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本科毕业设计(论文)开题报告题目：基于单片机的电子琴及音乐播放器的设计课题类型：设计实验研究□论文□学生姓名：孙浩学号：3070201411专业班级：自动化074班学院：电气工程学院指导教师：杨元园开题时间：2011年3月2011年3月9日一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值）本次设计的主要内容是设计一种多功能电子琴，是集电子琴和音乐播放器于一体的新型电子琴。它是以AT89S52单片机为核心，并辅有一些外围器件，采用汇编语言编写程序，实现多功能音乐播放，歌曲自动循环播放和使用琴键自编曲目功能。此外，彩灯显示歌曲节奏，按键跳转到喜爱曲目，液晶显示当前播英文曲目。目前流行的MP3,MP4播放器的音质相当好。但略感遗憾的是除了选择歌曲和显示歌名外，绝大部分播放器没有诸如随意弹奏乐曲、乐曲节奏跳动显示等功能。正是基于音乐播放器的多功能出发，提出这种电子琴和音乐播放器的设计方案。之所以以单片机电子琴和音乐播放器为选题，目的在于从日常生活能接触到的细微处着手，通过理论与实践的结合，更明确自己的所学所用，也在实践中发现理论的不足，对目前日益广泛应用的单片机有了更加理性化和感性化的认识，使理论和实践相得益彰。单片机技术发展非常快，所以目前的产品都致力于在功能全面、技术先进、操作简便、安全可靠、价格合理等方面进行仔细研究，精心设计；及时掌握最新的单片机技术，在条件允许的情况下，尽可能地利用最新的单片机技术来研制其应用系统，再利用单片机体积小、价格低、功能强等特点，以保证所设计的产品在未来的一段时间内仍具生命力。单片机电子琴只和音乐播放器是单片机应用的一个点，由点及面，希望可以更好的了解和应用单片机技术。通过单片机电子琴和音乐播放器这个选题，更深层次的了解了单片机技术，以前只是有理论，实践的机会不是很多，在作单片机电子琴这个选题的过程中，更加熟练的掌握了一些单片机芯片的应用，也解决了很多以前理论和实践脱节的问题，可谓对单片机的认识有了一个小的飞跃。二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述）单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛，在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。目前单片机已用于工业控制、机电一体化设备、仪器仪表、信号处理、现代兵器、交通能源、商用设备、医疗设备及家用电器等各个领域，随着单片机性能的不断提高，它的应用将会更加广泛。随着社会的进步，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。电子琴及其音乐播放器是自弹音乐和播放储存音乐为一体。我们对于电子琴如何实现其功能，如音乐选择、声音强弱控制、自动放音功能等等也很好奇。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。它在现代音乐扮演者重要的角色。随着发展我们对电子琴的要求越来越高，而随之诞生的便是电子琴与音乐播放器集一体的新型电子琴。三、毕业设计（论文）研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）整个硬件电路是由中心控制、播放、选曲、显示、电子琴和彩灯等模块组成。该硬件系统框图如图1所示。中心控制模块AT89S52播放模块彩灯模块8按键电子琴模块液晶显示模块5首音乐的选择按钮自弹音乐和歌曲自动播放转换按钮图1硬件系统设计框图1中心模块及各个模块的设计1．1中心控制模块目前应用较为流行的单片机有AVR和51单片机。从系统设计的功能需求及成本考虑，51单片机性价比更高，AT89S52是拥有2个外部中断，2个16位定时器，2个可编程串行UART的单片机。中心控制模块采用AT89S52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。1．2播放模块播放模块是由8550NPN三极管和电磁蜂鸣器组成。AT89S52输出高电平控制信号,启动8550NPN三极管使信号放大，从而启动电磁蜂鸣器。与LM386和喇叭的组合相比较，该播放模块存在一定噪声，音响效果较差。但由于所需驱动功率较小，驱动器件要求不高，并能降低设计成本。因此，必须选用8550NPN三极管和电磁蜂鸣器则能满足系统要求。1．3显示模块常见的基于单片机设计的音乐播放器基本不能显示歌曲。该音乐播放系统设计上增加液晶显示器，可为使用者提供曲目信息。由于LED数码管只能显示数字而无法显示其他中英文字符，并对成本及功能考虑，因此从设计的成本及功能的角度考虑，采用LCD—1602显示模块，它可以显示每首曲目的英文名字。1．4电子琴模块电子琴设有8个按键，其中7个作为音符输入，另外1个作为模式转换按键，实现用户自弹作曲。7个按键分别代表7个音符，包括中音段的全部音符。通过软硬件设计，模式转换按键触发外部中断，中断使程序跳转，实现模式转换，启动电子琴。然后通过查询电子琴所按下的按键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序人口，实现自编歌曲。当需要取消电子琴编曲功能时，再次按下模式转换按键引起外部中断．即可退出电子琴功能而返回到原来音乐播放处。2软件程序设计系统初始化后，进入默认播放功能。开始从第一首曲目开始循环播放。如果启动中断，判断是否为模式切换。如果是，则进入自编曲电子琴功能，实现自弹自编。如果不是，则继续循环播放内设音乐。播放过程中如果出现跳选曲目。则进入相应的曲目程序．程序设计流程如图2所示。开始单片机初始化启动循环播放中断模式中断转换电子琴程序转到相应曲目读取电子琴的外部输入液晶显示所选曲目播完转到下一首曲目输出相应音乐继续编曲？最后一首？结束图2程序设计流程框图通过Time0的溢出中断实现单频产生。Time0的溢出中断发生后输出引脚的电压反向，然后定时器重新装入初值。所以编程时要确定Time0的工作模式和计数初值。这里采用工作模式1，定时器的初值设定通过软件重复实现。