电子琴实习报告

1 / 32电子琴实习报告河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告题目基于单片机的电子琴设计姓 名：学 号：姓 名：学 号：专业班级：指导老师：所在学院： 电气工程与自动化学院2016 年 7 月 5 日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2 / 32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、数码管显示等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有 10 个按键、扬声器和数码管显示。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。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。1 概 述 .3 / 32. 5设计的目的意义 . 5设计内容与要求 . 52 系统总体方案及硬件设计 . 6方案论证 . 64 / 32控制模块选择方案 . 6按键选择方案 . 6显示选择方案 . 6发音电路选择方案 . 6系统硬件设计 . 7系统组成及总体框图 5 / 32. 7单片机最小系统模块 . 7单片机 AT89S52 功能特性 . 8TDA2822 功能特性 . 14LED 数码管显示 . 17显示电路 .6 / 32. 18各功能模块原理图 . 18AT89S52 模块电路原理图 . 18键盘扫描模块电路原理图 . 19音频处理模块电路原理图 . 20数码管显示电路原理 . 217 / 323 系统软件设计 . 23方案总体设计 . 23音乐产生设计原理 . 23设计流程 . 25程序简易流程图： . 268 / 32弹奏程序流程图： . 27自动播放歌曲程序流程图: . 284 电路仿真 . 29ISIS 软件介绍 . 29仿真图介绍 .9 / 32. 29仿真图 . 30印制板制作 . 30印制板制作的要求 . 30印制电路板图 . 31系统调试 .10 / 32. 32软件仿真调试 . 33软件调试 . 33调试结论 . 335 课程设计体会 . 3411 / 32收获与体会 . 34遇到的问题与解决方法 . 34教程建议 . 351 概 述设计的目的意义在科技飞速发展的今天，电子产品已经成为人们生活的必须品，电子产品已经替代了很多以往传统的机械产品，它具有结构简单，成本低廉等优点。音乐的美妙旋律是人们追求精神享受的重要组成部分。所以电子琴也将是未来流12 / 32行的重要电子产品之一。本设计的目的在于设计一款功能完善，音色和谐的电子琴，给人们带来精神上的享受。同时使自己熟练掌握单片机系统的开发应用，掌握 protel，prteus 和 keil C51 软件的应用，巩固和加深已学过的知识，提高动手能力及解决实际问题的能力，同时培养团队合作精神。设计内容与要求本设计以 AT89S52 单片机为核心控制元件设计一个电子琴，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 7 个弹奏按键、3 个控制键和蜂鸣器，并且按下时按键发声，松开停止，控制键可以实现高中低音切换，并且能够实现自动播放功能。利用软件 keil C51 进行程序的调试。利用 proteus 软件画电路图，并在单片机加载程序进行仿真。利用 protel 软件画原理图和生成电路板。13 / 32按照 PCB 板图焊接电路板。将程序下载到单片机中，调试直到实现功能。单片机原理与应用技术课程设计报告基于单片机的电子琴控制系统专业班级：* 姓 名：*时 间：指导教师：*2016 年 1 月 10 日基于单片机的电子琴控制系统课程设计任务书1.设计目的与要求14 / 32设计出一个基于单片机的电子琴控制系统。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：实现基本的音符 1-7 的弹奏和数码显示。 自动弹奏播放一首简单的歌曲。随机弹奏曲子时，可以实时记忆，并可复读。2.设计内容画出电路原理图，正确使用逻辑关系； 确定元器件及元件参数； 进行电路模拟仿真； SCH 文件生成与打印输出。 3.编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4.答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。基于单片机的电子琴控制系统15 / 32班级：* 姓名：*摘要：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，采用半导体集成电路,对乐音信号进行放大,通过扬声器产生音响。