基于单片机的微型电子琴研究与实现

摘要

电子琴经过上百年的发展，其设计生产技术已经趋于成熟。目前针对儿童玩具的微型电子琴研究具有广阔的市场前景，这种微型电子琴由于成本低、功能强，深受广大人们的喜爱，是初学电子琴的首选。国内对微型电子琴的研究已经很多，其设计思路和方式也是多种多样，主要是利用单片机、EDA技术、PLC技术等来产生声源和控制音色。本次设计的目的是开发出一种适用于玩具和小型物件，能够产生需要音色效果的微型电子琴，设计的原则是多功能、低成本、扩展性强，尽量采用成熟技术，保证系统的稳定和安全。
　　本系统设计是以AT89S52单片机作系统核心的控制部分，通过硬件电路的实现和软件的设计来进行编写，然后分别进行硬件和软件的调试运行，最后实现设计电路的乐器的演奏，点歌，显示和存储功能。本设计的特点就是采用单片机控制定时/计数器T0从而产生方波频率信号，各个频率信号分别对应不同的音阶，分别由对应的按键控制；音阶是通过单片机产生不同频率来获取的，从而随意弹奏音乐。本次设计中，采用中断系统和定时/计数的原理控制演奏器的发声，分别用程序语言来实现对乐曲的发生所必需明确的音符和节拍,可以用它来实现乐曲的弹奏和播放。
　　在系统设计过程中，主要完成了以下几个方面的工作：
　　（1）对国内外电子琴发展和研究进行了分析，明确本次设计的目的和意义；
　　（2）介绍微型电子琴设计的原理及其应用，并通过单片机发声原理制定了系统设计的最终方案，反复论证，为后期的系统设计打下基础；
　　（3）系统硬件电路的设计，包括AT89S52模块电路、键盘扫描模块电路、数码显示模块电路、音频处理模块电路、电源模块电路等；
　　（4）系统软件设计，包括系统主程序设计、音频处理模块设计、键盘扫描模块设计等；
　　（5）系统实现及测试，运用Proteus ISIS仿真软件和示波器对系统的电路和音色进行测试，并对软件进行仿真测试和调试。
　　此次设计思路简单、清晰、精简，成本低，优化了电子琴的控制方法，充分体现了电脑作为智能控制终端的优势。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外电子琴发展及研究

1.3 研究目的及意义

1.4 本系统的主要研究内容及章节安排

第二章 微型电子琴原理及其应用

2.1 电子琴基本原理

2.2 微型电子琴的应用

2.3 本章小结

第三章 系统需求分析

3.1 系统需求目标

3.2 系统功能需求

3.3 系统控制模块分析

3.4 系统硬件需求

3.5 系统性能需求

3.6 开发环境

3.7 本章小结

第四章 系统设计

4.1 设计原理

4.2 系统组成及总体框架

4.3 系统总原理图

4.4 模块电路设计

4.5 主程序设计

4.6 节拍生成程序设计

4.7 本章小结

第五章 系统实现

5.1 系统主程序实现

5.2 音乐节拍的实现

5.3 自动播放程序实现

5.4 音频处理模块程序实现

5.5 键盘扫描按键程序实现

5.6 LED数码显示源程序实现

5.7 本章小结

第六章 系统仿真与调试

6.1 电路仿真

6.2 PCB印制板制作

6.3 系统调试

6.4 功能及性能测试

6.5 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

附录1：元器件清单