基于某51单片机简易电子琴的设计

基于51单片机的电子琴设计
0 引言随着计算机在社会各领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向
深入，同时带动着工业、农业、商业、家电以及玩具的日新月异更新，极大地
提高了电子电路及系统设计质量和效率。

本设计是以主控芯片STC89C5l 为中
心器件，辅以小键盘、LCD 显示和功放电路及扬声器等来设计电子琴系统。

同
时详细论述了该系统的设计过程及关键技术。

1 系统硬件组成电子琴的控制电路分为单片机STC89C51、工作指示LED、LCD 显示器、按键输入、喇叭接口等几部分。

其硬件电路结构框图如图
1 所示。

1．1 单片机STC89C51 简介STC 单片机是一款增强型5l 单片机，完全兼容MCS-51。

STC89C51 可以代替AT89C51，而且功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。

该单片机具有40 个引脚，采用双列直插DIP-40 封装。

STC89C51 可以完成ISP 在线编程功能，而AT89C51 则不能。

因此，将
AT89C51 中的程序直接烧录到STC89C51 中后，STC89C5l 就可以代替
AT89C51 直接工作。

STC 推出的系列51 单片机芯片全面兼容其它51 单片机。

STC89C51 内部有E2PROM，可以在程序中修改，而且断电不丢失数据。

此外，还增加了两级中断优先级等等，STC89 系列单片机的基本特性如图2 所示。

tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。

仅供参阅！。

鉴于 51 单片机的简略电子琴设计一．问题提出为何选择简略电子琴设计？1．关于音乐的兴趣我们对音乐都有着浓重的兴趣，喜爱听钢琴曲，如理查德·克莱德曼演奏的《思乡曲》《星空》《秋天的密语》等，音乐在我们的生活中饰演着很重要的角色。

有人曾说，喜爱音乐的人不会向恶。

从前不认为然，但是跟着这些年来慢慢喜爱上阴暗，听了愈来愈多的钢琴曲以后，感觉这句话特别有道理。

音乐是用艺术家用音符记录世界，传达感情的一种艺术形式，音乐里有一种和睦之美，听音乐能够让人心情愉快，与外界和睦一致。

音乐此刻已经成为我生活中很重要的一部分，我们每周都会抽些时间去赏识世界名曲，作为对精神的浸礼。

2．关于电子琴的好奇好奇是人的本性，人类关于自然的认识，关于科学的探究，无不始于好奇。

我们对电子琴怎样实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇，想经过学习单片机这个时机，深入认识电子琴的功能实现原理。

3．关于51单片机强盛功能的信任51单片机有基本特征：（1）面向控制的 8 位 CPU 和指令系统（2）4K 字节的程序储存器（ ROM 或 EPROM）（3）128 字节的数据储存器（4）可编程的并行 I/O 口 P0~P3，有 32 位双向输入 /输出线（5）一个全双工串行口（6）两个 16 位准时器 /计数器（7）五其中止源，两个优先级的中止构造（8）一个片内时钟振荡器和时钟电路（9）能够寻址 64K 字节的程序储存器和 64K 字节的外面数据储存器51单片机功能强盛，性能日益完美，在工业测控、智能仪器仪表、机电一体化产品、家电领域中应用宽泛，所以鉴于51 单片机设计简易的电子琴可行性特别大。

二．功能需求1.能够实现基本的琴键功能即每按下一个琴键，单片机能够检测到键盘的按键，并依据按键的地点，经过程序来控制，使蜂鸣器发出不一样频次（音调）的声音，声音延缓一段时间，等到按键松开后，声音停止。

而后再连续扫描，看能否有键按下，这样循环下去，即可实现基本的琴键功能。

目录前言 (2)第1章基于51单片机的电子琴设计 (3)1.1 电子琴的设计要求 (3)1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3)1.3 总体设计方案 (3)第2章系统硬件设计 (5)2.1 琴键控制电路 (5)2.2 音频功放电路 (6)2.3 时钟-复位电路 (6)2.4 LED显示电路 (6)2.5 整体电路 (6)第3章电子琴系统软件设计 (7)3.1 系统硬件接口定义 (7)3.2 主函数 (8)3.2.1 主函数程序 (8)3.3 按键扫描及LED显示函数 (9)3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10)3.4 中断函数 (11)3.4.1 中断程序 (12)第4章电子琴和调试 (12)4.1 调试工具 (12)4.2 调试结果 (13)4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14)第5章电子琴设计总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)前言音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。

近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。

但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。

如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。

而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。

结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。

现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。

电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。

目录摘要 (3)Abstract (3)1绪论 (4)1.1背景 (4)1.2目的 (4)1.3 意义 (4)1.4基本理论依据和主要工作内容 (4)2 设计方案简述 (6)2.1键盘模块 (6)2.2发声模块 (6)2.3 8X8点阵显示模块 (6)2.4系统技术指标和预期功能 (7)3 详细设计 (8)3.1主要IC芯片介绍 (8)3.2硬件设计 (11)4 设计结果及分析 (19)4.1 测试 (19)5总结 (20)参考文献 (21)附录主要程序代码 (22)摘要单片机的应用已经越来越贴近生活，用单片机来实现一些电子设计也变得容易起来。