用户可以自己弹奏乐曲，也可以自动伴奏。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，便于设计各种以单片机为核心的控制系统。本课程设计是用 AT89S51 单片机为核心控制元件，用其他外围电路配合单片机组成一个简单的电子琴控制系统，能实现音乐弹奏，自动播放音乐等功能。本系统功能由单片机控制实现，具有运行稳定，电路简单，软件功能完善，控制系统可靠等特点。关键词：电子琴，单片机，外围电路，系统分析，汇编程序，仿真，PCB，调试1 引言本次设计的电子琴控制系统由单片机最小系统加上按键电路，数码显示电路，声音播放电路组成，通过单片机内烧写的汇编程序来输出控制信号控制外围电路的工作。电子16 / 32琴设计不同于其他设计，需要输出 1 到 7 七个不同音阶的声音，因此信号的输出有其特殊性，可以利用单片机定时计数器产生不同频率的方波信号来形成七个不同的音阶，不同音阶的组合就能输出我们想要的音乐了。各个音阶的信息加以控制系统就能实现电子琴系统的设计。2 总体设计方案设计思路 硬件部分由于需要实现的系统功能有按键输入 7 个音阶，按键播放预置的音乐，复位，数码管显示按键输入的音阶，播放声音。因此确定几个电路模块：复位电路，按键电路，数码管显示电路，声音输出电路。为了使单片机能正常工作还需要晶振输入电路。输入信号从单片机指定引脚输入，输出信号从指定引脚输出。为了后期 PCB 图制作的方便，有必要在设计电路时考虑优化。 软件部分软件设计思路和硬件相似，硬件分为几个不同的功能模块，软件也就对应分为几个模块。软件可分为：主程序，音阶设置程序，按键设置程序，数码显示程序，声音输出程序，定时计数器控制中断程序，延时程序，预置音乐数据表格17 / 32等。各模块之间互相调用形成完整的电子琴控制系统。由于电子琴要输出不同频率的音阶，因此需要知道有关各个音阶对应频率的相关资料。编写程序时应特别注意程序信息与电路信息的对应。 设计方框图硬件设计图见附录图 1。 软件设计图见附录图 2。3 设计原理分析振荡电路的设计振荡电路为单片机工作提供基准定时信号，其他信号在此信号基础上产生。振荡信号由晶体振荡器产生，51 单片机内部有一个高增益反向放大器，其输入端对外，只要外接晶振和电容组成的并联谐振回路，就构成一个自激振荡器，振荡器的频率取决于晶体的振荡频率，一般为 12MHz，电容C1 和 C2 的值有微调作用，一般取 30pf 左右。振荡电路图见附录图 3。 复位电路的设计51 单片机提供一个复位引脚 RST，只要在其上施加持续一定时间的高电平。提供复位高电平的电路需要从外部接入18 / 32RST 引脚。实现复位功能的电路有多种形式。图 4 为此次采用的复位电路。上电时，+5V 电源立即对单片机供电，同时给 C3，C4 充电，按下按键时 RST 上出现高电平，实现复位。电阻起限流作用。复位电路图见附录图 4。 按键电路的设计按键电路由 7 个音阶输入按键 1 至 7，和音乐选择按键 8 组成，接于 p1 口，7 个按键代表 7 个音符。当按下按键时，单片机通过查询所按下的键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序人口，实现按键发音。当读取需要电子琴已储存的歌曲时，按下按键 8 即可轮流播放以存储的歌曲。按键电路图见附录图 5。 数码管显示电路的设计数码管显示电路由一个共阳极数码管和+5V 电源输入组成。数码管的信号输入端接单片机的 p0 口。数码管由 8 个 LED组成，其中 7 个用来组成数字，另外一个显示小数点。由于是共阳极，8 个 LED 的正极组成公共端接高电平，当 p0的 8 个端口的输出电位和 LED 的公共端形成高低电位时，对应的 LED 就导通从而被点亮，通过编程控制 p0 口输出电信号使相应的 LED 点亮显示出期望的数字。在此系统中按19 / 32键的同时，数码管会显示对应的数字，此功能需要编程来实现，按下不同的键之后单片机会向 p0 口发送不同的 8 位二进制数用来点亮数码管，此 8 位二进制数可由共阳极数码管编码表查得。数码管显示电路图见附录图 6，共阳极数码管编码表见附录表 1。 声音输出电路的设计此电路由电阻，npn 三极管，扬声器组成，声音信号由单片机的口输入电路。电信号流入三极管的基极，三极管的集电极接+5V 电源，电信号经三极管放大后由发射极流出并流入扬声器的正极，使扬声器发声。电阻有调节电路的作用。单片机的 p3 口既有普通的输入输出功能，还有第二功能，此处使用的是第二功能。当有按键按下时，口会输出相应的不同频率的方波信号，三极管也同频率导通，从而使扬声器发出声音。声音输出电路图见附录图 7。 