数字电子琴说明书

单片机课程设计----数字电子琴设计单片机课程设计设计题目：数字电子琴姓名：王明海徐向前初晓峰学号：201156501317班级：机111-3班指导老师：陈素单片机课程设计----数字电子琴设计目录课设题目....................................................................................3【摘要】....................................................................................3一、引言....................................................................................41.1电子琴的设计背景..............................................................41.2电子琴的设计意义..............................................................41.3电子琴的设计目标..............................................................4二、方案的选择........................................................................52.1控制模块选择方案..............................................................52.2按键选择方案......................................................................5三、硬件设计及说明................................................................63.1系统组成及总体框图..........................................................63.2元件简介..............................................................................73.2.1MCS-5180C51.............................................................73.2.2LED数码管..................................................................93.3显示电路..............................................................................103.4各功能模块原理图.............................................................103.4.1MCS80C51模块电路原理图......................................103.4.2键盘扫描模块电路原理图.........................................113.4.3数码管显示模块电路原理图.....................................123.4.4音频处理模块电路原理图..........................................12单片机课程设计----数字电子琴设计四、软件设计...........................................................................134.1音乐相关知识.....................................................................134.2如何用单片机实现音频脉冲.............................................144.3系统总体流程图.................................................................16五、系统调试...........................................................................195.1硬件调试.............................................................................195.2软件调试.............................................................................19六、课程设计总结及心得体会...............................................20七、参考文献...........................................................................21附录1：元器件清单................................................................22附录2：主要电路原理图........................................................24附录3：程序清单....................................................................24汇编程序...................................................................24C语言程序................................................................35单片机课程设计----数字电子琴设计1课设题目：数字电子琴的设计【摘要】随着电子技术的发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣，电子技术与音乐的结合不断加深。由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。是一般家庭都能承受得了的经济投入，而且电子琴键盘操作直观易于掌握。这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普及率。电子琴使用简单。深受广大音乐爱好者推崇。作为电子专业的学生，掌握电子琴的制作是很好检验我们所学知识应用。它所包含的知识基本上覆盖我们的模拟电子技术基础、数字电子技术基础、EDA技术、电子线路、单片机基础以及接口技术课程的重要章节。虽然我们不能设计出很复杂的电子琴，主要是考虑到设备以及成本等一系列问题，因此我打算设计并制作一个简易的电子琴。采用集成电路设计，基于MCS-5180C51单片机设计一款简易的电子琴，采用4*4距阵键盘，鉴于传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k16”键演奏从低So到高DO等16个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。特点是设计思路简单、清晰，成本低。单片机课程设计----数字电子琴设计2【关键词】单片机电子琴80C51一、引言1.1电子琴的设计背景随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。鉴于传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k16”键演奏从低So到高DO等16个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。1.2电子琴的设计意义该设计具有以下优点：(1)可以随意弹奏想要表达的音乐。(2)制作简单，成本低。（3）比传统电子琴功能更完善。1.3电子琴的设计目标由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下：1、经济可行性：所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于课单片机课程设计----数字电子琴设计3程设计是提高我们的动手能力以及资金有限。因此在经济上必须能够承受，比较理想化的对于我们课程设计来说是不可行的。通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。2、技术可行性：技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成课程设计的主要问题，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。综上所述，本系统设计目标已经明确，在经济与技术上均可行，因此本系统的开发是完全可行的。二、方案的选择2.1控制模块选择方案采用80C51单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到4K，使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。2.2按键选择方案传统电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低SO到高DO等11音。该设计有16个按钮矩阵，设计成16个音，可以实现音阶在低音4---高音5之间。比传统音阶范围大，弹奏效果好。三、硬件设计及说明3.1系统组成及总体框图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，单片机课程设计----数字电子琴设计4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。图3-1系统结构图3.2元件简介3.2.1MCS-5180C5180C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CMP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插按键单片机80C51`扬声器LED显示电路音频功放电路单片机课程设计----数字电子琴设计5式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。Vss(20脚):接地VCC（40脚）:主电源+5VXTAL1（19脚）:接外部晶体的一端。在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该端引脚必单片机课程