机械电子工程系论文

1、*学院毕业设计（论文）题 目 基于单片机的简单电子琴设计 系（分院） 机械电子工程系 学生姓名 学 号 专业名称 电子信息工程 指导教师 年 月 日13*院 机电系 系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名专 业电子信息工程班 级毕业设计（论文）题 目基于单片机的简单电子琴设计毕业设计（论文）选题的目的与意义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。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

2、中，成为不可替代的一部分。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。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）赵鑫，蒋亮，齐兆群数字电路设计M北京机械工业出版社，2005年6月第一版苏家健，曹柏荣，汪志锋单片机原理及应用技术M高等教育出版社李朝青单片机原理及接口技术M北京：北京航天航空大学出版色，2001胡汉才单片机原理及其接口技术M北京：清华大学出版社，2004 张靖武，周灵彬单片机原理、应用与PROTEUS仿真，20088 毕业设计（论文）工作进

3、度计划接受任务日期 年 月 日要求完成日期 年 月 日学 生签名： 年 月 日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名学 号性 别专 业电子信息工程班 级毕业设计（论文）题 目基于单片机的简单电子琴设计评阅意见 成绩指导教师签字年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名学 号性 别专 业电子信息工程班 级毕业设计（论文）题 目基于单片机的简单电子琴设计答辩时间地 点答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长成 员秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日基于单片机的简单电子琴设计摘 要：电子琴是现代电子科技

4、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AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。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：单片机 电子琴 AT89S52 时钟频率 音乐节拍一、 系统硬件设计及说明(一)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，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

5、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。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。键盘扫描AT89S52LED灯光显示扬声器播放音乐电源部分图1系统结构图(二)显示电路本次毕业设计的显示电路采用LED数码管显示，由于 LED是属于电流控制器件，使用时必须加限流电阻。通过单片

6、机查表得出数码管显示编码，传送给数码管显示，以此来实现按键与显示程序的一致性。二、 系统软件设计(一)音乐相关知识乐音听起来有的高，有的低，这就叫音高，音高是由发音物体振动频率的高低决定的，频率高声音就高，频率低，声音就低，不同音调的乐音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，这7个字母就是乐音的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名。音持续时间的长短即时值，一般用拍数表示，休止符表示暂停发音。一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。(二)如何用单片机实现

7、音乐的节拍除了音符以外，节拍也是音乐的关键组成部分。节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机系统中可以用延时来实现，如果1/4拍的延时是0.4秒，则1拍的延时是1.6秒，只要知道1/4拍的延时时间，其余的节拍延时时间就是它的陪数。如果单片机要自己播放音乐，那么必须在程序设计中考虑到节拍的设置，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。对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）具体如下表：表1音乐节拍表曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125ms调4/462ms调3/4187ms调3/49

8、4ms调2/4250ms调2/4125ms(三)如何用单片机产生音频脉冲了解音乐的一些基本知识后可知，产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐，对于单片机而言，产生不同频率有脉冲非常方便，可以利用它的定时/计数器来产生这样的方波频率信号，因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率，以及单片机定时计数的关系。在本实验中，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，在此情况下，C调的各音符频率与计数值T的对照如下表：表2音符频率与计数值T的对照表音符频率（HZ）计数值（T值）音符频率（HZ）计数值（T值）低1DO26263628

9、#4FA#74064860#1DO#27763737中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83194934#2RE#31163928中6LA88064968低3MI33064021#6LA#93264994低4FA34964103中7SI96865030#4FA#37064185低1DO104665058低SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#6LA#46664463高3MI131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364

10、580#4FA#149065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764633#5SO#166165235#2RE#62264884高6LA176065252中3MI65964732#6LA#186565268中4FA69864820高7SI196765283T的值决定了TH0和TL0的值，其关系为：TH0=T/256，TL0=T%256(四)系统总体功能流程图 N定时器初始化数码管显示0主程序开始循环检测按键Y数码管显示扬声器出声图2主程序框图按键子程序流程图如下：图3键盘子程序三、 电路仿真(一)仿真图介绍单片机：P0 口对应数码管编码输出端； P1.0 口

11、做音乐信号输出端； P2 口做键盘扫描部分输入输出端。键盘扫描：将16位开关通过矩阵连接，接出来四端接输入口（P0.4P0.7）用于键盘情况的输入，另外四端接输出口（P0.0P0.3）用于给键盘扫描信号。数码管显示：在使用时一要接上拉电阻（这是有单片机P0口的物理特性决定的），二是要加限流电阻以使流进单片机的小于单片机所能承受的电流。音乐处理：LM386将单片机P1.0口送过来的信号进行20倍的功率放大并送扬声器进行音乐的播出。(二) 仿真图图4仿真图四、 PCB印制板制作(一) 印制板制作的要求1、电源线、地线应各设置一条总线；2、线宽尽可能的宽；3、应减少软线跳线的使用；4、元器件排版要均

12、匀，按模块排版，防止各模块信号干扰；5、铜箔线不可以产生锐角。(二) 印制电路板图图 5主控电路PCB板图图6 输入按键电路PCB板图五、 系统调试电路调试是整个系统功能否实现的关键步骤，我们将整个调试过程分为三大部分：硬件调试、软件调试和综合调试。(一)软件仿真调试软件仿真调试主要是针对单片机部分进行调试。在软件运行前，先确保电路中连线正确，这一工作是整个调试工作的第一步，也是非常重要的一个步骤。在这部分调试中主要通过目测，用来完成检测电路中是否存在断路或者短路情况等。在确保软件仿真电路正常，无异常情况(断路或短路)方可进行软件运行，在本次设计中，软件运行主要是测试单片机键盘控制部分、数码管

13、点亮部分、和音频功放电路调试。1、数码管LED电路调试：软件运行，随机按下按钮可以看到数码管显示数字；2、单片机键盘控制部分调试：软件运行，随机按动键盘可以发现各个按键对应的音正确。(二) 软件调试调试主要方法和技巧：通常一个调试程序应该具备至少四种性能：跟踪、断点、查看变量、更改数值。整个程序是一个主程序调用各个子程序实现功能的过程，要使主程序和整个程序都能平稳运行，各个模块的子程序的正确与平稳运行必不可少，所以在软件调试的最初阶段就是把各个子程序模块进行分别调试。通过各方面努力，本次毕业论文任务完成，系统部分功能已实现。可以随意演奏一首喜欢的曲子，并可以显示在数码管上。基本达到预定的效果。

14、结束语这次毕业设计给我的感受很深刻，总结起来可有一下几个方面：以前的学习多重于理论方面，而且知识面不够宽，通过这次毕业设计，使我第一次系统全面的回顾了三年所学到的一些课程，并且我从中还体会到了所学理论知识的重要性：知识掌握得越多，设计得就更全面、更顺利、更好。再有学会了怎样查阅资料和利用工具书。由于一个人不可能什么都学过，什么都懂，更加不可能一学就通，因此，当我在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去有针对性地查找资料。我经过这次系统的毕业设计，大致地了解了对一课题进行系统研究、设计及制作的全过程。这些认识使我们在将来的工作和学习当中都会有很大的帮助。在往后加以吸收利用，以提高自己的应用能力，而且还能增长自己见识补充最新的知识。毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度。而且培养了吃苦耐劳的精神以及严