单片机电子琴的设计 (最新)

目录前言............................................................................................1第一章设计要求及工作原理.................................................21.1基本设计要求...................................................................................................................21.2方案比较与确定...............................................................................................................21.3系统组成与工作原理.......................................................................................................2第二章硬件电路设计.............................................................62.1单片机最小系统...............................................................................................................62.2键盘模块...........................................................................................................................92.3方波发生模块.................................................................................................................122.4功率放大发声模块.........................................................................................................13第三章软件设计.....................................................................143.1软件结构功能设计.........................................................................................................143.2主程序设计.....................................................................................................................143.3子程序设计.....................................................................................................................15第四章实验调试及测试结果分析.........................................174.1软件调试.........................................................................................................................174.2系统联调..........................................................................................................................18结论............................................................................................19参考文献....................................................................................20附录1：系统原理图................................................................21附录2源程序..........................................................................22附录3电子琴成品图..............................................................26附录4元件清单.......................................................................271前言又称作电子键盘，属于电子乐器(区别于电声乐器)，发音音量可以自由调节。音域较宽，和声丰富，甚至可以演奏出一个管弦乐队的效果，表现力极其丰富。它还可模仿多种音色，甚至可以奏出常规乐器所无法发出的声音（如合唱声，风雨声，宇宙声等）。另外，电子琴在独奏时，还可随意配上类似打击乐音响的节拍伴奏，适合于演奏节奏性较强的现代音乐。另外，电子琴还安装有效果器，如混响、回声、延音，震音轮和调制轮等多项功能装置，表达各种情绪时运用自如。电子琴是电声乐队的中坚力量，常用于独奏主旋律并伴以丰富的和声。还常作为独奏乐器出现，具有鲜明时代特色。但电子琴的局限性也十分明显：旋律与和声缺乏音量变化，过于协和、单一；在模仿各类管、弦乐器时，技法略显单调。电子琴是一种功能强大，易于制作，成本低廉的现代新型乐器。它可根据使用者的不同要求方便的进行设计，成为现代社会一种颇具市场号召力的乐器。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，在现代工业生活中随处可见，本次课程设计主要就是利用STC89C52单片机为核心控制元件，设计简易的一个电子琴，并以此对电子琴原理及硬件组成进行分析并设计，最终由此做出实物。由此更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识，提高应用微机解决问题的能力，加深对微机应用的理解。通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，初步掌握应用微机解决问题的步骤及方法。为以后结合专业从事微机应用设计奠定基础。2第一章设计要求及工作原理1.1基本设计要求1．基于单片机STC89C52为核心。2．利用定时/计数器8253设计并制作一个简易电子琴。3．设计至少8个按键，每个按键对应一种音调，即1、2、3、4、5、6、7、8八个不同的音节。4．按下按键发声，松开按键后声音延迟一段时间后停止，可弹奏简单的乐曲。1.2方案比较与确定方案一：使用单片机内部定时器，通过编程实现发出不同频率方波，产生音阶。方案二：使用8253作为外部定时器，通过编程实现产生所需频率的方波。通过对方案一和方案二的比较可以知道，方案一是通过使用单片机内部定时器，以编程实现方波输出，优点在于外部电路简单，程序结构简单，缺点在于消耗单片机资源过多，不利于优化升级；方案二是利用8253来产生方波，相对来说这种方案外部电路较为复杂，程序结构也更为复杂，优点在于占用单片机资源少，输出稳定，利于扩展；故而选择方案二较好1.3系统组成与工作原理声音的频谱范围约在几十到几千赫兹,若能利用程序来控制单片机某个口线不断输出“高”“低”电平,则在该口线上就能产生一定频率的方波,将该方波接上喇叭就能发出一定频率的声音,若再利用程序控制“高”“低”电平的持续时间,就能改变输出波形的频率从而改变音调。乐曲中,每一音符对应着确定的频率,下表给出各音符频率。如果单片机某个口线输出“高”“低”电平的频率和某个音符的频率一样,那么将此口线接上喇叭就可以发出此音符的声音。本系统就是根据此原理设计,对于单片机来说要产生一定频率的方波大致是先将某口线输出高电平然后延时一段时间再输出低电平,如此循环的输出3就会产生一定频率的方波,通过改变延时的时间就可以改变输出方波的频率。单片机内部有两个位的定时计数器T1和T0,单片机的定时计数器实际上是个计数装置它既可以对单片机的内部晶振驱动时钟计数也可以对外部输入的脉冲计数,对内部晶振计数时称为定时器,对外部时钟计数时称为计数器。当对单片机的内部晶振驱动时钟计数时,每个机器周期定时计数器的计数值就加,当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的尸比对外部输入的时钟信号计数时,外部时钟的每个时钟上升沿定时计数器的计数值就加,当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的尸。因此,如果知道单片机的机器周期或者外部输入时钟信号的周期单片机就可以根据定时器的计数值计算出定时的时间。用此方法定时十分准确,想得到多大的延时时间就可以给定时器赋一定的计数初值,定时器从预先设置的计数初值开始不断增当增加到计数最大值时计数完毕,调整计数初值的大小就可以调整定时器定时的时间,从而达到准确的延时。在本设计中我们使用的外部时钟信号的晶振频率为12MHz，而采用的计数方式为方式1，所以计数器的初始值可以由如下公式求得。T=65536-1000000/2/ff为对应音调的频率；输出频率对照表：0xA9,0xEF,//00220HZ,1//00x93,0xF0,//00233HZ,1#0x73,0xF1,//00247HZ,20x49,0xF2,//00262HZ,2#0x07,0xF3,//00277HZ,30xC8,0xF3,//00294HZ,40x73,0xF4,//00311HZ,4#0x1E,0xF5,//00330HZ,50xB6,0xF5,//00349HZ,5#0x4C,0xF6,//00370HZ,60xD7,0xF6,//00392HZ,6#0x5A,0xF7,//00415HZ,70xD8,0xF7,//00440HZ1//1240x4D,0xF8,//00466HZ1#//130xBD,0xF8,//00494HZ2//140x24,0xF9,//00523HZ2#//150x87,0xF9,//00554HZ3//160xE4,0xF9,//00587HZ4//170x3D,0xFA,//00622HZ4#//180x90,0xFA,//00659HZ5//190xDE,0xFA,//00698HZ5#//200x29,0xFB,//00740HZ6//210x6F,0xFB,//00784HZ6#//220xB1,0xFB,//00831HZ7//230xEF,0xFB,//00880HZ`10x2A,0xFC,//00932HZ`1#0x62,0xFC,//00988HZ`20x95,0xFC,//01046HZ`2#0xC7,0xFC,//01109HZ`30xF6,0xFC,//01175HZ`40x22,0xFD,//01244HZ`4#0x4B,0xFD,//01318HZ`50x73,0xFD,//01397HZ`5#0x98,0xFD,//01480HZ`60xBB,0xFD,//01568HZ`6#0xDC,0xFD,//01661HZ`7//35基于STC89S52单片机，以8253作为外部中断，通过7279进行键盘控制，设计一个电子琴。