機械電子工程系論文

1、*學院畢業(yè)設計（論文）題 目 基于單片機的簡單電子琴設計 系（分院） 機械電子工程系 學生姓名 學 號 專業(yè)名稱 電子信息工程 指導教師 年 月 日13*院 機電系 系（分院）畢業(yè)設計（論文）任務書姓 名專 業(yè)電子信息工程班 級畢業(yè)設計（論文）題 目基于單片機的簡單電子琴設計畢業(yè)設計（論文）選題的目的與意義隨著社會的發(fā)展進步，音樂逐漸成為我們生活中很重要的一部分，有人曾說喜歡音樂的人不會向惡。我們都會抽空欣賞世界名曲，作為對精神的洗禮。電子琴是現代電子科技與音樂結合的產物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現代音樂扮演著重要的角色，單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現特性，它已經溶入現代人們的生活

2、中，成為不可替代的一部分?；诋斍笆袌錾系耐婢呤袌鲂枨罅看?，其中電子琴就是一個很好的應用方面。單片機技術使我們可以利用軟硬件實現電子琴的功能，從而實現電子琴的微型化，可以用作玩具琴、音樂轉盤以及音樂童車等等。畢業(yè)設計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）趙鑫，蔣亮，齊兆群數字電路設計M北京機械工業(yè)出版社，2005年6月第一版蘇家健，曹柏榮，汪志鋒單片機原理及應用技術M高等教育出版社李朝青單片機原理及接口技術M北京：北京航天航空大學出版色，2001胡漢才單片機原理及其接口技術M北京：清華大學出版社，2004 張靖武，周靈彬單片機原理、應用與PROTEUS仿真，20088 畢業(yè)設計（論文）工作進

3、度計劃接受任務日期 年 月 日要求完成日期 年 月 日學 生簽名： 年 月 日指導教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長）簽名：年 月 日畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表姓 名學 號性 別專 業(yè)電子信息工程班 級畢業(yè)設計（論文）題 目基于單片機的簡單電子琴設計評閱意見 成績指導教師簽字年 月 日畢業(yè)設計（論文）答辯意見表姓 名學 號性 別專 業(yè)電子信息工程班 級畢業(yè)設計（論文）題 目基于單片機的簡單電子琴設計答辯時間地 點答辯小組成員姓 名職 稱學 歷從事專業(yè)組 長成 員秘 書答辯小組意見 答 辯 成 績：答辯小組組長簽名：年 月 日基于單片機的簡單電子琴設計摘 要：電子琴是現代電子科技

4、與音樂結合的產物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現代音樂扮演著重要的角色，單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現特性，它已經溶入現代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內容是用AT89S52單片機為核心控制元件，設計一個電子琴。本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，其優(yōu)點是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等，具有一定的實用和參考價值。關鍵詞：單片機 電子琴 AT89S52 時鐘頻率 音樂節(jié)拍一、 系統(tǒng)硬件設計及說明(一)系統(tǒng)組成及總體框圖硬件設計的任務是根據總體設計要求，在選擇的機型的基礎上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設計出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。該設計要實現一種由單片機控制的

5、電子琴，單片機工作于12MHZ時鐘頻率，使用其定時/計數器T0，工作模式為1，改變計數值TH0和TL0可以產生不同頻率的脈沖信號。該設計具有11個音節(jié)的鍵盤，用戶可以根據樂譜在鍵盤上進行演奏，音樂發(fā)生器會根據用戶的彈奏，通過揚聲器將音樂播放出來。由于本例實現的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。本例使用國家半導體公司的低壓音頻功率放大器LM386來實現音頻功放電路。鍵盤掃描AT89S52LED燈光顯示揚聲器播放音樂電源部分圖1系統(tǒng)結構圖(二)顯示電路本次畢業(yè)設計的顯示電路采用LED數碼管顯示，由于 LED是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。通過單片

6、機查表得出數碼管顯示編碼，傳送給數碼管顯示，以此來實現按鍵與顯示程序的一致性。二、 系統(tǒng)軟件設計(一)音樂相關知識樂音聽起來有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低，聲音就低，不同音調的樂音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，這7個字母就是樂音的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，這是唱曲時樂音的發(fā)音，所以叫唱名。音持續(xù)時間的長短即時值，一般用拍數表示，休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個音符對應著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數對應的延時，構成音樂。(二)如何用單片機實現

