基于单片机的电子琴的设计与实现--课程设计

课程设计题目: 基于单片机的电子琴的设计与实现
所修课程名称: 《微机原理及应用》
徐晓峰
2024.1.2


基于单片机的电子琴的设计与实现

一、设计目的

  1、 基于PROTEUS完成硬件电路的设计,基于AT89S51单片机完成控制显示程序的设计。
  2、 独立完成设计工作,重点要求创新,用不同的方式实现基于单片机的电子琴的设计工作。
  3、 完成自己的PPT制作工作,独立答辩。
  4、 提交设计报告。

二、题目分析

  本次设计是利用单片机产生不同频率来达到音阶的控制,实现类似电子琴的功能。通过控制单片机频率的变化获得我们要求的音阶,实现高、中、低共21个音符的发音。
本设计在音阶播放的基础上,设立以下创新点:
  1、 设立为双重模式,分别为弹奏模式和播放模式,通过按键进行切换,并通过LED显示当前模式。
  2、 增加可视化LED显示功能,显示当前声音为何种高中低音符。
  3、 可以随意的改写播放模式中的曲目,弹奏想要表达的音乐。
  4、 能自动播放程序中编排的多首音乐,通过按键切换音乐内容。
  5、 系统运行稳定,硬件电路简单,软件功能完善。
  本设计应用单片机控制技术,采用AT89C51单片机为核心,根据本学期所学的单片机知识结合设计了一套单片机控制的电子琴系统。
  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。

三、总体方案

  单片机音乐播放器控制系统结构简单,环节较少,因此,单片机音乐播放器除了播放音乐有按键外,其余的硬件组成大体相同。在实际电路中,对于单片机音乐播放器声音的读出除了蜂鸣器以外,还要配置合适的放大器播放出响亮的声音。
  本次课程设计总体采用软件控制硬件的方式,用Keil软件编写相应C语言程序用于驱动和控制芯片的工作,同时应用Proteus仿真软件搭建仿真电路完成整体电路仿真。

四、 系统硬件设计

4.1总体设计框图

  电路总体以AT89C51单片机为核心,由电源电路进行驱动,键盘电路进行控制,当按下键盘控制,单片机根据当前状态控制蜂鸣器发出声音,按下复位键后恢复初始状态。
  


在这里插入图片描述

图 1 总体设计框图

4.2总体电路

  


在这里插入图片描述

图 2 总体电路图

4.3 局部电路

4.3.1 晶振电路

  晶振电路主要用于产生12M 的晶振,给单片机提供工作信号脉冲。如图所示,将两个电容C1、C2串联在AT89C51的18和19端口即XTAL1和XTAL2两个端口,再并联一个晶振器(如图中Y1),最后整体接地,构成晶振电路。

在这里插入图片描述

图 3 晶振电路

4.3.2复位电路

  将如图所示电路接入AT89C51的9号端口RST端口,用于总电路的复位。

  


在这里插入图片描述

图 4 复位电路

4.3.3按键电路

   用独立式键盘的7个按键分别对应相应的音符,当按下某一个按键时,产生一个相应音符,操作者按一定的节奏、规律进行输入时,信号经过单片机处理,然后经音频放大后经扬声器输出音频信号,产生乐曲。

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