本设计阐述的主要内容是一种基于51 单片机的电子琴的设计，其核心芯片AT89S52 单片机，内部电路包括4X4行列式键盘模块、音频放大模块和8X8LED点阵显示模块，本系统运行稳定，功能较为完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用价值。

对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，他可以显示字符、数字和简单图形，显示亮度较高，并且对环境条件要求比较低。

电子乐器的结构较为复杂，音源是由晶体管产生的电振动，并通过音色回路而产生各种音色；同时由周波数调制产生颤音效果，由振幅调制产生各种乐器的音效。

关键词：AT89S52单片机；音频放大模块；8X8点阵AbstractIts applications have become increasingly close to life, with a single chip to achieve a number of electronic design is becoming simpler. The main elements of the design described is based on 51 single-chip, the flower design, the core chip AT89S52 microcontroller Internal circuit including the 4X4 determinant keyboard module, audio amplifier module and 8X8LED dot matrix display module, the system is stable, function better, control system reliability, higher cost and so on, has some practical value. For those who need to display the amount of information is small, resolution is not high, they need to make the occasion a relatively low cost, using large and small screen, LED dot matrix display is more economical, and he can display characters, numbers and simple graphics, display brightness higher and lower demands on the environmental conditions. : The structure of more complex electronic instruments, the source is generated by the transistor electrical vibration, and sound loops generated by a variety of tone; also modulated by the frequency to produce vibrato effects, generated by the amplitude modulated sounds of various instruments.Keywords：AT89S52 Microcontroller；Audio Amplifier Module；8X8 matrix1绪论1.1背景单片机是随着大规模集成电路的出现极其发展，将计算机的CPU，RAM，ROM，定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机(single chipmicrocomputer).它拥有优异的性价比、集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗的显著优点.主要应用于智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面,并且取得了显著的成果。

摘要本设计是基于AT89S52单片机的简易电子琴设计。

主要组成是以51单片机最小系统为核心，通过键盘获取按键信息，通过运用单片机定时器等部件实现蜂鸣器发声同时用数码管同步显示。

本系统具有播放歌曲及选取按键输入高、中、低音的功能。

本设计的特点是：大部分功能通过软件实现，使电路简单明了，系统稳定性好。

电子琴是电子科技与音乐结合的产物是一种新型的键盘乐器。

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，即可构成我们所想要的音乐了，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弄正确即可。

关键字：AT89S52，按键，数码管，蜂鸣器，音阶。

(要求宋体、小四号，行间距为固定值22磅。

字数500字以上。

介绍你所作设计的主要内容及主要方法和取得的结果，是整个报告的概括性内容，不要超过一页面)目录(小三号居中，加粗)1 概述………………………………………………………………………………1.1 51系列单片机简介89系列单片机是ATMEL公司的8位FLASH单片机系列。

89系列单片机是以8031为核心构成的，它和8051系列单片机外部端子是一样的、兼容的，其最大特点是片内含有FLASH存储器。

AT89S52单片机是一种低功耗、高性能、内含4KB的闪速存储器（Flash Memory）的8位微控制器。

片内闪速存储器的程序代码或数据可在线写入，也可通过常规的编程器编程。

(宋体、小四，行间距固定值18磅。

以下相同要求)……………………1.2 电子琴简介电子琴为键盘乐器，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。

电子琴有多种类型，为业余型和专业型。

使用五线谱，多为高低音双行记谱。

有时也用中音谱。

电子琴又称作电子键盘，属于电子乐器，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。

摘要本设计主要研究基于AT89C52单片机的简易电子琴设计。

它是以AT89C52单片机作为主控核心，设置键盘、蜂鸣器等外围器件；另外还用到一些简单器件如：两位数码管，和NPN型三极管及电阻等。

利用按键实现音符和音调的输入；四位的数码管进行被操作的按键显示；用NPN型三极管8550实现低音频功率放大。

本设计硬件部分主要由最小系统，按键系统模块、数码管显示模块和蜂鸣器模块组成。

其软件部分主要有主程序模块、定时中断程序、定时计数程序、显示程序。

（1）最小系统：它是单片机应用系统的设计基础。

它包括单片机的选择、时钟系统设计、复位电路设计、简单的I/O口扩展、掉电保护等。

（2）按键系统模块：本设计采用10个按键，其中7个按键用来显示7个音调，其它3个按键可以进行高低中音的切换。

（3）数码管显示模块：SM段选端接在单片机的P0口，四个位选端分别接在P2.0、P2.1、P2.2和P2.3。

（4）蜂鸣器模块：此电子琴发音电路是通过三极管驱动蜂鸣器发音，经过上拉电阻提高驱动能力。

本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路，购买电子器件进行焊接，之后编写软件的程序，最后进行软硬件的调试运行。

并且从原理图，主要芯片，各模块的原理和各个模块的程序调试来阐述。

利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，实现高、中、低共21个音符的发音和显示。

基于单片机设计的简易电子琴，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，性价比高等，具有一定的使用和参考价值。