电子琴控制系统汇编程序的设计 汇编程序ORG 0000H /主程序 SJMP M1 ORG 000BH20 / 32mov TH0,R1 /设置定时器初值 mov TL0,R0CPL /输出方波 RETIM0:MOV R5,#00HM1:CLR AMOV C, /判断是否为按键 1 MOV ,C JZ DOMOV C, /判断是否为按键 2 MOV ,C JZ RAIMOV C, /判断是否为按键 3 MOV ,C JZ MIMOV C, /判断是否为按键 4 MOV ,C JZ FAMOV C, /判断是否为按键 5 MOV ,C JZ SOMOV C, /判断是否为按键 6 MOV ,C JZ LAMOV C, /判断是否为按键 7 MOV ,C JZ XI21 / 32MOV C, /判断是否为按键 8 MOV ,C JZ M5 LJMP M1M5:LJMP M2DO:MOV R1,#0FCH /设定各音阶初值 MOV R0,#43H MOV R2,#08Hmov p0,#0f9h /数码管显示 1 LJMP NEXT陕西国防工业职业技术学院基于 AT89C51 单片机的多音阶电子琴设计题 目 基于 AT89C51 单片机的多音阶电子琴设计专 业 电子信息工程技术 班 级 信息 3101 组 员 徐航 刘国翠 张秀珍 袁红梅22 / 32伍超 金鑫目录项目描述 - 3 项目要求 - 3 系统设计 - 3框图设计 - 3硬件设计 - 5电路原理图 - 523 / 32软件设计 - 6程序流程图 - 6 电子琴程序： - 6 AT98C51 引脚图 - 9 面包板的使用 - 10 无焊面包板 - 10 系统仿真及调试 - 11 功能的实现 - 12小结： - 1224 / 32基于 AT89C51 单片机的多音阶电子琴设计 项目描述电子琴是现代科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。电子琴在现代音乐中扮演着重要的角色。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经融入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本项目中的主要内容是以 AT89C51 单片机为核心的控制元件，设计一个多音阶电子琴。它具有硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比高等优点，具有一定的实用价值。项目要求基于 AT89C51 单片机的多音阶电子琴设计要求如下： 由4*4 组成 16 个按键矩阵，设计成 16 个音节。 可随意弹奏想要表达的音乐。系统设计框图设计基于 AT89C51 单片机的多音阶电子琴系统框图25 / 32硬件设计电路原理图“电子产品综合设计”课程“简易电子琴”生产工艺设计报告书设计成员一：XXX设计成员二：XXX设计成员三：XXX设计时间：广东机电职业技术学院目录26 / 321 绪论?2课题背景?2电子琴技术特点?2电子琴的性能指标?4生产技术文件?5设计电路图?5技术说明?6技术说明?7元器件明细表?8PCB 板工艺流程图?9工艺流程图?1027 / 32印制板装配图?11印制板工艺说明?12制造工艺?13焊接工艺说明?14工具明细表?15作业指导书? 16安全职责规程?17设计总结?18附?181、绪论课题背景28 / 32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。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 8 个按键，和一个复位按键。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硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器 T0 来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。29 / 32电子琴技术特点播放模块播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。按键控制模块电子琴设有 8 个按键，其中 7 个作为音符输入，另外一个作为模式转换按键，实现用户存放的自动播放歌曲。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，跳转到对应的程序入口，实现自编歌曲的。3 总体硬件组成框图该设计方案是通过按键随意按下所要表达的音符，作为电平送给主体电路，中央处理器通过识别，解码输出音符，30 / 32在扬声器中发出有效的声音。通过这样可以不断的弹奏我们想要的音符或者是音调，电路由复位电路，指示灯电路，