桂林电子科技大学
简易电子琴设计
设
计
报
告
指导老师：
学生：
学号：
机电工程学院
年月
简易电子琴设计报告目录
一、设计题目 (3)
二、设计内容与要求 (3)
三、设计的目的与意义 (3)
四、设计方案与选择
4.1设计方案 (3)
4.2方案选择 (5)
五、系统硬件与电路图
5.1 电路原理总图 (12)
5.2 复位电路 (13)
5.3 起振电路 (13)
5.4 放大电路 (14)
5.5 PCB图 (15)
5.6 其他 (16)
六、程序流程图与源程序
6.1程序流程图 (16)
6.2源程序 (17)
七、系统设计与说明
7.1 AT89S51单片机 (23)
7.2 DAC0832 (29)
7.3焊接过程 (35)
7.4系统调试 (36)
八、设计体会 (37)
九、参考文献 (39)
一、设计题目
简易电子琴的设计
二、设计内容与要求
用8031单片机控制电子琴发出1、2、3、4、5、6、7七个音符的声音，音调可控。
三、设计的目的与意义
1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，加深对单片机理论知识的理解。
2.掌握单片机内部功能模块的应用。
3.掌握单片机的接口及相关外围芯片特性、使用与控制方法。
4.掌握单片机编程方法、调试方法。
5.掌握单片机应用系统的构建和使用，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好的基
础。
四、设计方案及方案选择
4.1设计方案
4.1.1 设计思路
声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。声音以波的形式传播。声音是声波通过任何物质传播形成的运动。声波振动内耳的听小骨，这些振动被转化为微小的电子脑波，它就是我们觉察到的声音。内耳采用的原理与麦克风捕获声波或扬声器的发音一样，它是移动的机械部分与气压波之间的关系。
声音按音调可分为：高音、中音、低音。音高是由发声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。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。
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的频率组合，加以拍数对应的延时，构成音乐。如果单片机要自己播放音乐就必须考虑到节拍的设置。
对于AT80C51而言要产生一定频率的方波一般是先将某口线输出高电平，延迟一段时间后再输出低电平。通过改变延迟时间可以改变单片机的输出频率。单片机的延时主要有两种方式，即软件延时和使用定时/计数器延时。其中软件延时不是很精确，而电子琴电路由于每个音符的频率值要求比较严格，因此我们选用定时/计数器延时。
简易的电子琴系统主要是采用A T89C51单片机，单片机工作于12MHZ的时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，设计2*4键盘矩阵，设置成8个音，可随意弹奏想要表现的音乐，因为单片机产生的音频脉冲没有足够的驱动能力，所以用三极管放大电路实现音频的放大，保证扬声器能产生所要实现的音符声音。
4.1.2 设计方法
方案一：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9个按键和扬声器。定时器按设置的定时参数产生中断，由于定时参数不同，就会发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同音调。
方案二：程序可分如下：
初始化模块、判断按键模块、键值处理模块、音乐处理模块、中断模块、0处理模块、表单模块。
初始化模块：对8279键盘的部分进行初始化和中断初始化。
键值处理模块：用8279的状态字来判断它是否按键（FIFORAM不能清除已处理的数
据，但8279的状态字会发生相应改变）。输入的键值与1-8的物理值01H-08H进行比较，如果与其中某个数相等，则跳到1-8的键值处理模块；如果是9或者A，则跳到音乐处理模块。如果输入是0，则跳到0处理模块。结尾跳到初始化模块。
音乐处理模块：专门处理音乐中的1-8的发音。它们发音不同是因为波的频率不同，所以要发出不同的音，只要实现发出的波的频率不同即可。于是，可通过定时的方法来中断产生不同的方波。可把1-8的定时初值放在一个表单内。中断模块：T0中断是为键值处理模块服务；T1中断是为音乐处理模块服务。 0处理模块：在音乐处理过程中，按下0则音乐暂停，此时可如其他按键（包括音乐按键）。当再按下0键时，则最近继续的音乐中断。
表单模块：TAB音符表单存放1-8的ASCII码值；FREQUENCY音符初值表单存放1-8音符的中断初值；DA T、DAT1分别存放两首歌曲相应的中断初值和节拍等信息。
方案三：用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、
电容组成驰张振荡器电路。但该设计方案制作成本
高且复杂。由单片机控制的电子琴，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。用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。
通过讨论，与同学交流，上网查资料得出方案一较优，故选方案一做！
4.2 方案选择
4.2.1单片机的选择
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得
到广泛应用。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
4.2.2 扬声器的选择
扬声器是一种把电平转变为声信号的换能器件，扬声器和性能对音质的高低音响很大。
扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数。
1、额定功率
扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。标称功率称额定功率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。为保证扬声器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率的2~3倍。
2、额定阻抗
扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。
3、频率响应
给一只扬声器加上相同电压而不同频率的音频信号时，其产生的声压将会产生变化。一般中音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产生的声压较小。当声压下降为中音频的
某一数值时的高、低音频率范围，叫该扬声器的频率响应特
性。
理想的扬声器频率特性应为20~20KHz，这样就能把全部
音频均匀地重放出来，然而这是做不到的。每一只扬声器只
能较好地重放音频的某一部分。
4、失真
扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现象叫失真。失真有两种：频率失真和非线性失真。频率失真是由于对某些频率的信号放音较强，而对另一些频率的信号放音较弱造成的，失真破坏了原来高低音响度的比例，改变了原声音色。而非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号的波动不够完全一致造成的，在输出的声波中增加一新的频率成分。
5、指向特性
用来表征扬声器在空间各方向辐射的声压分布特性，频率越高指向性越狭，纸盆越大指向性越强。
扬声器的种类很多，按其换能原理可分为电动式、静电式、电磁式、压电式等几种，后两种多用于农村有线广播网中，按频率范围可分为低音扬声器、中音扬声器，这些常在音箱中作为组合扬声器使用。在本次试验作品中使用电磁式扬声器。
4.2.3 电解电容