目录1.概述 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。

1.1设计背景...................................... 错误!未定义书签。

电创“十年杯”电子设计竞赛论文触摸你心爱的旋律----电子琴设计目录摘要-------------------------------------------------------------3 引言-------------------------------------------------------------4一概述-------------------------------------------------------------------5系统开发意义------------------------------------------------------------5 设计目标-------------------------------------------------------------------------------------------------5系统组成及总框图--------------------------------------------------------6二、硬件设计-----------------------------------------------------------7系统的硬件电路设计 (7)2.1AT89C51 (7)2.2单片机的时钟振荡电路 (7)2.3.复位状态 (8)2.3.复位电路 (8)2.4 单片机最小系统 (9)2.5 键盘输入部分 (9)2.6音频功放电路 (10)TDA2030A放大电路----------------------------------------------------------------------------------112.8扬声器 (11)三、软件设计 (12)3.1如何用单片机实现音乐的节---------------------------------------------13音乐相关知识---------------------------------------------------------------------------------------133.1.1定时/计数器的设计和状态字定义： (14)3.2音调数据表 (16)3.3 软件流程 .................................................................... 错误！未定义书签。

中国矿业大学徐海学院技能考核培训姓名：申鹏飞学 号： 22120768专业：信息12-2班题目：基于单片机的技能考核专题：简易的电子琴制作，数据收发指导教师：有鹏设计地点：电工电子实验室时间： 2015 年 6 月通信系统综合设计训练任务书学生姓名 申鹏飞 专业年级 信息12-2班 学号 22120768设计日期： 2015 年 6 月 20 日 至 2015 年7 月3日设计题目：设计专题题目：设计主要内容和要求：1. 主要内容：（1）系统硬件设计及说明）系统硬件设计及说明）系统硬件设计及说明（2）系统硬件设计及说明）单片机学习板主要功能介绍（3）单片机学习板主要功能介绍）系统软件设计（4）系统软件设计2. 功能扩展要求（1）2.4GHz射频收发芯片nRF2401及其应用及其应用）简易的电子琴制作的步骤和功能（2）简易的电子琴制作的步骤和功能指导教师签字：摘要：随着电子技术的发展，电子技术与音乐的结合不断加深。

由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭都能承受得了的经济投入。

而且电子琴键盘操作直观易于掌握。

子琴键盘操作直观易于掌握。

这样对初学者，这样对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。

这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普及率。

激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普及率。

关键词：关键词：5151单片机，电子琴单片机，电子琴 ，数据收发，数据收发目录第一章第一章 前言前言 .............................................. 6 1.1 系统开发背景系统开发背景 ...................................... 6 1.2 系统开发意义系统开发意义 ...................................... 6 第二章第二章 设计任务及要求设计任务及要求设计任务及要求 ................................... 7 第三章第三章 系统硬件设计及说明系统硬件设计及说明 ................................ 8 3.1系统组成及总体框图系统组成及总体框图 ................................. 8 第四章第四章 单片机学习板主要功能介绍单片机学习板主要功能介绍 .......................... 9 4.1AT89S52简介简介 ....................................... .......................................9 4.1.1功能特性：功能特性： ................................... 10 4.1.2主要性能主要性能..................................... ..................................... 11 4.1.3管脚说明管脚说明..................................... ..................................... 11 4.2 LED 数码管数码管 ....................................... ....................................... 12 4.3显示电路显示电路 ......................................... ......................................... 13 4.4键盘扫描模块电路图键盘扫描模块电路图 ................................ 13 4.5数码管显示模块电路原理图数码管显示模块电路原理图 .......................... 14 4.6电源模块电路原理图电源模块电路原理图 ............................... 15 第5章 系统软件设计系统软件设计 ..................................... 16 5.1音乐相关知识音乐相关知识...................................... ...................................... 16 5.2如何用单片机实现音乐的节拍如何用单片机实现音乐的节拍 ........................ 16 5.3如何用单片机产生音频脉冲如何用单片机产生音频脉冲 .......................... 16 5.4系统总体功能流程图系统总体功能流程图 (18)第六章2.4GHz 射频收发芯片nRF2401 模块介绍模块介绍 ............... 20 6.1芯片结构芯片结构 ......................................... ......................................... 21 6.2引脚说明引脚说明 ......................................... ......................................... 21 6.3工作模式工作模式 ......................................... .........................................23 6.3.1收发模式收发模式..................................... ..................................... 23 6.3.2直接收发模式直接收发模式 ................................. 24 6.3.3配置模式配置模式..................................... ..................................... 25 6.3.4空闲模式空闲模式..................................... ..................................... 25 6.3.5关机模式关机模式..................................... ..................................... 25 6.4.6.4.器件配置器件配置器件配置 ......................................... 25 6.5.6.5.应用电路应用电路应用电路 ......................................... 26 6.6无线音频系统无线音频系统...................................... ...................................... 27 第七章第七章 51 51单片机与NRF24L01模块融合模块融合 ..................... 28 第八章第八章 收获与总结收获与总结收获与总结 ...................................... 29 第九章第九章 参考文献参考文献 ......................................... 30 附录一附录一.................................................. 31 附录二附录二 .. (42)第一章 前言1.1 1.1 系统开发背景系统开发背景随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。

2012年-2013年第二届“萌芽计划”报告题目名称：简易电子琴2013年3月目录一．问题重述 (3)二．方案比较 (3)1．方案说明 (3)2．方案比较 (3)三．原理简述 (4)1.用单片机产生音频脉冲 (4)2.音频功放 (4)四．电路原理图和说明以及主要元件说明 (5)1.硬件结构框图 (5)2.仿真电路原理图及说明 (5)3.主要元件及说明 (6)1).STC89C52单片机 (6)2).LM386 (7)3).矩阵式键盘 (8)4.软件设计 (8)五．实现的功能 (9)六．附件 (11)一．问题重述（一）任务设计一个简易的电子琴，实现发不同音调的功能。

