- --
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。
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，它已经融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AT89C51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，具有一定的实用和参考价值。
关键词：AT89C51单片机；数码管；电子琴
- . -word资料-
- --
目录
1 系统方案设计 ........................................................................ 1
1.1 设计指标....................................................................... 1 1.2 系统方案综述 ................................................................. 1 1.3 系统设计思路 ................................................................. 1 2 硬件设计 .............................................................................. 2
2.1 电路图 ......................................................................... 2 2.2 单片机AT89C51简介 ........................................................ 3 2.3 单片机的工作过程 ............................................................ 4 2.4 键盘电路....................................................................... 5 2.5 显示电路....................................................................... 6 2.6 声音电路....................................................................... 7 3 系统软件设计 ........................................................................ 8
3.1延时程序设计 .................................................................. 9 3.2定时器初始化及其中断函数 ................................................ 10 3.3示例音乐播放程序 .......................................................... 10 3.4单独按键中断处理函数 ..................................................... 11 4 实验结果与分析 .................................................................... 11
4.1 Proteus软件简介 ........................................................... 11 4.2仿真调试 ..................................................................... 13 5 设计心得 ............................................................................ 14 6 参考文献 ............................................................................ 15 附录 .................................................................................... 16
附录A 元件清单、器件识别与检测 ........................................... 16 附录B 程序源代码 .............................................................. 17
- . -word资料-
- --
1 系统方案设计
1.1 设计指标
① 设计一个简易的八音符电子琴，它可通过按键输入来控制音响。 ② 演奏时可以选择是手动演奏（由键盘输入）还是自动演奏已存曲目，并且在演奏完已存曲目后可自动复位。
1.2系统方案综述
从系统实现的功能上来看，电子琴的设计主要利用所给键盘的1,2,3,4,5,6,7,8八个键，能够发出八个不同的音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键再发出另外一种音调的声音。
从系统硬件结构上来看，我们主要使用到AT89C51单片机，复位电路以及开关等。将这些硬件电路有机的结合起来使之满足电子琴的实现硬件需要。
从音乐产生的原理方面来看，通过控制单片机的定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经放大驱动发出不同音乐的声音。用软件延时来控制发音时间的长短。把音乐的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，分别来控制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲持续时间。
因此，我们可以综合上述方案设计原理，从软件和硬件两部分进行有计划有步骤的分析和设计。
1.3 系统设计思路
当系统扫描到键盘上有键被按下，则快速检测是哪一个键被按下，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲输入到蜂鸣器后，就会发出相应的音调，如果在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启动
- . -word资料-
- --
中断系统，前面键的发音停止，转到后按得键的发音程序，发出后按的键的音调。这样，设计一个时钟方式的电路来产生11.0592MHZ的振荡频率产生时钟脉冲，一个按键电平复位电路对AT89C51单片机进行复位，8个开关分别从P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.4，P2.5，P2.6，P2.7输出，用于产生八个不同频率的音，一个扬声器电路，从P3.2连接一个开关播放已存曲目，从P3.3与扬声器之间连接一个上拉电阻和三极管，驱动扬声器响应，以此来设计硬件电路。总体框图如图1-1所示。
数码管 键盘矩阵
1-1 总体框图
扬声器 2 硬件设计
2.1 电路图
硬件电路图如图2-1所示。
- . -word资料-
- --
图2-1电路图
2.2 单片机AT89C51简介
AT89C51是51系列单片机的一个型号，它是STC公司生产的。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C51单片机可提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C51可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本AT89C51有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求 。其封装及引脚图如图2-2。
图2-2 单片机外封装及单片机引脚图
AT89C51具体介绍如下： ①主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源
- . -word资料-
基于51单片机的电子琴设计 - 图文