电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。同时电解电容正负不可接错。
电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为电介质，电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极（注意和电介质区分），电解电容器因而得名。
电解电容器特点一：单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。
电解电容器特点二：额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f（但不能和双电层电容比）。
电解电容器特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。常见的日系电解电容以Nippon Chemi-con(黑金刚）、Nichicon（尼吉康）、Rubycon（红宝石）、Matsushita(松下电器，从2005年改为
Panasonic)、Hitachi（日立）、ELNA（埃尔纳，俗称依娜）
为代表，台系电容则以LELON（立隆）、SUSCON（冠坤）、
TEAPO（智宝）、CAPXON（丰宾）为代表，港系:SAMXON
（万裕）,国内以TH（华裕）、Yadacon(雅达康)、Beryl（绿
宝石）、Acon（中元）、Chang（华威）、Xunda（讯达)等为
代表，欧美以ELEBASIC、ITEDCON、KENDEIL、
CDE、BHC，EVERALPHA为代表。
有极性电解电容器通常在电源电路或中频、
低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常
数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电
路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极
（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负
极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则
会损坏电容器。
无极性电解电容器通常用于音箱分频器电路、电视机S校正电路及单相电动机的起动电路。
电解电容器广泛应用于家用电器和各种电子产品中，其容量范围较大，一般为1~1000μF，额定工作电压范围为6.3~450V。其缺点是介质损耗、容量误差较大（最大允许偏差为100%、-20%），耐高温性较差，存放时间长容易失效。
电解电容的极性，注意观察在电解电容的侧面有“—”，是负极，如果电解电容上没有标明正负极，也可以根据它的引脚的长短来判断，长脚为正极，短脚为负极。
4.2.4电容
电容指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称。在电路学里，给定电势差，电容器储存电荷的能力，称为电容（capacitance），标记为C。采用国际单位制，电容的单位是法拉（farad），标记为F。
电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。因电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，所以广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。
电容器的基本作用就是充电与放电，但由这种基本充放电作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着种种不同的用途，例如：在电动马达中，用它来产生相移；在照相闪光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电等等。而在电子电路中，电容器不同性质的用途尤多，这许多不同的用途，虽然也有截然不同之处，但因其作用均来自充电与放电。下面是一些电容的作用列表：
耦合电容：用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。
滤波电容：用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。
退耦电容，用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。
高频消振电容：用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。
谐振电容：用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。
旁路电容：用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域（所有交流信号）旁路电容电路和高频旁路电容电路。
中和电容：用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。
定时电容：用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。
积分电容：用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中，采用这种积分电容电路，可以从场复合同步信号中取出场同步信号。
微分电容：用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号，采用这种微分电容电路，以从各类（主要是矩形脉冲）信号中得到尖顶脉冲触发信号。
补偿电容：用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿电路中，使用这种低频补偿电容电路，以提升放音信号中的低频信号，此外，还有高频补偿电容电路。
自举电容：用在自举电路中的电容器称为自举电容，常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路，以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。
分频电容：在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。
负载电容：是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整，通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。
调谐电容：连接在谐振电路的振荡线圈两端，起到选择振荡频率的作用。
衬垫电容：与谐振电路主电容串联的辅助性电容，调整它可使振荡信号频率范围变小，并能显著地提高低频端的振荡频率。
中和电容：并接在三极管放大器的基极与发射极之间，构成负反馈网络，以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。
稳频电容：在振荡电路中，起稳定振荡频率的作用。
定时电容：在RC时间常数电路中与电阻R串联，共同决定充放电时间长短的电容。
加速电容：接在振荡器反馈电路中，使正反馈过程加速，提高振荡信号的幅度。
缩短电容：在UHF高频头电路中，为了缩短振荡电感器长度而串联的电容。
克拉波电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈串联的电容，起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。
锡拉电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈两端并联的电容，起到消除晶体管结电容的影响，使振荡器在高频端容易起振。
稳幅电容：在鉴频器中，用于稳定输出信号的幅度。
