文档介绍：河南职业技术学院
毕业设计(论文)
题目基于单片机的简单电子琴设计
系(分院) 机械电子工程系
学生姓名
学号
专业名称电子信息工程
指导教师
2012 年 03 月 01 日
基于单片机的简单电子琴设计
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。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:单片机电子琴 AT89S52
系统硬件设计及说明

硬件设计的任务是根据总体设计要求,在选择的机型的基础上,具体确定系统中所要使用的元器件,设计出系统的原理框图、电路原理图。
该设计要实现一种由单片机控制的电子琴,单片机工作于12MHZ时钟频率,使用其定时/计数器T0,工作模式为1,改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘,用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏,音乐发生器会根据用户的弹奏,通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的,所以节拍由用户掌握,不由程序控制。用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐,因为它没有足够的驱动能力,这就需要音频功率放大电路。
本例使用国家半导体公司的低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。
键盘扫描
AT89S52
LED灯光显示
扬声器播放音乐
电源部分

系统结构图

本次毕业设计的显示电路采用LED数码管显示,由于 LED是属于电流控制器件,使用时必须加限流电阻。通过单片机查表得出数码管显示编码,传送给数码管显示,以此来实现按键与显示程序的一致性。
二、系统软件设计

乐音听起来有的高,有的低,这就叫音高,音高是由发音物体振动频率的高低决定的,频率高声音就高,频率低,声音就低,不同音调的乐音是用C、D、E、F、G、A、B表示的,这7个字母就是乐音的音名,它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,这是唱曲时乐音的发音,所以叫唱名。
音持续时间的长短即时值,一般用拍数表示,休止符表示暂停发音。
一首音乐是由许多不同的音符组成的,而每个音符对应着不同的频率,这样就可以利用不同频率的组合,加以与拍数对应的延时,构成音乐。

除了音符以外,节拍也是音乐的关键组成部分。
节拍实际上就是音持续时间的长短,在单片机系统中可以用延时来实现,如果1/,,只要知道1/4拍的延时时间,其余的节拍延时时间就是它的陪数。如果单片机要自己播放音乐,那么必须在程序设计中考虑到节拍的设置,由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的,所以节拍由用户掌握,不由程序控制。对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。音乐的音拍,一个节拍为单位(C调)具体如下表:
表2-1 音乐节拍表
曲调值
DELAY
曲调值
DELAY
调4/4
125ms
调4/4
62ms
调3/4
187ms
调3/4
94ms
调2/4
250ms
调2/4
125ms

了解音乐的一些基本知识后可知,产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐,对于单片机而言,产生不同频率有脉冲非常方便,可以利用它的定时/计数器来产生这样的方波频率信号,因此,需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率,以及单片机定时计数的关系。
在本实验中,单片机工作于12MHZ时钟频率,使用其定时/计数器T0,工作模式为1,改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号,在此情况下,C调的各音符频率与计数值T的对照如下表:
表2-2 音符频率与计数值T的对照表
音符
频率(HZ)
计数值(T值)
音符
频率(HZ)
计数值(T值)
低1DO
262
63628
#4FA#
740
64860
#1DO#
277
63737
中5SO
784
64898
低2RE
294
63835
#5SO#
831
94934
#2RE#
311
63928
中6LA
880
64968