,0AHDB 09H,08H,09H,08H,07H,08H,09H,08H,09H,09H, 00 M2: ;音乐代码2，随意设置，体现M2功能。DB 08H,09H,05H

17、,05H,06H,05H,03H,05H,02H,08H,03H,05H,01H,05H,01H,06HDB 08H,05H,0AH,05H,08H,05H,09H,05H,08H,05H,09H,07H,06H,05H,06H,00H END六、软硬件调试 本设计中用到单片机开发板和keil软件加上相应的下载线，构成软硬件调试环境，支持对单片机的在线调试功能，这样就能方便快速地调试出相应的程系了。在KEIL跟PROTEUS上仿真调试取得了成功。达到了设计初的预期目标，单片机的功能符合要求，在通过不断的调试、纠错后，仿真顺利通过。 七、实验心得与设计总结： 本设计主要是通过对电子琴主体部分的电

18、路进行模仿设计，达到电子琴固有的基本功能，故叫简易电子琴。整个设计利用单片机定时器可发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同音调原理来设计。首先，利用一个44的键盘电路把我所需要发出声音的信号输入单片机；其次通过程序，定时器按设置的定时参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一次反转发出脉冲高电平，由于定时参数不同，就发出不同频率的脉冲，本设计中按键一次，就会调用一个延时程序，在延时后继续检测键盘，若此时又有键被按下，若被按下的仍为原键则声音不变，否则键盘会译出被按下的另一个键的音调。从而实现了一个简易电子琴的功能。通过软硬件的调试，确认此设计已经达到设计要求

19、，并可以稳定可靠运行。本次设计提出了用单片机为核心控制元件,设计一个简易的电子琴. 本方案以51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.根据使用者的操作随意弹奏想要表达的音乐。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。通过本次课程设计让我更充分掌握了单片机的接口、定时/计数与中断系统与及汇编语言的指令系统，编

20、程等。软件部分用到了protues进行硬件设计，用keil进行程系编译。在此要感谢我们的指导老师周老师对我们悉心的指导和帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样也不少。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献1 周美娟，肖来胜. 单片机技术及系统设计. 2007.2 潘晓利，陈学煌，刘永志. 基于MIDI模块的音乐发生器设计. 电子测量技术，2007（2）：108-110.3 李朝青. 单片机原理及接口技术M. 北京：北京航天航空大学出版色，2001. .