预加重电容：为了避免音频调制信号在处理过程中造成对分频量衰减和丢失，而设置的RC高频分量提升网络电容。
去加重电容：为了恢复原伴音信号，要求对音频信号中经预加重所提升的高频分量和噪声一起衰减掉，设置RC在网络中的电容。
移相电容：用于改变交流信号相位的电容。
反馈电容：跨接于放大器的输入与输出端之间，使输出信号回输到输入端的电容。
降压限流电容：串联在交流回路中，利用电容对交流电的容抗特性，对交流电进行限流，从而构成分压电路。
逆程电容：用于行扫描输出电路，并接在行输出管的集电极与发射极之间，以产生高压行扫描锯齿波逆程脉冲，其耐压一般在1500伏以上。
S校正电容：串接在偏转线圈回路中，用于校正显像管边缘的延伸线性失真。
自举升压电容：利用电容器的充、放电储能特性提升电路某点的电位，使该点电位达到供电端电压值的2倍。
消亮点电容：设置在视放电路中，用于关机时消除显像管上残余亮点的电容。
软启动电容：一般接在开关电源的开关管基极上，防止在开启电源时，过大的浪涌电流或过高的峰值电压加到开关管基极上，导致开关管损坏。
启动电容：串接在单相电动机的副绕组上，为电动机提供启动移相交流电压，在电动机正常运转后与副绕组断开。
运转电容：与单相电动机的副绕组串联，为电动机副绕组提供移相交流电流。在电动机正常运行时，与副绕组保持串接。
4.2.5电阻
电阻的英文名称为resistance，通常缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆定律指出电压、电流和电阻三者之间的关系为I=U/R，亦即R =U/I。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”来表示。通常“电阻”有两重含义，一种是物理学上的“电阻”这个物理量，另一个指的是电阻这种电子元件。
电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。
电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能
电阻测量
用万用表测量大值电阻：
31/2位和41/2位数字万用表电阻档的最大量程一般是20MΩ。对于31/2位数字万用表而言，使用不同的电阻量程也只能测量0.1Ω～19.99MΩ范围内的电阻；而对于41/2位数字万用表，则只能测量0.01Ω～19.999MΩ范围内的电阻。当被测电阻Rx≥20MΩ时，仪表将显示溢出符号“1”。
实验证明，采用下述的“并联电阻法”，可将31/2位或41/2位数字万用表20MΩ电阻档的量程扩展到100MΩ。
1、测量方法
预先准备一只十几兆欧的电阻R1，将数字万用表拨至20MΩ档后测出电阻值R1。然后把被测电阻Rx并联在R1两端，再测出并联总电阻R。根据电阻
并联的计算公式很容易推导出。测量举例：被测电阻为一只标记
不明的高阻值电阻Rx，R1选用标称阻值为10MΩ的电阻。使用
DT830型数字万用表的20MΩ电阻档，实测R1的阻值为
10.05MΩ。将Rx与R1并联后，再用DT830进行测量，测得总
阻值R=7.70MΩ。由此判定，被测电阻的标称值应为33MΩ。
2、测量注意事项
1）当被测量电阻Rx的阻值超过100MΩ时，并联后的总阻值R与选用的标准电阻R1的阻值非常接近，加之数字万用表本身存在±1个字的误差，会使测量误差增大。因而，本法不适合用来测量阻值大于100MΩ的电阻。
2）测量操作时，应将被测电阻Rx与标准电阻R1并联接触牢靠，必要时可用鳄鱼夹将两者固定。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。
4.2.6声音频率
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9个按键和扬声器。定时器按设置的定时参数产生中断，由于定时参数不同，就会发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同音调。
音符频率域计数器T的对照表
T的值决定了TH0和TL0的值，其关系为：TH0=T/256，TL0=T%256
五、系统硬件电路图
5.1 电路原理总图
5.2 复位电路
当MCS-51单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。
复位的基本功能是：系统上电时提供复位信号。直至系统电源稳定后，撤消复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
51单片机的复位是由RESET引脚来
控制的，此引脚与高电平相接超过24个
振荡周期后，51单片机即进入芯片内部
复位状态，而且一直在此状态下等待，直
到RESET引脚转为低电平后，才检查EA
引脚是高电平或低电平，若为高电平则执
行芯片内部的程序代码，若为低电平便会
执行外部程序。由于本设计只采用内部存
储器，不会执行外部程序，因此EA端一般为高电平。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC＝0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值。
与其它计算机一样，MCS-51单片机系统常常有上电复位和操作复位两种方法。操作复位指用户按下“复位”按钮使计算机进入复位状态。上电复位电路是—种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
5.3 起振电路
晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，这种特性叫机电效应。它们有一个很重要的特点，其振荡频率与它们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。
根据石英晶体的机电效应，
我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。它们的机电效应是机-电-机-电....的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q 值非常高，
做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤
波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻
曲线。
每个单片机系统里都有晶振，晶振是石英振
荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中
最重要的部件，它的作用是提供基准频率，它就
像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作
频率不稳定，自然容易出现问题。在单片机系统
里晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电
路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一
切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的
提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就
越快。
晶振是一种能把电能和机械能相互转化的
晶体，在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十，高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。
晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。
5.4 放大电路
放大电路（能够将一个微弱的交流小信号（叠加在直流工作点上），通过一个装置（核心为三极管、场效应管），得到一个波形相似（不失真），但幅值却大很多的交流大信号的输出。实际的放大电路通常是由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成。