（1）采用555做振荡器。

（2）通过扬声器（喇叭）发出不同频率的声音。

（二）要求二．方案比较1.方案说明方案一.用NE555做振荡器，产生不同频率发声。

方案二.用51单片机产生音频脉冲，通过扩音器发声；a.用独立链接式键盘做发声的按键；b.用矩阵式键盘做发声的按键；c.用三极管8050做音频功放电路；d.用LM386做音频功放电路；e.用蜂鸣器发声；f.用喇叭发声。

2.方案比较对于方案一，如果用555振荡器，则实现不了许多发挥的功能。

对于方案二，单片机功能强大，能实现许多的功能，再加上本身也在学习单片机知识，所以我们就选择了方案二而在是用独立链接是键盘还是用矩阵式键盘上，我们看到，独立链接是键盘需要占据单片机的I/O口数量多，而且不好排版，考虑到矩阵式键盘只需接单片机8个I/O口，而且有16个按键，可以实现的音调较多，所以我们选择了用矩阵式键盘在用8050还是用LM386的问题上，刚开始还没有很清晰的决定。

但是我们倾向于用LM386，虽然用8050做功放电路相对于LM386来说电路相对简单，但是用8050三极管不是太了解，再网上搜索资料后，我们感觉，用LM386显得高端一些，而且功放的电压增益在20~200V之间，可供选择的空间大，所以我们选择了用LM386.对于是用蜂鸣器发声还是用喇叭发声，之前买的开发板上有蜂鸣器，感觉那个声音太难听了，所以我们就选用了音色好一点的喇叭。

