电子琴毕业设计(论文).doc

毕业设计（论文） （ 2013 届 ） 题 目 电子琴音乐的产生与 演奏电路的设计 学 院 电子与电气工程系 专 业 应用电子技术 班 级 应电1001班 学 号 1297810100465 学生姓名 王雅琴 指导教师 黎杨梅 摘要 本文的主要内容是用STC89C51单片机为核心控制元件，设计一个可以实现演奏和播放音乐的简易电子琴。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16个按键和扬声器,应用中断系统和定时/计数原理控制其发声。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；电子琴；键盘 目 录 1.　引言 1 2.　总体方案 1 2.1． 1 2.2．电子琴系统的组成 2 2.3．系统设计框图 2 3. 硬件电路设计简介 3 3.1．单片机STC89C51 3 3.1.1．STC89C51的简介 3 3.1.2．管脚功能 4 3.1.3．在线编程 5 3.1.4．电子琴系统单片机最小系统设计图 5 3.2．矩阵式键盘 6 3.2.1．矩阵式键盘的结构与工作原理 6 3.2.2．矩阵式键盘的按键识别方法 6 3.2.3．键盘接口必须具备的4个基本功能 7 3.2.4．电子琴系统矩阵键盘硬件电路图 7 3.3．音频功放电路设计 8 3.3.1．LM386的结构与工作原理 8 3.3.2．LM386的主要特性 8 3.3.3．LM386的典型应用电路 8 3.3.4．电子琴中音频功放电路图 9 4. 软件设计 10 4.1．音乐播放程序设计 10 4.1.1．音乐背景知识 10 4.1.2．单片机产生音乐的方法 10 4.1.3．音乐播放软件设计 12 4.2．放歌子程序设计 13 4.3．系统整体软件流程设计 14 5. 系统调试 14 5.1．keil简介 15 5.2．硬件调试 15 5.3．软件调试 15 5.4．综合调试 15 6. 结论 16 参考文献 17 谢　辞 18 引言 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。 20世纪80年代中期，出现的现场可编程门阵列(FPGA)具有体系结构、逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点，可实现大规模和超大规模的集成电路，而且编程灵活。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。 简易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。 总体方案 2.1．系统的设计要求 本系统设计的功能有两个部分，一个是音乐的播放功能，另一个就是电子琴乐曲的演奏功能。具体的要求如下所示： 产生各个音符的频率信号。 产生低、中、高三个音区的音符。 能播放预置的音乐，并能自动和人工选曲。 2.2．电子琴系统的组成 本系统主要由两个部分组成：音乐播放部分和电子琴演奏部分。 音乐的播放部分：一个乐音其实就是一个具有固定周期的信号。本设计就是用单片机STC89C51的两个定时器（T0，T1P1.0脚上输出方波周期信号，产生其对应频率的乐音，通过矩阵式键盘的按键产生不同的音符，所以弹奏者可以随心所欲的弹奏出自己喜爱的音乐乐曲，不弹奏时也可以播放单片机程序设置的音乐歌曲来试听，共有十几首可以自由选择。 电子琴演奏部分：实际上就是把弹奏的每个按键的所对应的值处理后送给单片机，然后在单片机内把处理后的数字当作指针指向所对应的音符，从而发出对应的声音[4-6]。 2.3．系统设计框图 本系统通过矩阵式键盘按键随意键入乐曲的音符，作为电平送给主体电路单片机最小系统，中央处理器经过识别，解码输出音符，在扬声器中发出对应音符的准确发音。该系统的主要模块由四个部分