增加电信号幅度或功率的电子电路。应用放大电路实现放大的装置称为放大器。它的核心是电子有源器件，如电子管、晶体管等。为了实现放大，必须给放大器提供能量。常用的能源是直流电源，但有的放大器也利用高频电源作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的能量转移给输出信号。输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。现代电子系统中，电信号的产生、发送、接收、变换和处理，几乎都以放大电路为基础。20世纪初，真空三极管的发明和电信号放大的实现，标志着电子学发展到
//简易电子琴 #include<> //包含51单片机寄存器定义的头文件 sbit P14=P1^4; //将P14位定义为引脚 sbit P15=P1^5; //将P15位定义为引脚 sbit P16=P1^6; //将P16位定义为引脚 sbit P17=P1^7; //将P17位定义为引脚 unsigned char keyval; //定义变量储存按键值 sbit sound=P3^6; //将sound位定义为 unsigned int C; //全局变量，储存定时器的定时常数 unsigned int f; //全局变量，储存音阶的频率 //以下是C调低音的音频宏定义 #define l_dao 262 //将“l_dao”宏定义为低音“1”的频率262Hz #define l_re 286 //将“l_re”宏定义为低音“2”的频率286Hz #define l_mi 311 //将“l_mi”宏定义为低音“3”的频率311Hz #define l_fa 349 //将“l_fa”宏定义为低音“4”的频率349Hz #define l_sao 392 //将“l_sao”宏定义为低音“5”的频率392Hz #define l_la 440 //将“l_a”宏定义为低音“6”的频率440Hz #define l_xi 494 //将“l_xi”宏定义为低音“7”的频率494Hz //以下是C调中音的音频宏定义 #define dao 523 //将“dao”宏定义为中音“1”的频率523Hz #define re 587 //将“re”宏定义为中音“2”的频率587Hz #define mi 659 //将“mi”宏定义为中音“3”的频率659Hz #define fa 698 //将“fa”宏定义为中音“4”的频率698Hz #define sao 784 //将“sao”宏定义为中音“5”的频率784Hz #define la 880 //将“la”宏定义为中音“6”的频率880Hz #define xi 987 //将“xi”宏定义为中音“7”的频率53
基于单片机的简单电 子琴毕业设计 目录 1引言 (1) 2 总体设计 (2) 2.1 设计目的与要求 (2) 2.2 电子琴系统的组成 (2) 2.3 系统设计框图 (3) 3 详细设计 (4) 3.1 硬件设计 (4) 3.2 硬件简介 (5) 3.2.1 AT89C51简介 (5) 3.2.2 LED数码管 (10) 3.3整体程序处理流程图设计 (11) 3.4矩阵式键盘的识别和显示与设计 (12) 3.4.1矩阵式键盘的结构与工作原理 (12) 3.4.2矩阵式键盘的按键识别方法 (13) 3.4.3键盘接口必须具有的4个基本功能 (15) 3.5音乐播放设计 (16) 3.5.1音乐发声原理 (16) 3.5.2音乐播放流程图 (18) 3.5.3放歌子程序流程图 (18) 4实现联调 (20) 4.1 Proteus 简介 (20) 4.2 keil 简介 (20) 4.3利用keil与Proteus进行的调试 (21) 5 总结与展望 (23)
参考文献 (25) Abstract： (26) 致谢 (27) 附录A：程序设计 (28) 附录B 印制电路板（PCB）设计 (34)
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。本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析与设计，并介绍了基于单片机电子琴的系统硬件组成。该文设计是一种基于AT89C51的简单音乐发生器，利用单片机技术、键盘和一组发光二极、SPEARK等实现原理图设计，并用C51语言进行键盘识别程序设计和音频脉冲输出程序的设计。经过软件和硬件的联调，并仿真出来。该音乐发生器不仅能通过键盘弹奏出来简单的乐曲，而且不弹奏时按播放键可以播放置音乐，音调和节拍都由单片机控制实现。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；键盘；扬声器；电子琴
设计题目单片机电子琴
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。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。本系统是以51系列单片机AT89C51为主控制器，附有矩阵键盘、LED显示管、扬声器组成。系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。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：AT89C51，矩阵键盘，LED显示管，蜂鸣器，1602液晶显示，1307时钟芯片。
目录 第1章概述 ----------------------------------------------------------------------------------4 第2章课程设计任务及要求 -----------------------------------------------------------4 2.1 设计任务 -------------------------------------------------------------------------------4 2.2 设计要求 -------------------------------------------------------------------------------4 第3章系统设计 -----------------------------------------------------------------------------5 3.1设计方案 -------------------------------------------------------------------------------5 3.2 系统设计 --------------------------------------------------------------------------------5 3.2.2系统流程图 -------------------------------------------------------------- ---------5
摘要 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，它在音奏中已成为不可缺少的一部分。本文主要介绍运用555定时器制作简易电子琴的设计方法。该方法利用555定时器构成多谐振荡器，通过按键控制不同的RC组合应用多谐振荡器产生不同频率八个基本音阶的脉冲信号波，然后连到扬声器上，即可发出八音阶的音乐。在该设计中，利用了555定时器构成的多谐振荡器产生各音阶不同频率的脉冲，不仅仅使其频率调节更加方便，而且发出的声音稳定、饱满。 前言 (1) 第一章设计内容及要求 (2) 1.1 设计的基本原理 (2) 1.2 设计要求 (2) 第二章系统组成及工作原理 (3) 2.1 系统组成 (3) 2.1.1 按键模块 (3) 2.1.2音调发生模块 (3) 2.1.3音响模块 (4) 2.2 工作原理 (4) 2.2.1 NE555多谐振荡器 (5) 2.2.2 LM386集成功率放大器 (7) 第三章方案比较 (8) 3.1 方案一 (8) 3.2 方案二 (9) 3.3方案三 (10) 3.4方案分析与比较 (11) 第四章参数计算、器件选择 (12) 4.1 参数计算 (12) 4.2 器件选择 (12) 第五章系统调试及测试结果分析 (14) 5.1 系统调试 (18) 关键词：简易电子琴，555定时器，多谐振荡器，八个基本音阶 目录
