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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STC89C51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单片机所设计的简易电子琴，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
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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 - 2.3 STC89C51单片机 ....................................................................................................................... - 4 - 第三章 硬件电路设计 .............................................................................................................................. - 7 -
3.1系统总体框图 ............................................................................................................................. - 7 - 3.2 最小系统设计 ............................................................................................................................ - 7 - 3.3 时钟电路 .................................................................................................................................... - 8 - 3.4 复位电路 .................................................................................................................................... - 8 - 3.5 按键控制模块 ............................................................................................................................ - 9 - 3.6 播放模块 .................................................................................................................................. - 10 - 第四章 系统软件设计 ............................................................................................................................ - 12 -
4.1单片机发声概述 ....................................................................................................................... - 12 - 4.2 编程软件Keil C51 ................................................................................................................. - 13 - 4.3 画图软件Protel99SE ............................................................................................................. - 13 - 4.4 Protel使用常见问题 ............................................................................................................. - 15 - 4.5 系统总体程序流程图 .............................................................................................................. - 16 - 第五章 调试与实现 ................................................................................................................................ - 17 - 结 论 ...................................................................................................................................................... - 18 - 参考文献 .................................................................................................................................................. - 19 - 致 谢 ...................................................................................................................................................... - 20 - 附录 1 原理图 ........................................................................................................................................ - 21 - 附录 2 PCB板图 ..................................................................................................................................... - 22 - 附录 3 实物图 ........................................................................................................................................ - 23 - 附录 4 源程序 ........................................................................................................................................ - 24 -
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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。
我所设计的该产品时根据自身的兴趣和爱好所设计的，通过对传统电子琴的认识和了解，知道了传统的电子琴是利用单片机的汇编语言的编程来实现的，而且功能单一，我所设计的产品是基于对89c51单片机的深入理解对传统电子琴的小小的改革和创新，并且以简单的C语言程序替代了复杂的汇编语言程序，我相信在电子琴的不断革新达到人们所需娱乐设备的标准的时候，电子琴会被投入到批量生产之中。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。他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。
1.2 设计依据
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STC89C51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。
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，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。 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，就可以弹奏出不同的歌曲和音调。
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第二章 系统方案设计及主控芯片介绍
2.1 系统基本设计思路
此设计是用扬声器播放弹奏的曲子。电路包括：键盘、单片机以及单片机周边最小系统和晶振电路。
2.1.1 各部分说明
（1）键盘用于弹奏音乐，八个按键8种音符。
（2）单片机通过输出各种电脉冲信号驱动控制各部分正常工作。
2.1.1系统工作过程
单片机要产生音频脉冲，主要处理过程是在CPU中完成的，CPU会随时对音符输入信号进行读取数据的操作。在读取了相应的寄存器的值后，CPU将读取的值进行处理，再通过I/O口把音乐通过扬声器播放出来。
2.2 单元电路方案论证
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。
2.2.1 控制器模块
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。
因51单片机价格比凌阳系列低得多，且本设计不需要很高的处理速度，从经济和方便使用角度考虑，本设计选择了方案2。
2.2.2 发声模块
发声模块是本设计的最主要的部分。
基本方案：发生电路是这次设计电路中最重要的组成部分，他承载着把单片机所产生的声音信号放大并输出的重要作用，而我的设计中的发声电路主要是由两个S8050三极管驱动组成。S8050三极管是一种小功率的放大管，属于ＮＰＮ型号三极管，而对三极管引脚的判断有以下方法。
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