创新制作报告简易电子琴设计摘要本设计主要研究基于STC90C51单片机地简易电子琴设计.它是以单片机作为主控核心，键盘、电脑音响、led等外围器件构成；本设计硬件部分主要由最小系统，按键系统模块、led显示模块和发声模块组成.其软件部分主要有主程序模块、定时中断程序、定时计数程序、显示程序.（1）最小系统：它是单片机应用系统地设计基础.它包括单片机地选择、时钟系统设计、复位电路设计等.（2）按键系统模块：本设计采用24个按键，其中21个按键用来显示21个音调，其它3个按键可以进行功能地切换.（3）LED显示模块：八个LED，七个红色LED来显示音符，1个绿色LED指示.（4）发声模块：此电子琴发音是用现成地电脑音响.本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路和编写软件地程序，最后进行软硬件地调试运行.并且从原理图，主要芯片，各模块地原理和各个模块地程序调试来阐述.利用单片机产生不同频率来获得我们要求地音阶，实现高、中、低共21个音符地发音和显示和音乐播放时地控制显示，并且能自动播放程序中编排地音乐，同时还有保存兵播放已按下地音符.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.目录1.概述41.1设计背景41.2设计意义41.3 设计任务42.系统总体方案及硬件设计42.1总体设计42.2硬件设计62.3单片机地最小工作系统62.4电源设计:2.5按键设计:2.6LED灯设计：2.7发声模块：3.系统软件地地编写 73.1电子琴基本原理 73.2主程序 93.3播放音乐模块 163.4录音模块 204.1硬件调试 234.2软件调试 235课程设计体会附1 源程序代码241.概述1.1设计背景由于本课程要做一个创新制作，而老师给地参考题中觉得电子琴这课题不错，因为电子琴能陶冶人地情操，同时使人更快乐，他能真正影响人地心情，因此决定做.单片机技术使我们可以利用软硬件来实现电子琴地功能，从而可以实现电子琴地微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等.并且可以进行一定地功能扩展.鉴于传统电子琴可以用键盘上地“1”到“A”键演奏从低So到高DO等11个音，从而也可以通过单片机实现对十个按键地扩展，实现七个音符键地高、中、低21个音调地显示播放和音乐地自动播放.1.2设计意义①可以了解音乐地基本知识；②加深对单片机地使用；③学会自己做工程；1.3 设计任务实现电子琴发声控制系统；要求电路实现如下功能：利用现成电脑音响作为发声部件，21个音符键，实现高音、中音、低音地1、2、3、4、5、6、7地发音.并在存储几首歌曲地内容，可以实现自动播放.2.系统总体方案及硬件设计2.1总体设计音乐是有由不同地音阶组成地，而不同地音阶又是由不同地频率发出地，那么产生不同地频率，就可以发出不同地音乐了.而利用单片机就可以产生不同地频率地方波，因此选择单片机为为主来设计.通过程序编写实现单片机输出不同地频率，输出地方波信号再通过接口给电脑音响，让其发声.同时电子琴加入led用来显示.本设计地主要工作是程序编写，通过程序让电子琴实现音乐演奏，歌曲播放以及记录已按下地音符，并播放，最后实现led显示.而硬件主要有单片机最小系统，键盘模块，发声模块，还有一个电源模块.总体框图22.2硬件设计电路图1注：本系统有主控单片机、键盘、led 显示模块、发声模块以及电源组成.2.2.2单片机地最小工作系统:按键输入LED 显示电脑音响单片机这里用地单片机地型号是STC90C516RD+，配以12M地晶振，以及复位电路供电电路构成最小系统.2.2.3电源设计:这里电源直接用直流5v电源；2.2.4按键设计:按键采用4*6扫描；4根行线接P10-P13,六根列线接P14-P17以及P20，P21口共24个按键，0-20代表音符键，0-6代表低音1,2,3,4,5,6,7；7-13代表中音1,2,3,4,5,6,7；14-20代表高音1,2,3,4,5,6,7；21号按键表示播放歌曲键，当按下21号键，进入播放歌曲函数，当按下22号键时，播放下一首歌曲，当按下23键时，退出播放返回主程序.而在主程序中时，代表演奏状态，当按下23号键时，进入录音状态，此时有个绿色地指示灯会亮.而进入录音后，再按一次23键，指示灯灭，退出录音状态，返回主程序.2.2.5LED灯设计：七个红色地LED代表按键地音符DO，RE，MI...分别接到P0口地各个I端口音符DO时，一个LED亮，音符MI时，2个LED亮...同时为了区分高中低音，三个八度LED显示不同，当低音音符播放时，LED闪亮，当是中音时，LED也闪亮，但是闪亮地频率更快，当是高音时，LED全亮，这是通过调节LED亮灭时间来实现，也可以说是PWM吧.还有一个绿色LED指示当前状态，当电子琴处于录音时，LED亮，否则，灭；2.2.6发声模块：这里没有自己做功放，而是使用电脑地音响.3系统软件地地编写3.1电子琴基本原理首先地弄清楚电子琴地基本原理：声音地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地某个口线不断输出“高”“低”电平，则在该口线上就能产生一定频率地方波，讲该方波接上喇叭就能发出一定频率地声音，若再利用程序控制“高”“低”电平地持续时间，就能改变输出波形地频率从而改变音调.乐曲中，每个音符对应着确定地频率，下表给出各音符频率.如果单片机某个口线输出“高”“低”电平地频率和某个音符地频率一样，那么将此口线接上喇叭就可以发出此音符地声音.根据这个原理就能设计出，对于单片机来说要产生一定频率地方波大致是先将某口线输出高电平然后延迟一段时间再输出低电平，如此循环地输出就会产生一定频率地方波，通过改变延迟地时间就可以改变输出方波地频率.单片机内部有两个定时计数器T1和T0，单片机地定时计数器实际上是个计数装置，它既可以对单片机内部晶振驱动时钟计数，也可以对外部输入地脉冲计数，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.当对单片机内部晶振驱动时钟计数时，每个机器周期定时计数器地计数值就加，当计数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机.音乐中各个音符地频率表如下：音符频率表3弄懂后开始程序地实现3.2主程序模块主程序框图参数计算发音原理若要产生音频脉冲，只要算出某一音频地周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期地时间.利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相.就可在P1.0引脚上得到此频率地脉冲.利用AT89C51地内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率地方法产生不同音阶.计算举例例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令计数器计时956μs/1μs＝956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）.计数脉冲值与频率地关系式是：N＝fi÷2÷fr，式中，N是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12MHz时，其频率为1MHz）；fr是想要产生地频率.其计数初值T地求法如下：T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr 例如：设K＝65536，fi＝1MHz，求中音DO（261Hz）.T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr ＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr，中音DO地T＝65536－500000/523＝64580. 3.2.3计算结果（1）单片机12MHZ晶振，中音符与计数T0相关地计数值如表所示：采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表地方式来获得相应地数据：低音0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59之间.用单片机播放音乐，或者弹奏电子琴，实际上是按照特定地频率，输出一连串地方波.为了输出合适地方波，首先应该知道音符与频率地关系.（2）音调数据表曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125ms调4/462ms调3/4187ms调3/494ms调2/4250ms调2/4125ms 上表中地频率数值，有些过多，去掉不常用地黑键频率，只是把白键对应地数据存放在单片机中，即可满足绝大部分地应用需求.定义音调数据表地程序如下：DW 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524 。