5.2 硬件调试···················································19 2 5.3 测试结果与分析 (19) 前言 随着当代科学设计的发展，电子产品在人们的日常生活中占据着越来越多重要的地位。电子琴作为其中的一个典型代表，引领着许多孩子进入音乐的殿堂。因此，我们选择了简易电子琴这个题目来制作，因为它不仅能过提高实际动手能力，还与实际生活有着紧密的联系。 模拟电子技术基本教程是一门实践性很强的课程，而此次课程设计依据的理论基础是模拟电子技术基本教程，其主要目的是通过本课程的培养，启发学生的创造性思维，进一步探究书本知识。本课程设计是设计出一个电子产品，先焊接好，再进行检验。 在电子课程设计的过程中，系统的概念十分重要，熟悉从系统的层次分析问题、解决问题的方式。基本方法除了实验课中要求掌握的功能测试、故障排除等各种一般方法以外、要特别注重使用“电路拼装”的方法。课程设计的一般步骤如下：（1）、选择一个课题；（2）、查阅有关资料；（3）、进行可行论证；（4）、通过设计方案的比较，定出最优的设计方案；（5）、分解为多个模块；（6）、分别设计各个功能模块电路，并完成调试；（7）、组装成完整的数字系统；(8)、编写设计、安装、调试报告。 1 第一章设计原理及要求 1.1 设计的原理 555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。 5.4 误差分析 (19) 实验小结及心得体会 (20) 结论······························································21 参考 文献·························································22 附录一····························································23 附录二···························································· 24 3
设计简易电子琴 学号：031041108 学生姓名：冯桥专业（班级）：电子（11） 摘要：简易电子琴电路是以 NE555 时基电路为核心组成的多谐振荡器电路，由振荡器电路产生频率信号，再通过由 LM386 小功率集成功放为核心组成的功放电路，最后由扬声器输出信号，发出 8个不同频率的音符。 通过改变一组开关的通断可以发出不同的音符和音调，分别按下音符按键能发出 8 个不同频率的音符。 关键词：NE555 LM386 音调集成功放驱动 1 任务提出与方案论证 1.1 设计要求 1、要求有7个音阶，可以用数字芯片构成，也可由单片机构成。 2、用Multisim仿真。 3、搭建实体电路 要求掌握：数字电路的设计方法 1.2 方案论证 方案一： 基于RC振荡电路构成文氏电桥振荡电路，通过改变电阻或电容的值，可以得到不通的振荡频率，从而可以构建八音阶的电子琴系统。（注：通过此方法完成后只能发出一种声响，而且不能停止，是电路设计与链接问题。） 方案二： 555定时器可以构成单稳态触发器，而单稳态触发器仅有一个稳态，故可以通过改变其暂态在一个周期内的时间长度以得到不同的频率，来构建电子琴系统。 本设计选用第二种方法实现。
2 总体设计 2.1 系统总体组成··
·· 本系统主要由多谐振荡发生电路，扬声器及外部电路组成。通过按键开关接通电路产生振荡方波信号，通过改变电位器电阻的大小来调节振荡频率的大小；接着驱动扬声器发出声音。多谐振荡发生电路按住一个开关电路接通电路外部电容、电阻与555芯片构成多谐振荡电路进行循环的充放电，则输出脉冲矩形波信号。 2.2 总电路图
课程设计任务书
开题报告
皖西学院本科毕业论文（设计）中期检查表
简易电子琴的设计 学生姓名：王春指导老师：郑大腾 摘要 本系统是采用EDA技术设计的一个简易的八音符电子琴，该系统基于计算机中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，它可以通过按键输入来控制音响。多功能电子琴的设计是在原有普通电子琴的基础上进行扩充的一个设计。该电子琴的设计大体可以由三个模块构成，分别是电子琴发声模块、存储器模块和选择控制模块。用超高速硬件描述语言VHDL编程可以实现各个模块的功能。不仅能实现弹琴和演奏的功能，它还能实现“复读”的功能，就是可以存储任意一段音乐，并且可以即时的播放出来。系统实现是用硬件描述语言VHDL 按照模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、总体整合。本系统的功能比较齐全，有一定的现实使用的价值。本文中介绍了电子琴系统的整体的设计,并基于超高速硬件描述语言VHDL在相关的芯片上编程实现的。 关键字 电子琴；EDA；VHDL；音调发生；现场可编程逻辑器件FPGA；超高速硬件描述语言VHDL；电子琴系统； Abstract This system is designed using EDA technology a simple eight-note keyboard, the system clock divider based on the principle of the computer, using top-down design methodology to implement, it can be controlled through the key input audio. Multi-function keyboard is designed to be an ordinary keyboard in the original expansion on the basis of a design. The design of the keyboard in general consists of three modules, namely the keyboard sound
河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告 题目: 模拟电子琴发声控制系统 姓名 学号： 专业班级： 指导老师： 所在学院：
摘要 本设计是用 AT89S52 单片机为核心控制元件，设计一个模拟电子琴发声控制系统。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器、LED 显示器等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有11个按键，其中7个按键控制7个音符，1个作为功能转换键使用，具有手动随意弹奏和自动播放乐曲的功能,另外3个按键用来实现高、中、低音的音符发音。下面具体介绍一下单片机各端口的分配功能：单片机的 P2.0-P2.6 为输入端口，用来控制 7个音符的选择弹奏；P2.7 为功能转换键，它能切换手动随意弹奏和自动播放乐曲的功能；P3.0-P3.2 为单片机控制电子琴实现弹奏高、中、低的功能切换键；P0 端口通过上拉电阻接到+5V 上，然后接LED共阴数码管；P1.0 为单片机的输出端口，它通过限流电阻 R 与三极管级基极相接，三极管的发射极又接蜂鸣器。 本设计通过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经三极管放大信号后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。