文档介绍：可演奏的电子琴
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。本系统是以51系列单片机AT89C51为主控制器,附有矩阵键盘、LED显示管、扬声器组成。系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。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:AT89C51,矩阵键盘,LED显示管,扬声器。
1 引言
目的和意义
单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物,属第四代电子计算机,它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。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。
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AT89S51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16个按键和扬声器。
本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析,并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图,主要芯片,各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。本系统是简易电子琴的设计,按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示当前按键,扬声器播放器对应的音符。通过设计本系统可了解单片机的基本功能。对单片机的了解有一个小的飞跃。
本系统主要研究内容
本系统设计制作一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计。
(1)键盘矩阵识别。即矩阵扫描,显示当前按键。
(2)不同频率音符播放。可以通过按键控制16种发音。
主要芯片简介
AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
    AT89S51具有如下特点:40个引脚(引脚图如图1-2所示),4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
2 系统分析
系统组成
本系统只要以51单片机为主控核心,与矩阵键盘、扬声器、LED显示管模块一起组合而成。具体如下:
系统工作原理
本系统扫描键盘矩阵、显示按键、扬声器发出对应音符。
4X4行列式键盘识别及显示原理如下:
组成键盘的按键有机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式多种,但不管什么形式,其作用都是一个使电路接通与断开的开关。目前微机系统中使用的键盘按其功能不同,通常可分为编码键盘和非编码键盘两种基本类型。
编码键盘:键盘本身带有实现接口主要功能所需的硬件电路。不仅能自动检测被按下的键,并完成去抖动、防串键等功能,而且能提供与被按键功能对应的键码(如ASCII码)送往CPU。所以,编码键盘接口简单、使用方便。但由于硬件电路较复杂,因而价格较贵。
非编码键盘:键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。有关按键的识别、键码的确定与输入、去抖动等功能均由软件完成。目前微机系统中,一般为了降低成本大多数采用非编码键盘。
键盘接口必须具有去抖动、防串键、按键识别和键码产生4个基本功能。
(1)去抖动:每个按键在按下或松开时,都会产生短时间的抖动