基于单片机的电子琴

1、郑州科技学院单片机课程设计题目 基于单片机的电子琴的设计_学生姓名专业班级电气工程及其自动化班学号（系指导教师完成时间2016 年 12 月 9 日目 录 HYPERLINK l _TOC_250009 课程设计的目的1 HYPERLINK l _TOC_250008 课程设计的任务与要求1 HYPERLINK l _TOC_250007 设计方案与论证1 HYPERLINK l _TOC_250006 3.1设计方案1 HYPERLINK l _TOC_250005 3.2方案论证2 HYPERLINK l _TOC_250004 设计原理及功能说明2单元电路的设计（计算与说明）3硬件的制作

2、与调试4软件设计6总结7 HYPERLINK l _TOC_250003 参考文献9 HYPERLINK l _TOC_250002 附录 1：总体电路原理图1 0 HYPERLINK l _TOC_250001 附录 2：元器件清单1 2（器件型号和参数） HYPERLINK l _TOC_250000 附录 3：程序1 3附录4：实物图1 4 PAGE PAGE 16课程设计的目的通过单片机电子课程设计制作提高学生的电子技术实践技能，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，了解开展科学实践程序和基本方法，并逐步形成严肃、认真、一丝不苟、实事求是的科学作风和一定的生产观、经济观和全

3、局观。培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计加深和扩展有关电子类方面的知识。进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。课程设计的任务与要求结合课本和已学知识，根据已知的技术指标和条件，再结合此次实训的目的完成自己选择的简易电子琴电路的设计并按照仿真原理图结合实物焊接 定电路原理方框图。设计方案与论证设计方案经过反复论证，最终确定了如下方案：STC89C51采用达林顿效应使音乐信号放大。采用语言编程。方案论证根据设计要求，本系统主要由控制器模块和输入模块构成。为较好的

4、实现各模块的功能，我们分别设计了以下几种方案并分别进行了论证。方案 1：采用凌阳系列单片机为系统的控制器凌阳系列单片机可以实现各种复杂的逻辑功能，模块大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性。凌阳系列单片机提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。方案 2：采用 51 系列作为系统控制器单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。由于其功耗低、体积较小、技术成熟和成本低等优点，在各个领域应用广泛。而且抗干扰性能好。512。设计原理及功能说明设计原理功能说明基本方案：发生电路是这次设计电路中最重要的组成部分，他承载着单

5、片S8050S8050红表笔分别接另外两个电极，若测量电阻值两个都小，调换表笔后被测电阻值都较大，则可判断第一次测量中黑表笔所接的是基极；如果测量值一大一小， 相差很大，则第一次测量中黑表笔接的不是基极，应该更换其他电极重测。ec。三极管基极确定后，通过交换表笔， e,cece,cV（BR）CEO1.0电流又一定的放大作用，这样传到扬声器时信号能让我们听的更清楚。图 4-1 声音驱动电路4.3编程软件模块方案 1：采用汇编语言编程CPU 序设计语言来说，它又显得难掌握。方案 2：采用语言编程C 语言与其他高级语言相比,具有运算符的丰富性、语法表述的灵活性、对软硬件操作的兼容性、输入输出方式的新

6、颖性等主要特征.深入分析研究这些特征,可以加深对 C 语言的认识;正确应用这些特征,可以灵活高效地解决各种实际问题. 因为我在大学期间对汇编语言没有深入的了解，而且在编程时一直用 C 语言，所以我选择了方案 2。单元电路的设计时钟电路扩展等，使单片机完成较复杂的功能。STC89C51RXD3，RXD地，TXD12MHz2 振。1830pFY1C311.0592MHz 1930pF复位电路图5-1 89c51内部时钟电路当在89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2就执行复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自

7、动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容 Vcc1ms,除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复Vcc411.0592MHZ C10uF,R10k。VCCVCCS49C110uFR110k硬件的制作图5-2 89C51 复位电路555 26 R1-R7 的开路端来产生不同的声音。要调出比较准确的音阶，需借助示波器测试各音阶信号的周期，并通过串接电阻是各音阶达到正确的周期值，从而校准音调。R1-R7 采用标称电阻，则各别音调将略有偏离。在制作过程中刚开始只接了一个电阻按一下开关就会发出响声！再接两个电阻按一下开关就会发现响声但是响声与第一下不相但此次我们采用了固定

8、电阻的串联和近似原则制作了一个不是最理想的电子琴，如果用精密电位器调整好电阻阻值效果会更好，以后我会多加思考争取做到最好。6.2到最好。6.2硬件的调试这是本设计较为困难的一部分，需要经过反反复复的调试，才能达到理想中的效果，以下将分文硬件与软件两部分介绍此次调试的过程，以及调试过程中遇到的困难和解决办法。程序主要取自一个音乐播放程序，但没有功率放大部分，更没有按钮部 前提下，进行主程序的设计，首先对所有端口进行初始化操作，接着进入不断循环部分，直到按键按下，进入防止抖动程序，如果不是抖动，则进入音乐播放程序，直到按键松开，再次进入等待按键按下部分。在 keil 软件经不断改进后，生成 hex

9、 文件，再用开发板烧入程序，并通过stc-isp 烧录软件烧录后，最终得以完成。程序在开始之初是用简单的中断延迟来实现，对于编歌曲来讲需要很大的工作量，在网上查找大量的资料之后，找到了一个做音乐播放器的程序，他也是基于中断延迟来实现播放功能，但是他对于歌曲编辑的灵活性，有很大的发展空间，所以我就采用了他的部分程序。所以，主要考虑到的是如何在播放完一个音节后，进入在此等待状态。对于该段程序中的主要保护手段，就是按钮防治抖动部分，因此在等待按钮按下后，采用一小段的延迟程序，再次判定是否有按钮的按下，再进入播放程序。1）元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外的原则，这样有利于装