要实现7个音符的各自的高、中、低音，需要建立三个表，分别存储高音、中音和低音的频率值；当三个拨码开关中某一个按下，通过软件选择相应的音频。按下弹奏键就可弹奏出不同的声音。 另外用软件延时来控制发音时间的长短来控制节拍。通过把乐谱中的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在存储器中。由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间，这样就可以实现乐曲的演奏。 为了实现按键的准确判断和完善电子琴发声的效果，本设计采用了软件防抖的方法，有效的解决了按键抖动的问题。另外当按下功能切换键，切换至音乐自动播放功能时，本系统能实现四首歌曲的有选择播放，另附带数码管显示提醒。这样使得电子琴的功能变的更加强大。 本设计为实物电路板设计开发，报告中详细的阐述了电子琴设计的方法和过程。并经过软硬件的调试，该音乐发生器不但能通过键盘弹奏出很好的音调，而且还可以通过键盘选择播放不同的音乐。除此之外，本电子琴还带有显示功能，能显示哪个按键按下，而且相当准确。 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。 关键字：单片机蜂鸣器数码管
目录 1 设计任务 (1) 1.1 基本任务 (1) 1.2 扩展任务 (1) 2 设计方案原理 (1) 3 单元电路的设计 (2) 3.1 多谐振荡器 (2) 3.2 琴键开关 (3) 3.3 扩音器（喇叭） (4) 3.4 器件选择 (4) 4 电路图的绘制 (5) 5 电路的仿真及调试 (6) 6 体会 (6) 参考文献 (8)
1设计任务 电子琴是一种很简单的电子产品，目前市场上所售的电子琴多为基于单片机所设计的。本次课设要求利用数电知识，设计一个能奏出八个音阶的电子琴。虽然没有基于单片机的电子琴那么多的功能，但是电子琴的基本功能是可以满足的。 本次设计的主要内容为：根据数电课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计一个简易电子琴，以加深对单片机知识的理解，锻炼实践动手能力。 本次设计的任务为： 1.1基本任务 ①具备8个按键，能够分别较准确地弹奏出1?1八个音符。 ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参 数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。用 Proteus或MULTISIM软件完成仿真，并按规定格式写出课程设计 报告书。 1.2扩展任务 ①能够弹奏出至少21个音符（三个音阶）。 ②能够较便捷地完成音阶的升降。（按一个开关实现升8度，按另一个开关实现降 8度） 2设计方案原理 本方案为利用555多谐振荡器能输出脉冲信号的特性，通过改变振荡器外接电阻的阻值来改变振荡器输出脉冲的频率，驱动喇叭发出各种音阶。电子琴所用琴键即为改变电阻阻值的开关，通过改变阻值使输出与琴键音阶相对应。
原理框图如下： 图1原理框图 3单元电路的设计 3.1多谐振荡器 利用多谐振荡器产生周期脉冲电路图如下图所示 图2 多谐振荡器电路实现 图中引脚功能： 1脚：GND或Vss）外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 2脚：TR低触发端。 3脚：OUT（或Vo）输出端。 4脚：Rd是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH 处于何电平，时基电路输出为“ o”，该端不用时应接高电平。 5脚：CO或VC）为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的
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。 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，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，构成我们想演奏的那首曲目。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. 任务要求与总体设计方案 1.1 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，能够发出7个不同的音调，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，中间再按别的键则发另外一音调的声音，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，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，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。如果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。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 1.2 设计方案 1.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率
二十一音电子琴的设 计毕业
JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计（论文） 二十一音电子琴的设计
毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名： 日期：日期：
注意事项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上
课程设计报告 设计题目：单片机多功能音乐盒设计 【摘要】本设计是一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒，依据单片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个多功能多功能音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路以及蜂鸣器组成。使用两个按键控制音乐盒，一个用来暂停歌曲，另一个用来切换歌曲本音乐盒共有四首歌曲，还有4*4矩阵键盘电子琴弹奏功能，播放歌曲时，蜂鸣器发出音调，矩阵键盘无扫描信号，不动作。当按下暂停歌曲键时，可继续弹奏电子琴。本设计利用KEIL编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试，配合PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试，节约了设计时间。 设计作者：吴文豪 专业班级/学号：10应电三班 1006020144 合作者1：专业班级/学号： 合作者2：专业班级/学号： 指导教师：王明文 设计时间：2012年5月12日———2012年6月3日
目录 引言 (1) 1．设计任务及要求 (2) 1．1设计任务 (2) 1．2设计要求 (2) 1. 3研究内容 (2) 2．系统总体设计 (3) 2．1系统结构框图设计及说明 (3) 3．软、硬件设计…………………………………………………………….. 3.1 系统硬件设计………………………………………………………… 3．1．1系统硬件原理图及工作原理说明………………………… 3．1．2单元电路设计原理与元件参数选择……………………… 3． 2系统软件设计…………………………………………………….. 3． 2． 1软件系统总流程图及设计思路说明…………………... 3． 2． 2软件各功能模块的流程图设计及思路说明…………... 4．安装与调试………………………………………………………………. 4．1安装调试过程……………………………………………………… 4．2调试中遇到的问题…………………………………………………5．结论………………………………………………………………………. 6．使用仪器设备清单………………………………………………………. 7．收获、体会和建议………………………………………………………. 8．参考文献…………………………………………………………………. 9．附录………………………………………………………………………