设计任务：1利用MCS-51单片机设计音乐演奏的硬件电路2利用C51或者汇编语言实现软件设计。

3利用proteus进行仿真具体功能：1.按键发音（eg：按下1，发出do的音，按下2，发出re的音……）2.按下功能键X，自动播放诸如《生日快乐》等简易歌曲（选做）#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint code tab[]={64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65010,65058,65110,65157,65178,};uchar code shuzhi[4][4]={0x11,0x21,0x41,0x81,0x12,0x22,0x42,0x82,0x14,0x24,0x44,0x84,0x18,0x28,0x48,0x88};sbit P20=P2^0;uchar STH0;uchar STL0;void delay(void){uchar x;for (x=300;x>0;x--);}/*uchar getkey(void){uchar scancode,tmpcode;if((P1&0xf0)==0xf0)return(0);scancode=0xfe;while((scancode&0x10)!=0){P1=scancode;if((P1&0xf0)==0xf0){tmpcode=(P1&0xf0)|0x0f;return((~scancode)+(~tmpcode));}else scancode=(scancode<<1)|0x01;}} */uchar getkey(void){uchar temp,temp1,i,j;/*delay(100);*/P1=0xf0;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){switch(temp){case 0xe0:i=0;break;case 0xd0:i=1;break;case 0xb0:i=2;break;case 0x70:i=3;break;}P1=0x0f;temp1=P1;temp1=temp1&0x0f;switch(temp1){case 0x0e:j=0;break;case 0x0d:j=1;break;case 0x0b:j=2;break;case 0x07:j=3;break;}return(shuzhi[i][j]);}}void time0_int(void) interrupt 1 using 0 {TH0=STH0;TL0=STL0;P20=~P20;}void main(){uchar key,k;TMOD=0x01;ET0=1;EA=1;while(1){P1=0xf0;if((P1&0xf0)!=0xf0){delay();if((P1&0xf0)!=0xf0){key=getkey();switch(key){case 0x11:k=0;break;case 0x21:k=1;break;case 0x41:k=2;break;case 0x81:k=3;break;case 0x12:k=4;break;case 0x22:k=5;break;case 0x42:k=6;break;case 0x82:k=7;break;case 0x14:k=8;break;case 0x24:k=9;break;case 0x44:k=10;break;case 0x84:k=11;break;case 0x18:k=12;break;case 0x28:k=13;break;case 0x48:k=14;break;case 0x88:k=15;break;default:break;}P20=~P20;STH0=tab[k]/256; STL0=tab[k]%256; TR0=1;P1=0xf0;while((P1&0xf0)!=0xf0){P1=0xf0;}TR0=0;}}}}。

电子琴是现代电子技术应用于音乐而制作的电子乐器。

单片机具有强大的控制及逻辑运算功能，以单片机为核心的电器设备已融入人们的日常生活中，如电视机、电冰箱、洗衣机、DVD、汽车音响等。

本文的主要内容是以单片机为核心器件，设计一个电子琴。

以单片机为核心与键盘、扬声器等组成电路作为核心控制模块，在控制模块上设有16个按键和扬声器。

本设计是简易电子琴的设计，当按下键盘矩阵中的按键时数码管会显示当前按钮并通过扬声器播放对应的音符。

通过本设计可掌握单片机的基本功能。

对单片机的应用会有一个质的提高。

1系统框图及整体设计概述系统由单片机STC89C52、矩阵键盘模块、功率放大模块、扬声器、USB供电电源所组成。

系统主要完成对键盘的响应、数码管显示等功能的控制，起到总控和协调各模块之间工作的作用。

单片机通过检测键盘输出对应频率的方波，后级通过LM386对功率进行扩大从而驱动扬声器发响。

2系统的总体方案设计根据所要实现的功能划分，系统一共需要以下几个模块：主控模块、显示模块、时钟模块、功率放大模块，以下就针对这几个模块进行讨论。

主控模块采用51系列的单片机，该单片机是一个高可靠性，超低价，无法解密，高性能的8位单片机，32个I/O口，且STC系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。

显示模块采用LED数码管，数码管价格便宜，具有显示数字的功能，而本系统显示设计也只需要显示数字，采用动态扫描法使数码管与单片机I/O口相连占用单片机口线少。

按键模块采用矩阵键盘作为外部输入，矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组，在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。

在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。

这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。

基于51单片机的简易电子琴设计一、设计任务及要求1、在该简易电子琴设计中,设置8个按键，8个按键能够发出do、re、mi、fa、sol、la、si、Do 8个音阶。

二、设计三个拨码开关，三个拨码开关能够调剂高音、中音、低音三个音调。

3、画出电路的整体方框图和电路原理图。

二、设计原理音乐由许多不同的音阶组成的，而每一个音阶对应着不同的频率，如此,咱们就能够够利用不同的频率组合，组成咱们想要的音乐。

简易电子琴是摁下拨码开关时，单片机AT89C51会发作声音，声音从端口通过LM386，通过放大以后传入喇叭。

声音主若是通过单片机4×4矩阵键盘的按键产生，那个地址只用到8个按键来产生高中低的8个音阶，来产生do re mi fa sol la si Do。

下面是计数初值：中1DO 523 0956 64580 #4FA# 1480 338 65198#1DO# 554 0903 64633 高5SO 1568 319 65217中2RE 578 0842 64684 #5SO# 1661 292 65235#2RE# 622 0804 64732 高6LA 1760 284 65252中3MI 659 0759 64777 #6LA# 1865 268 65268中4FA 698 0716 64820 高7SI 1976 253 65283三、设计方案本次设计的电子琴主若是利用AT89C51单片机为核心操纵元件，同时还包括键盘、拨码开关和扬声器等操纵模块，由键盘选择八个音阶。

一、电路原理图的整体设计整体电路需要c51单片机一片，音乐按键及喇叭等外围电路，要进行音调操纵和音频放大，设计好的电路图如以下图所示：2、键盘操纵模块的设计矩阵按键部份由8个轻触按键依照2行4列排列，连接到P3端口。

