单片机方案设计书1电子琴.docVIP

摘 要 随着现代电子技术的发展，涌现出了很多电子产物，其中电子琴就是其一，本报告设计一个基于单片机的简易电子琴。电子琴作为科技与音乐的产物，在信息化与电子化的时代，为音乐的大众化做出了不可磨灭的贡献，现在歌曲的制作，很多都需要电子琴来完成，因此它在现代音乐扮演着重要的角色。 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AT89S52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8个按键，和一个复位按键本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，程序简单易懂，控制系统可靠，性价比较高等，因此具有一定的实用和参考价值。 关键词：电子琴、键盘、频率 目 录 摘 要 I 引 言 1 一 方案选取 2 二 原理及结构 3 2.1设计简单原理介绍 3 2.2设计结构图 3 2.3单片机的外部引脚简要说明 4 三 硬件设计 6 3.1时钟电路模块 6 3.2音频放大模块 6 3.3键盘控制模块 7 四 软件设计 8 4.1 下位机软件流程 8 4.2上位机软件 9 五 复位电路的论证和分析 11 总 结 13 致 谢 13 参考文献 14 附 录 15 引 言 单片机作为微型计算机的一个很重要的分支，自问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，因此应用广泛，发展迅速。相对而言，单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，并且价格低廉、可靠性高、灵活性好，开发较为容易。目前，在我国，单片机已经广泛地用于智能仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。 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。在电子音乐领域，自从20世纪末期MIDI（乐器数字化接口）推出和逐步规范化后，各种乐器及众多数码音视频产品中采用MIDI技术已逐渐成为一种潮流。但是当前各厂商的电子琴产品通常使用自己设计的专用音源，并且软硬件均不对外公开，阻碍了MIDI技术的交流。作者在开发基于MIDI模块的音乐发生器的过程中，进行了用单片机控制通用MIDI音源模块的相关功能制作电子琴的实践，制作出具有8个按键的 MIDI电子琴，该琴支持单音和复音弹奏，单片机以标准的MIDI波特率传送信息，通过串口连接，从而获得优美的乐音时器（如T0）控制，在P1脚上输出方波周期信号，产生乐音。根据不同的按键，调节T0的溢出时间，可输出不同频率的乐音，单片机因其体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用。本介绍用51单片机设计微型电子琴的方法，仅需51最小系统，扩展一组小键盘，再加一音频小功放，输出到扬声器。这样就做出了一台微型电子琴。 若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。 利用8051的内部定时器使其工作计数器模式1下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令计数器计时956μs/1μs＝956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。 计数脉冲值与频率的关系式如下： N＝fi÷2÷fr 式中，N是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12MHz时，其频率为1MHz）；fr是想要产生的频率。 表2.1频率与音符对照表 音符 中 DO 中 RE 中 MI 中 FA 中 SO 中 LA 中 SI 高 DO 频率 523 587 659 698 784 880 988 1046 初值 64580 64684 64777 64820 64898 64968 65030 65058 2.2设计结构图 8051单片机根据不同的琴键产生不同的乐曲音符，并经过信号放大，由喇叭放出。系统整体方案如图所示： 图2.1系统原理框图 2.3单片机的外部引脚简要说明 此次设计应用的单片机为8051，设计中主要应用了它的P0口、复位RST口、片选口、外接晶振引脚和P1.0口，单片机8051的外部引脚配置如图3.2所示: 图2.2 51系列的外部引脚配置 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，