555简易电子琴电路制作 一设计要求与任务 1.学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。 2.了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。 二总体框图 、【模块功能】 该电路包括按钮开关，定值电阻，555振荡器和扬声器三部分组成， 1输入端：由八个按钮开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端2频率产生端：根据定值电阻的不同输入，由555产生不同的信号频率 3扬声器端口: 接受信号频率发出特定的频率
【设计方案】 555定时器 本实验采用两个555集成定时器组成简易电子琴。整个电路由主振荡器，颤音振荡器，扬声器和琴键按钮等部分组成。 主振荡器由555定时器，七个琴键按钮S1~S7，外接电容C1、C2，外接电阻R8以及R1~R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C5及R9、R10 等元件组成，颤音振荡器振荡频率较低为64Hz，若将其输出电压U连接到主振荡器555定时器复位端4，则主振荡器输出端出现颤音。 按图接线后闭合不同开关即可令喇叭发出不同频率的声响，从而模拟出电子琴的工作。 三选择器件 【实验器材】 555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。 多谐振荡器的工作原理 多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。
XXX学院毕业设计（论文）开题报告 题目名称基于51单片机的显示电子琴设计 学生姓名专业班级学号 一、选题目的和意义： 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，他具有高性能、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。 电子琴是箱子电子科技与音乐结合的产物。之所以受到群众们喜爱,是因为它能模拟各种乐器的音色,如笛、号、琴、颤音、和旋音等以及打击乐板音、鼓乐、沙锤等。本设计介绍一种除有普通电子琴功能外,还有不需要按琴键就能模拟电子琴自动演奏乐曲的电子琴音乐的产生和演奏电路。若与音响放大器相结合,则乐曲的音响效果会更好。 STC89C51单片机为核心控制元件，可提高开发效率，缩短研发周期，降低研发成本，且易于进行功能扩展。 电子琴系统就是以单片机为核心部件设计的一个简易的电子琴，这只是单片机应用的一个点，由点及面，希望能更好的了解和应用单片机技术。我选单片机电子琴这个选题的目的在于通过从日常生活中的细微之处着手，将所学的理论知识与实践更好的结合起来，在设计制作电子琴的过程中，更加熟练的掌握单片机的应用，在更深刻的理解理论知识的同时锻炼提高自己的动手实践能力，使理论和实际能够相得益彰。 二、研究概况及发展趋势综述 计算机技术和通信技术紧密结合，涉及到通信与计算机两个领域。计算机网络的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，在当今社会经济中起着非常重要的作用，它对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平，而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。 近年来，正是由于计算机技术的发展加之计算机多媒体技术及多媒体制作软件的广泛应用，使模拟电子琴技术也紧随时代的潮流加速发展，比如现在从互联网上就可以随意免费下载许多计算机软件开发出来的模拟电子琴软件，比如大名鼎鼎的悠悠电子琴，nbPiano模拟电子琴，顺风雷电子琴等，不仅以其完美的界面争得了广大电子琴爱好者地喜爱，而且其功能已经基本接近于真正的电子琴。相信计算机模拟电子琴的发展会越来越好。 最近20年内，软件模拟电子琴技术发展迅速，不论是在制作过程上、操作程序上还是在演奏技法上都有了突飞猛进的发展，这在音乐发展史上是其他任何实体乐器所不能比拟的。自从八十年代电子琴进入我国以来，电子琴以它适合中国国情、经济适用、表现力强、功能强大而受到广大的初学者、音乐爱好者、专业音乐工作者，音乐家的喜爱，可以说现在电子琴在中国的普及率是很高的。这无论是对提高人们整体的音乐素质，还是对音乐的发展都是功德无量的事。本课题就是基于电子琴的上述诸多优点而提出来的。虽然现在电子琴的价格也比较低廉，但是低端的电子琴功能还是比较单一的，它不能满足人们对多种乐器乐感的要求。而计算机模拟电子琴，功能丰
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。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的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、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。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7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。
滨江学院 毕业 题目简易电子琴设计
声明 本人郑重声明： 1、持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2、本是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3、本中除了引文外，所有实验、数据和相关材料均是真实的。 4、本中除引文和致谢的内容外，没有抄袭其他人或其他机构已经发 表或撰写过的研究成果。 5、其他同志对本研究所做的贡献均已在中作了声明并表示了谢意。 作者签名： 日期：
目录
简易电子琴设计 张盛杰 南京信息工程大学滨江学院09电子信息工程专业，南京 210044 摘要：本主要基于AT89C52单片机进行的简易电子琴设计。通过LCD显示屏、喇叭、键盘等外部器件，使用按键实现各种音调和音符的输入，LCD显示屏进行被操作的按键显示，用放大电路实现低音频信号的功率放大，最后经过调试用喇叭播放相关音乐。本设计的优点是安全，硬件电路比较简单，操作起来便捷容易上手。 关键词：单片机；电子琴；LCD显示屏 1.引言 电子技术伴随着现代社会科学技术的快速发展，它已经改变了人们生活的各个方面，电子琴作为一种新型的的键盘乐器是音乐与现代电子科学技术发展相结合的产物，虽然没有其它乐器那么多鲜明的特点，但是它的简单易学已经让它在现代音乐中占到了一个很重要的位置。而单片机具有强大的编程实现特性和灵活的控制功能，它成为了电子琴中不可替代的重要一部分，本设计的主要任务是用AT89C52单片机作为核心控制元件，设计一个简易电子琴，主要介绍了电子琴硬件系统的组成并对相关软件程序方面做了相关的分析研究和调试。 虽然单片机产生的时间并不是太长，但它的发展速度令人惊讶，它的高水平发展在集成度、可靠性、速度、应用等领域表现的淋漓精致。随着单片机性能的不断提高，它的应用变得更加广泛，目前它已用于工业控制、机电一体化设备、仪器仪表、信号处理、现代兵器、交通能源、商用设备、医疗设备及家用电器等多个领域。单片机技术的发展速度非常之快，目前的产品都致力于在各个功能方面进行更加全面的设计研究；在社会消费的需求竞争之下，尽可能地利用单片机的最新技术来研制其应用系统，再利用单片机灵便、性价比高等特点，来确保所设计出来的产品能够具有强大的竞争力和存活力。在社会活动的各个方面中，始终都有单片机的身影；从简易的到复杂的，各个地点，凡是能看到的地方几乎都有使用单片机的需求。虽然现在单片机供应的应用已经普及开来了，但还是有许多单片机尚未涉足到的地方，因此，单片机的应用和需求在现在现代社会的运用中还是有发展的。 电子琴在当前的音乐玩具市场上是一个非常好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件开发出电子琴功能，从而实现电子琴的微型化，可以用作教学琴、玩具琴等。还可以对相关功能作出一些拓展。参照传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k8”键演奏从低So到高DO等8个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。