将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O,那么作为输入。

行线输出是低电平，有健按下，那么输入线就会被拉低，如此，通过读输入线的状态就可得知是不是有键按下。

基于51单片机的电子琴设计课程设计单片机原理》课程设计前言本课程设计旨在通过基于51单片机的电子琴设计，加深学生对单片机原理的理解和应用。

在本设计中，我们将介绍电子琴的设计要求、所用设备及软件以及总体设计方案。

随后，我们将详细介绍系统硬件设计中琴键控制电路、音频功放电路、时钟-复位电路和LED显示电路的设计。

第1章基于51单片机的电子琴设计1.1 电子琴的设计要求在电子琴的设计中，我们需要考虑琴键数量、音频输出质量、电源电压和外部接口等因素。

在本设计中，我们将采用25个琴键，保证音频输出质量和电源电压稳定，并提供外部接口以便于扩展和调试。

1.2 电子琴设计所用设备及软件在本设计中，我们将使用51单片机、琴键、音频功放、时钟、LED显示器等设备，并使用Keil C51编译器进行软件开发。

1.3 总体设计方案在总体设计方案中，我们将采用按键扫描方式实现琴键控制，使用PWM技术实现音频输出，使用外部晶振提供时钟信号，并使用LED显示器显示琴键状态。

第2章系统硬件设计2.1 琴键控制电路在琴键控制电路中，我们将采用矩阵按键扫描方式，通过51单片机的IO口进行扫描和检测。

同时，我们还将使用电容式触摸开关来实现琴键的触发。

2.2 音频功放电路在音频功放电路中，我们将采用TDA7297芯片作为功放，通过PWM技术实现音频输出，并通过滤波电路滤除杂音和谐波。

2.3 时钟-复位电路在时钟-复位电路中，我们将采用12MHz晶振作为时钟源，并使用复位电路确保系统在上电时能够正确运行。

2.4 LED显示电路在LED显示电路中，我们将采用MAX7219芯片实现LED点阵显示，并通过SPI接口与51单片机进行通信。

同时，我们还将使用CD4511芯片实现数码管显示琴键状态。

通过本课程设计，我们可以深入理解单片机原理的应用，掌握电子琴的设计和制作技术，提高自身的实践能力和创新能力。

2.5 整体电路本章将介绍电子琴的整体电路设计。

中国信息大学设计（论文）说明书第1页共14页电子琴的设计1课题背景单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它拥有高性能、高速度、体积小、价格廉价、牢固可靠、应用广泛的特点。

他的应用必然以致传统的控制技术从根本上发生改革。

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要课题。

电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新式的键盘乐器。

它在现代音乐扮演重要的角色，单片机拥有富强的控制功能和灵便的编程实现特点，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可以取代的一部分。

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单电子琴进行了解析，并介绍了鉴于单片机电子琴硬件的组成。

利用单片机产生不同样频率来获得我们要求的音阶，最后可随意弹奏要表达的音符。

而且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。

一首音乐是好多不同样的音阶组成的，而每个音阶对应着不同样的频率，这样我们就可以利用不同样的频率的组合，组成我们想演奏的那首曲目。

自然对于单片机来产生不同样的频率特别方便，我们可以利用单片机的准时 / 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。

一 .任务要求与整体设计方案设计任务与要求利用所给键盘的 1，2，3，4，5，6，7，8 八个键，可以发出 7 个不同样的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按其余键则发别的一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，尔后单片机的准时器启动，发出必然频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。

若是在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。

基于单片机的简易电子琴设计摘要随着科学技术的不断发展，单片机的应用日益成熟。

单片机集成度高、处理功能强大、价格低廉使其在各个领域得到广泛应用。

同时电子琴作科学技术与音乐共同发展的产物，在这个电子信息化的时代，为音乐的大众化做出了不可代替的贡献。

本文主要介绍一种基于51单片机的简易电子琴设计方案。

它采用了STC公司出品的一款低功耗、高性能单片机STC89C52芯片作为主控单元，与4*4矩阵键盘、复位电路、LED双位数码显示器、扬声器等组成主控核心模块。

文章详细论述了电子琴硬件设计和软件结构设计流程，采用了Altium Designer 09画出原理图、PCB图，通过Keil编程软件对电子琴进行软件编程，然后进行软硬件的调试运行并将程序烧录到STC89C52芯片中。

此系统运行比较稳定，具有硬件设计电路简单、清晰，成本低，软件功能完善，控制系统牢靠，性价比高等优点，具有一定的实用和参考价值。

关键词：STC89C52；电子琴；矩阵键盘AbstractAlong with the development of science and technology, the application of SCM increasingly mature. Single chip microcomputer high level of integration, processing powerful, low prices make it is widely used in various fields. At the same time the keyboards for science and technology and music common development of the product, in the electronic information era, for music's popular do can't replace contribution.This paper mainly introduces a kind of simple keyboard based on 51 SCM design scheme. It USES the STC product of our company a low power consumption, high performance microprocessor STC89C52 chips as the master unit, and 4 * 4 matrix keyboard and reset circuit, LED digital display, a double master core module and other components of the speaker. This paper discusses the design of hardware and software structure keyboard design process, the use of a Altium Designer 09 draw a diagram, PCB figure, through the Keil software keyboard to software programming, then the software and hardware debugging run and will burn to STC89C52 chip program. Operation of the system is stable and has the hardware circuit design simple, clear, and the cost is low, the software perfect function, control system firm, price higher advantages, has certain practical and reference value.Key words : stc89c52; keyboard; matrix keyboard目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 设计的目的和意义 (1)1.2 设计的主要内容 (1)2 系统概述 (2)2.1 系统工作原理 (2)2.2 系统结构组成 (2)2.2.1 电源电路 (2)2.2.2 控制部分 (3)2.2.3 显示部分 (3)2.2.4 发声部分 (3)2.3 主要芯片及元件的介绍 (3)2.3.1 STC89C52单片机简介 (3)2.3.2 芯片引脚介绍 (4)2.3.3 STC89C52时钟介绍 (6)2.3.4 双位LED数码显示器简介 (7)3 硬件电路的设计 (9)3.1 电源电路的设计 (9)3.2 复位电路的设计 (10)3.2.1 复位操作 (10)3.2.2 复位信号及其产生 (11)3.3 键盘控制电路 (12)3.3.1 矩阵式键盘的概述 (12)3.3.2 矩阵式键盘按键识别原理及方法 (12)3.4 显示电路 (13)4 系统软件设计 (14)4.1 如何利用单片机实现音乐节拍 (14)4.2 如何用单片机产生音频脉冲 (15)4.2.1 音符和频率的关系 (15)4.2.2 定义初值 (16)4.3 音乐发生程序流程图 (17)结论 (18)参考文献 (19)附录一电子琴源程序 (20)附录二原理图 (24)附录三 PCB图 (25)附录四实物图 (26)致谢 (27)1 绪论1.1 设计的目的和意义单片机又称单片微型计算机，英文字母的缩写MCU。