10、配顺利进行。 2）在瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装时，引线不能太长，否则降低元器件的稳定性；但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。一般要求距离电路板面 2mm，并且要注意电解电容的正负极性，不能插错。3）集成电路的焊接，在焊接时，首先要弄清引线脚的排列顺序，并与线路板上的焊盘引脚对准，核对无误后，先固定IC，IC 引线脚较密，焊接完后要检查有无虚焊，连焊等现象，确保焊接质量。焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热。45电 烙 铁 夹 角 成 90 度 。6）焊接时，焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以免造成虚焊。1焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆

11、锥状，而且还要有金属光泽354.5v5.5v无焊接短路，然后通电。确保万无一失！软件设计一般来说，单片机不像其他专业乐器那样能奏出多种音色的声音，即不包含相应幅度的谐振频率。单片机演奏的音乐基本都是单音频率。因此单片机演奏音乐比较简单，只需能清楚“音调”和“节拍”两个概念即可。音调表示一个音符唱多高的频率。节拍表示一个音符唱多长的时间。I/O法来实现控制一个音符唱多长的时间，从而构成一首完整的音乐。音调主要由声音的频率决定。对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随响度增加而下降，高频纯音的音调却随响度增加而上升。音调的高低还与发声体的结构有关，因为发声体的结

12、构影响了声音的频 率大体上赫兹以下的低频纯音的音调随响度的增加而下降兹以上高频纯音的音调随响度的增加而上升。CAF=440HZ， 其余音均与其进行比较。F1F2F2=2*F1F2F112，23频程，在音乐学中称它相差一个八度音。在一个八度内，有 12人耳的听觉效果，这 12 个音阶的分度基本上是以对数的关系来划分的。只要知道 12 个音符的音高，也就是其基本频率，就可以根据音符之间的倍频关系得到其他音符的基本音调频率3。AF=440HZ，其对应的周期为：T=1/F=1/440=2272us 因此需要在单片机 I/O 端口输出周期为 T=2272ust=T/2=2272/2=1136us1136

13、us1，f，则定时器的预置初始值有以下公式来确定：Temp = 65536-(50000/CurrentFre)*10/(12000000/SYSTEM_OSC)TH = Temp TL = Temp 总结本次单片机课程设计，在老师布置课题并讲解了基本原理后，一个星期以来我查阅了许多有关此设计的资料，并通过与同学交流经验和自学，以及向老师请教等方式，最终基本完成了此次课程设计。通过对简易电子琴的设计，认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。

14、也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的。这次电子课程设计，让我对以前所学的电子电路知识既是巩固又是发展， 进一步理解并加深了对所学的模拟及数字电子技术的认识。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题

15、并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。总之，通过这次电子课程设计，培养了实际运用理论的能力，懂得理论联系实际去处理问题，也培养了吃苦耐劳的精神，为以后更好的学习和工作打下了结实的基础，对于我们来说是一次难得的实践机遇，也是一个宝贵的精神财富。参考文献1李学龙.使用单片机控制的智能遥控电风扇控制器J. 电子电路制作, 2003,9:1315.2蓝厚荣.单片机的PWM 控制技术J. 工业控制计算机, 2010,23(3):97983郭天祥.新概念 51 单片机C 语言教程M. 北京：电子工业出版社.2009.3423444胡汉才.单片机原理及其接口技术（第2 版.2004.4977.

16、胡全. 51J . 信息技术，2009,13:2526马云峰. 单片机与数字温度传感器 DS18B20 的接口设计J. 计算机测量与控制,2007,10(4)：278280附录 1：总体电路原理图附录 2：元器件清单序号名称型号规格数量1单片机STC89C5212万用板7*913三极管805024小喇叭8 欧15电阻30 欧16电阻10K27按键开关小型88LED 灯红色89电阻2.2K810脚座40111电容10 皮法112电容30pF213排阻10K114导线若干附录 3：程序#include/#define uint unsigned int#define uchar unsigned

17、char/宏定义sbit speaker=P14;/喇叭引脚定义uchar a,b;/声明两个无符号字符型变量，用于定时器初值的赋值void check_key()/按键函数P3=0 xff;/先赋给P3 组口高电平switch(P3)/当有按键按下，P3 口的状态就会改变case 0 xfe:P2=0 x7f;a=0 xfb;b=0 xe9;EA=1;break;/口状态就是，也就是0 xfe，就执行后面的P2 口显示数字 1统总开关case 0 xfd:P2=0 xbf;a=0 xfc;b=0 x5c;EA=1;break;/case 0 xfb:P2=0 xdf;a=0 xfc;b=0 xc1;EA=1;break;case 0 xf7:P2=0 xef;a=0 xfc;b=0 xef;EA=1;break;/P2 组为发光二极管组case 0 xef:P2=0 xf7;a=0 xfd;b=0 x45;EA=1;break;/注意：EA 不能改为case 0 xdf:P2=0 xfb;a=0 xfd;b=0 x92;EA=1;break;case 0 xbf:P2=0 xfd;a=0 xfd;b=0 xd0;EA=1;break; case 0 x7f:P2=0 xfe;a=0 xfd;b=0 xee;EA=1;break;default:E