1. 模电课设概述 现在的电子琴一般使用PCM或AWM采样音源。所谓采样就是录制乐器的声音，将其数字化后存入ROM里，然后按下键时CPU回放该音。甚至有一些高级编曲键盘可以使用外置采样（比如Tyros 3的硬盘音色）。现代电子琴并非“模仿”乐器音色。它使用的就是真实乐器音色。当然，现在力度触感在电子琴里是必备的。而且现代电子琴还加上了老式电子琴的滤波器，振荡器，包络线控制来制造和编辑音色。甚至也带上了老式电子琴的FM 合成机构。 本次课程设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，按下不同琴键改变RC值，发出C调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出音调，从而达到电子琴固有的基本功能。 2. Proteus软件简介 Proteus软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES是一款高级的布线编辑器，它集成了高级原理布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Proteus软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型，采用了扩充的SPICE3F5电路仿真模型，能够记录基于图表的频率特性、直流电的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅里叶分析等，具有超过8000种的电路仿真模型。 Proteus软件支持许多通用的微控制器，如PIC、AVR、HC11以及8051；包含强大的调试工具，可对寄存器、存储器实时监测；具有断点调试功能及单步调试功能；具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真的功能。此外，Proteus可对IAR C-SPY、KEIL 等开发工具的源程序进行调试。 此外，在Proteus中配置了各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、频率计，便于测量和记录仿真的波形、数据。 3. 简易电子琴基本原理 3.1 音乐产生原理 由于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
电子工程学院课外学分设计报告 题目：简易电子琴设计 姓名：学号：35 专业：电子信息工程实验室：开放实验室班级：1211 设计时间：年月日——年月日 评定成绩：审阅教师：
目录 1. 设计任务、目的 (1) 2. 方案设计与论证（或基本原理与论证） (1) 3. 硬软件设计 (1) 4. 实现与测试（或调试） (5) 5．分析与总结 (6)
1. 设计任务、目的 1. 硬件电路设计（制作实物，行列键盘输入，至少21键，扬声器输出） 2. 驱动程序设计：扬声器驱动函数，键盘扫描函数 3. 结合驱动程序设计程序实现如下功能： - 按键发声 - 音乐播放（3首以上 2. 方案设计与论证（或基本原理与论证） 音乐是有由不同的音阶组成的，而不同的音阶又是由不同的频率发出的，那么产生不同的频率，就可以发出不同的音乐了。而利用单片机就可以产生不同的频率的方波，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的频率，输出的方波信号再通过功放输出声音。同时电子琴加入led用来显示。 本设计的主要工作是程序编写和焊电路板，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的音符，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。 图2.1总体方案图 3. 硬软件设计 3.1硬件电路设计
图3.1硬件电路图 本系统有主控单片机、按键、led显示模块、扬声器模块以及电源组成。 1.单片机最小系统 单片机最小系统由STC89C51芯片、晶振、电容组成。 2.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，此时有个绿色的指示灯会亮。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。 3.Led灯设计 7个绿色的LED代表按键的音符DO，RE，MI...分别接到P0口的各个I端口音符DO 时，一个LED亮，音符MI时，2个LED亮…以此类推。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。 4.扬声器模块 扬声器模块由扬声器、三极管和电阻组成。经过三极管的放大作用驱动扬声器发声。 3.2软件设计
广州大学机械与电气工程学院 电子信息工程系 课 程 设 计 报 告 课程名称：电子技术课程设计 设计题目：简易电子琴 专业班级：电子信息工程 2 班 设计者：苏伟强 学号： 51 06 指导教师：秦剑彭绍湖
设计所在学期： 2016~2017学年第 2 学期 设计所在时间： 2014年7月6日-12日 地点: 电子信息实验楼314 315 目录 一课程设计题目 (3) 1 题目分析理解 二设计任务及要求 (3) 1 要求 2 任务安排 3 进度安排 三电路设计 (4) 1 方案论证 2 单元电路设计与数据分析 文氏桥正弦波震荡电路 LM386组成的功率放大电路 3 确认理论参数 四电路仿真............................................................................. (13)
1 multisim仿真图 2 仿真结果 3 误差分析及总结 五元器件的选择......................................................................... .. (19) 1 元件分析 1 元件清单 六 PCB设计......................................................................... ..................................................错误!未定义书签。0 1 原理图设计 2 选择封装 3 生成PCB 七制作与调试......................................................................... (22) 1 电路板的热转印，焊接元器件 2 故障排除并且接通电源 3 调试过程 4 数据记录和分析 八试验中遇到的问题 (25) 1 仿真过程遇到的问题 2 制作PCB遇到的问题 3 电路调试的时候遇到的问题 九心得体会 (26) 十参考文献............................................................................. . (27)