基于51单片机的电子琴设计随着科技的不断发展，单片机技术已经成为了现代电子设备中的重要组成部分。

51单片机作为一种广泛应用的单片机系列，具有高性能、低功耗、高集成度等特点，被广泛应用于各种嵌入式系统开发中。

本文将介绍一种基于51单片机的电子琴设计。

一、系统硬件设计1、单片机选择本设计选用AT89C51单片机作为主控制器，AT89C51是一种低功耗、高性能的8位单片机，具有4K字节的可编程存储器和128字节的RAM，同时具有丰富的外设接口，如UART、SPI、I2C等。

2、电子琴设计电子琴采用8×8 LED点阵作为输出设备，通过单片机控制点阵的亮灭状态来展示音乐波形。

具体实现方式是将音频信号通过一个运放放大器放大，然后将其输入到LED点阵中，通过控制点阵的亮灭状态来展示音乐的波形。

3、存储模块设计为了实现电子琴曲目的存储和播放，本设计选用了一块AT24C02 EEPROM芯片作为存储设备。

AT24C02是一种串行E2PROM存储器，容量为256字节，可以通过I2C总线与单片机进行通信。

将曲目信息存储在AT24C02中，可以实现曲目的存储和播放功能。

4、按键模块设计本设计采用4×4矩阵键盘作为输入设备，通过扫描按键状态来实现音符的选择和节奏控制。

矩阵键盘的行线连接到单片机的P1口，列线连接到P2口，通过检测行列组合的变化来确定按下的键位。

二、系统软件设计1、音符解码本设计采用MIDI音符编码方式来存储和播放曲目信息。

在解码过程中，根据音符的频率和持续时间计算出对应的音高和节奏信息，然后将其用于驱动电子琴的输出设备展示音乐的波形。

2、演奏控制为了实现节奏控制，本设计采用了一种基于时间间隔的演奏方式。

在演奏过程中，单片机根据设定的节奏间隔时间来触发音符输出，从而实现对节奏的控制。

同时，为了实现曲目的停止和播放功能，我们需要在软件中加入相应的控制逻辑。

3、存储和播放在软件设计中，我们需要实现将曲目信息存储到AT24C02中以及从AT24C02中读取曲目信息的功能。

基于51单片机简易电子琴设计摘要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。

本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。

我们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、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AT89S51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16个按键和扬声器。

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。

在电子行业高速发展的今天，单片机已经广泛的应用到了各个行业之中，其中也就包括了我所设计的娱乐项目，随意的弹奏音乐并且伴着灯光的闪烁，这就是我所以利用89C51单片机所设计的声光电子琴，声光电子琴的设计理念完全是利用89c51单片机的功能的研究和理解以及延伸拓展。

以下我会详细介绍电路的设计和程序的编制过程。

关键词：89c51单片机电路程序目录目录 (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2设计依据 (1)第二章系统方案设计及主控芯片介绍 (2)2.1系统基本设计思路 (2)2.2单元电路方案论证 (2)2.2.1控制器模块 (2)2.2.2发声模块 (2)2.2.3编程软件模块 (3)2.2.4最终方案 (3)2.3AT89C51单片机 (4)第三章硬件电路设计 (5)3.1最小系统设计 (5)3.2时钟电路 (5)3.3复位电路 (6)3.4按键控制模块 (6)3.5播放模块 (7)第四章程序流程 (7)4.1程序流程图 (7)4.2重点程序分析 (8)4.2.1音阶程序 (8)结论 (8)参考文献 (9)致谢 (10)附录1主要源程序 (11)附录2原理图 (18)附录3PCB板图 (19)附录4实物图 (20)第一章绪论1.1课题背景单片机因其体积小，功能强，价格低廉而得到广泛应用，同时随着我国经济的飞速发展，单片机在越来越多的领域得到了广泛的应用，现在国内的单片机多用于电话，玩具和LCD等产品，预计在未来，利用单片机发明的产品会越来越多，作为一名应用电子的应届毕业生来说，理解和掌握单片机的工作原理和使用技巧是必备的技能，基于这种考虑，我这次毕业设计的题目为简易电子琴。