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单片机课程设计 课题：基于单片机的电子琴制作 专业班级 电信 （2）班 组员 杨志福 洪参亮 张桂榕 许锐敏 魏温龙 完成日期5月14号 总体方案 1系统设计要求 本系统分为两个部分，一个是音乐播放，另一个就是电子琴弹奏。 关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在我自己定义的表中。具体要求如下： 1.要求达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲。  2.用键盘作出电子琴的按键，每键代表一个音符。 3.各音符按一定的顺序排列，必须符合电子琴的按键排列顺序。 4.固定音乐播放有按键控制：“播放”、“弹奏/停止”。 5.弹奏电子琴时能播放出准确的声音，不弹奏时可以播放内置音乐。 2 电子琴系统的组成 单片机因体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用。AT89C51单片机设计微型电子琴的方法，仅需AT89C51最小系统，扩展一组矩阵键盘，再接一组发光二极管用来指示电子琴的工作状态。 本系统分为两个部分，一个是音乐另一个就是电子琴。 音乐部分：电子琴部分：实际上就是把每个按键所对应的值经过处理后发给单片机，再在单片机内把数字当作指针指向所对应的音符 图3-1 带存储的电子琴框图 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P0口的高四位和P0口的低四位作4X4矩阵式按键的接口，用P2口作数码管的接口，用P3.7作信号输出口。 4 硬件设计图 利用PROTEUS仿真设计的硬件电路图 图中的矩阵键盘，从上到下，从左到右，依次为键盘的0-15，在数码管上显示时顺序为0-9和A-F，在按功能键时，图上的两个指示灯会根据功能的不同实现亮/灭状态的切换。在播放内置音乐时，指示灯在一定程度上能指示出曲目的音符。 软件设计 4.1 整体程序处理流程图 图4-1 整体程序处理流程图 在电子琴开始工作时，系统默认电子琴处于弹奏状态，歌曲选择功能键的目的是赋予矩阵键盘第二功能，即对系统内置的歌曲进行选择，在放歌时能且只能通过弹奏/停止键来结束放歌，选歌时必须先按下歌曲选择功能键，在通过矩阵键盘来选择和切换曲目。 4.2 I/O并行口直接驱动LED显示 把“AT89C51”区域中的P2.0/A8－P2.7/A15端口用8芯排线连接到一位数码管的a－h端口上；要求：P2.0/A8与a相连，P2.1/A9与b相连，P2.2/A10与c相连，……，P2.7/A15与h相连。 表1 字形码表及对应的音符 1 0x3f 低 5 SO 9 0x7f 中 6 LA 2 0x06 低 6 LA A 0x6f 中 7 SI 3 0x5b 低 7 SI b 0x77 高 1 DO 4 0x4f 中 1 DO C 0x7c 高 2 RE 5 0x66 中 2 RE D 0x39 高 3 M 6 0x6d 中 3 M E 0x5e 高 4 FA 7 0x7d 中 4 FA F 0x79 高 5 SO 8 0x07 中 5 SO 0 0x71 高 6 LA 在本设计中，数码管的显示通过 P2=DSY_CODE[k] 这句语言来查表并输出，实现音符的显示。 4.3 音乐播放设计 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。 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P3.7反相，然后重复计时再反相。就可在P3.7引脚上得到此频率的脉冲。 利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）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是： 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。 其计数初值T的求法如下： T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr 例