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
2011年7月5日
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摘 要
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。
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目 录
1概 述 .................................................................................................................................... 5
1.1设计的目的意义 ........................................................................................................ 5 1.2.设计内容与要求 ....................................................................................................... 5 2系统总体方案及硬件设计 .................................................................................................... 6
2.1 方案论证 ................................................................................................................... 6
2.1.1 控制模块选择方案 ....................................................................................... 6 2.1.2按键选择方案 ................................................................................................ 6 2.1.3显示选择方案 ................................................................................................ 6 2.1.4发音电路选择方案 ........................................................................................ 6 2.2系统硬件设计 ............................................................................................................ 7
2.2.1 系统组成及总体框图 ................................................................................... 7 2.2.2单片机最小系统模块 .................................................................................... 7 2.2.3单片机AT89S52功能特性 ............................................................................ 8 2.2.4 TDA2822功能特性 ...................................................................................... 14 2.2.5 LED数码管显示 .......................................................................................... 17 2.3 显示电路 ................................................................................................................. 18 2.4 各功能模块原理图 ................................................................................................. 18
2.4.1 AT89S52 模块电路原理图 ......................................................................... 18 2.4.2 键盘扫描模块电路原理图 ......................................................................... 19 2.4.3音频处理模块电路原理图 .......................................................................... 20 2.4.4数码管显示电路原理 .................................................................................. 21
3 系统软件设计 ..................................................................................................................... 23
3.1. 方案总体设计 ....................................................................................................... 23
3.1.1音乐产生设计原理 ...................................................................................... 23 3.2 设计流程 ................................................................................................................. 25
3.2.1程序简易流程图： ...................................................................................... 26 3.2.2弹奏程序流程图： ...................................................................................... 27 3.2.3自动播放歌曲程序流程图: ........................................................................ 28
4 电路仿真 ............................................................................................................................. 29
4.1 ISIS 软件介绍 ....................................................................................................... 29 4.2 仿真图介绍 ............................................................................................................. 29 4.3 仿真图 ..................................................................................................................... 30 4.4PCB 印制板制作 ....................................................................................................... 30
4.4.1印制板制作的要求 ...................................................................................... 30 4.4.2印制电路板图 .............................................................................................. 31 4.5系统调试 .................................................................................................................. 32
4.5.1软件仿真调试 .............................................................................................. 33 4.5.2软件调试 ...................................................................................................... 33 4.5.3调试结论 ...................................................................................................... 33
5课程设计体会 ...................................................................................................................... 34
5.1收获与体会 .............................................................................................................. 34 5.2遇到的问题与解决方法 .......................................................................................... 34
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5.3 教程建议 ................................................................................................................. 35
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1概 述
1.1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。
1.2.设计内容与要求
（1）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。
（2）利用软件 keil C51进行程序的调试。
（3）利用proteus软件画电路图，并在单片机加载程序进行仿真。 （4）利用protel软件画原理图和生成电路板。 （5）按照PCB板图焊接电路板。
（6）将程序下载到单片机中，调试直到实现功能。
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