而且定时器的初值则依据各音频频率设置。例如：中音Do音频是523Hz，其周期T=l／523=1912μs，其半周期为1912／2=956μs。本设计的计时时钟周期是lμs，因此设置Time0的计数器每计956次则中断一次，从而实现Do的音频，然后通过中断触发实现引脚电压的循环取反得到相应音频输出。图3液晶显示的编程流程图。开始液晶初始化取显示字符取乐曲编号字符结束？结束图3液晶显示的编程流程图3.工作计划第一周需求分析，分析所需材料。第二周确定总体方案实施第三周做好开题报告。第四周选择各模块划分的方案。第五周各模块设计。第六周中心控制模块的设计。第七周播放模块的设计。第八周显示模块的设计。第九周电子琴模块的设计。第十周音乐的选择按钮的设计。第十一周自弹音乐和歌曲自动播放转换按钮的设计。第十二周彩灯模块的设计。第十三周软件的程序设计。第十四周检查总体方案确保无误。第十五周检查各个模块确保无误。第十六周设计的仿真。第十六周整理源程序，编写说明数和用户手册。第十七周形成毕业设计全部文件，准备答辩。第十八周毕业答辩。四、主要参考文献（不少于10篇，期刊类文献不少于7篇，应有一定数量的外文文献，至少附一篇引用的外文文献（3个页面以上）及其译文）[1]黄振杰，卢小冰.基于AT89S52单片机的多功能音乐播放器[J].电子设计工程，2009，（02）.[2]张红梅，王磊杰.AT89S52与LCD驱动S6B0724的应用[J].电子质量，2008，（05）.[3]赵亮.液晶显示模块LCD应用[J].电子制作，2007，（03）.[4]汪本慧.基于单片机的多功能音乐播放器的设计与制作[J].电脑学习，2010，（05）.[5]杜丽芳.用单片机设计的电子琴[J].电子世界，2005，（07）.[6]舒红波,李蔚,王治国.用单片机实现各音色电子琴[J].控制工程，2004，（07）.[7]远飞.基于单片机的音乐播放器的仿真与制作[J].电子元器件应用，2010（12）.[8]AdamVaughan.MusicPlayer[J].InventionoftheWorld,2004,(01).[9]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.[10]沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.外文文献(ForeignLanguagesandLiteratures):L.Hammond,1930Americaninventorofpracticalsignificancelaunchedelectromechanicalorgan,calledtheHammondpiano.Electromagneticcoilarounditbyover91issuedacommunicationanglesoundwavesround,finishingasthesinewavesynthesissound.Ithastwo61keykeyboardandasetofhand-foot32-keykeyboard,cansimulatethe20kindsofsounds,thispianoapplicationforpatentin1934,beganmassproductionin1935.Salesin1937toonly3,000units.However,becausethesoundprincipleofHammondforthemechanicalandelectricalpiano,itcanonlybedescribedasthefirstTPCorgan.Butitsshapeandstructureofthedoublebondlaterbecametheprototypeofthekeyboard.Overall,thekeyboardoftheinventionisfrom30'sto50's.Thecommonkeykeyboardisasinglerowof60'sinvention.Asanewinstrument,thehistoryofkeyboardlikeamechanicalkeyboardinstrumenthadalongway.Nowtalkaboutthekeyboardthiskeyboard,itisLawrencein1934bytheAmericanDreamSpecialmanufacturinginventionKazakhstan,andnowonly50yearsofhistory.Theoriginalpurposeoftheinventionitisgreattouseittoreplacethepipeorgan(thelargestorganisamusicalinstrument,thelowestsoundpipe10meterslong.)LaterinthefiftiestheJapaneseboughtthepatentandbeganproductionofthekeyboard,anduseitformusiceducation.Thiskeyboardtograduallyspreadupintheworld.Presentinourpopularflowerintwoways:oneisverticalwiththefootkeyboard;theotherislovedbyeveryone,forthepopularityofportableelectronickeyboardmusiceducation.Boththekeyboardcanbeinherentintheissueoftheirownsoundbutalsocanmimicanumberofotherinstrumentsandsoundsofnature.Theycomewithautomatictempoandaccompanimentfunction,whichisitdifferentfromotherimportantcharacteristicsofakeyboardinstrument.PortableKeyboardandtheverticalkey