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基于51单片机的电子琴设计【附原理图PCB和程序】

课程设计说明书 题 目: 基于单片机的电子琴设计 电子工程与自动化学院 测控技术与仪器(卓越) 院 (系) : 专 业: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 目 录 1 1 1 1 2 3 3 3 4 6 7 11 11 11 1 摘要 ?????????????????????????? 2 关键字 ????????????????????????? 3 设计任务及要求 ????????????????????? 4 方案可行性论证 ????????????????????? 5 程序框图 ???????????????????????? 6 关键单元电路与程序介绍 ????????????????? 6.1 复位与震荡电路 ?????????????????? 6.2 4x4 矩阵键盘 ??????????????????? 6.3 数码管与 LED 灯 ?????????????????? 6.4 蜂鸣器 ?????????????????????? 6.5 音乐相关知识 ??????????????????? 7 调试过程 ???????????????????????? 8 总结与体会 ??????????????????????? 9 参考文献 ???????????????????????? 10 附录 ?????????????????????????? 12 10.1 设备与仪器 ???????????????????? 10.2 软件 ??????????????????????? 10.3 原件清单 ????????????????????? 10.4 原理图与 PCB 图 ?????????????????? 10.5 总程序??????????????????????? 12 12 12 13 14 10.6 实物图 ??????????????????????? 31 【摘要】 : 打造一个多功能电子琴,核心是一块单片机。单片机读取键值,为内置 定时器赋初值,定时器每溢出一次,驱动蜂鸣器的引脚电平就取反一次,产 生相应频率的方波,即音调;设好键值与数码管段码表的对应关系,键按下 时,数码管显示对应音调。 一首音乐储存在一个表中,表中的数据是音调与节拍,单片机读取音符 的音调与节拍, 根据音调赋予定时器初值, 根据节拍决定定时器工作的时间, 也就是蜂鸣器响的时间,一个接一个地读取音符,即可播放一首歌曲。 节拍用 led 灯的点亮个数表示。单片机读取音乐表中的节拍,控制 led 灯的点亮个数,达到显示节拍的效果。 特别要注意的是:该方案采用了两个定时器,T0、T1。T0 作为驱动蜂鸣 器的定时器,要给予高优先级,不然会被 T1 干扰,音质变差。 【关键字】 :单片机、stc89c52、电子琴、C51、keil。 【设计任务及要求】 : 1.通过按键能够发出相应的音符并播放产生乐音,实现演奏; 2.演奏的同时可数字显示当前的音调,利于培养乐感 3.可以选定播放固定乐曲自动演奏,演奏时 LED 进行节拍指示; 4.在自动演奏和奏乐的过程中按停止键则中断演奏; 5.可以选择调节音或小。 【方案可行性论证】 : 本课题采用 stc89c52 单片机作为核心器件,实现基本的音乐弹奏、音乐 播放、音调显示和音乐节拍指示的功能。 1.音乐弹奏:通过程序识别 4x4 矩阵键盘中按下的键的坐标(x,y) , 然后根据(x,y)从计数初值表中读取对应的计数初值,赋值给定时器 0,定 时器产生对应频率的方波,达到播放对应音调的功能。 2.音乐播放:先建立一个包含一首音乐的音调与节拍的表。其中,音调 就是 0x01(低音、do)、0x12(中音、re)、0x23(高音、mi)之类的数;节拍 就是 0x02(半拍) ,0x04(一拍)之类的数。然后,根据音调读取计数初值, 再将计数初值赋给定时器 T0 -> 开启定时器 T0 -> 读取节拍并延时 -> 关 闭定时器 T0 。这样就发出了一个音,然后再读下一个音的初值与节拍,重 复上一个操作即可。 (具体实现方法见附录总程序) 3.数码管显示音调: ① 按键:读出按键坐标(x,y) ,用 if 语句来判断(x,y)该给数码管赋什 么值,然后从 uchar code num[] 表中读取这个值赋给数码管(例如 P0)。 ② 播放歌曲时: 读入音调, 根据音调的值来判断 num[i]这个表中的 i, 再把 num[i] 赋给 P0 口。 4.led 灯的节拍指示:采用定时器 1 来控制,作为节拍指示。 ①按键时:根据按下的时长来控制 led 的点亮个数,并且是按一定 的时间间隔逐个点亮;释放按键时,led 灯按一定的时间间隔逐个熄灭, 从而达到一种比较简单的节拍指示效果。 ②播放音乐时:根据音符的节拍,控制点亮到哪一个灯,在点亮那 个灯之前,前面的灯逐个等时距点亮。音符结束后,led 灯全部一起熄 灭。这样,达到了一个精确显示节拍的效果。 开始 【程序框图】 : 扫描键盘 否 是 读取歌曲 是 播放键按下 否 有矩阵键按下 是否结束符 否 算出音符的 音调、节拍 算出定时器初值 根据音调给 T0 赋初值 开启 T0 T1 识别按键 数码管显示音调 数码管显示音调 Led 指示节拍 开启定时器,并 赋初值,蜂鸣器 发声 按节拍延迟 否 关闭 T0 T1 数 码管与 led 是 是否停止播放 否 按键是否释放 是 关闭定时器 P0 口置 0 【复位与震荡电路】 : 原件的参数如图所示。 C1,C2 可采用 30pF 无极 性陶瓷电容;C3 可采用 10?F 记性电解质电容。 值得注意的是,晶振不能 随便摸!尤其在通电工作的时 候,触摸容易损坏。自从摸过 一次后,震荡频率变得不稳 定,蜂鸣器声音时好时坏。 【4x4 矩阵键盘】 : 键盘扫描的基本思路是: 先得出触发按键的 “行” , 即横坐标 x,再得出他的 “列

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