7、音樂的節(jié)拍除了音符以外，節(jié)拍也是音樂的關鍵組成部分。節(jié)拍實際上就是音持續(xù)時間的長短，在單片機系統(tǒng)中可以用延時來實現，如果1/4拍的延時是0.4秒，則1拍的延時是1.6秒，只要知道1/4拍的延時時間，其余的節(jié)拍延時時間就是它的陪數。如果單片機要自己播放音樂，那么必須在程序設計中考慮到節(jié)拍的設置，由于本例實現的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。對于不同的曲調我們也可以用單片機的另外一個定時/計數器來完成。音樂的音拍，一個節(jié)拍為單位（C調）具體如下表：表1音樂節(jié)拍表曲調值DELAY曲調值DELAY調4/4125ms調4/462ms調3/4187ms調3/49

8、4ms調2/4250ms調2/4125ms(三)如何用單片機產生音頻脈沖了解音樂的一些基本知識后可知，產生不同頻率的音頻脈沖即能產生音樂，對于單片機而言，產生不同頻率有脈沖非常方便，可以利用它的定時/計數器來產生這樣的方波頻率信號，因此，需要弄清楚音樂中的音符和對應的頻率，以及單片機定時計數的關系。在本實驗中，單片機工作于12MHZ時鐘頻率，使用其定時/計數器T0，工作模式為1，改變計數值TH0和TL0可以產生不同頻率的脈沖信號，在此情況下，C調的各音符頻率與計數值T的對照如下表：表2音符頻率與計數值T的對照表音符頻率（HZ）計數值（T值）音符頻率（HZ）計數值（T值）低1DO26263628

9、#4FA#74064860#1DO#27763737中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83194934#2RE#31163928中6LA88064968低3MI33064021#6LA#93264994低4FA34964103中7SI96865030#4FA#37064185低1DO104665058低SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#6LA#46664463高3MI131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364

10、580#4FA#149065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764633#5SO#166165235#2RE#62264884高6LA176065252中3MI65964732#6LA#186565268中4FA69864820高7SI196765283T的值決定了TH0和TL0的值，其關系為：TH0=T/256，TL0=T%256(四)系統(tǒng)總體功能流程圖 N定時器初始化數碼管顯示0主程序開始循環(huán)檢測按鍵Y數碼管顯示揚聲器出聲圖2主程序框圖按鍵子程序流程圖如下：圖3鍵盤子程序三、 電路仿真(一)仿真圖介紹單片機：P0 口對應數碼管編碼輸出端； P1.0 口

11、做音樂信號輸出端； P2 口做鍵盤掃描部分輸入輸出端。鍵盤掃描：將16位開關通過矩陣連接，接出來四端接輸入口（P0.4P0.7）用于鍵盤情況的輸入，另外四端接輸出口（P0.0P0.3）用于給鍵盤掃描信號。數碼管顯示：在使用時一要接上拉電阻（這是有單片機P0口的物理特性決定的），二是要加限流電阻以使流進單片機的小于單片機所能承受的電流。音樂處理：LM386將單片機P1.0口送過來的信號進行20倍的功率放大并送揚聲器進行音樂的播出。(二) 仿真圖圖4仿真圖四、 PCB印制板制作(一) 印制板制作的要求1、電源線、地線應各設置一條總線；2、線寬盡可能的寬；3、應減少軟線跳線的使用；4、元器件排版要均

12、勻，按模塊排版，防止各模塊信號干擾；5、銅箔線不可以產生銳角。(二) 印制電路板圖圖 5主控電路PCB板圖圖6 輸入按鍵電路PCB板圖五、 系統(tǒng)調試電路調試是整個系統(tǒng)功能否實現的關鍵步驟，我們將整個調試過程分為三大部分：硬件調試、軟件調試和綜合調試。(一)軟件仿真調試軟件仿真調試主要是針對單片機部分進行調試。在軟件運行前，先確保電路中連線正確，這一工作是整個調試工作的第一步，也是非常重要的一個步驟。在這部分調試中主要通過目測，用來完成檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。在確保軟件仿真電路正常，無異常情況(斷路或短路)方可進行軟件運行，在本次設計中，軟件運行主要是測試單片機鍵盤控制部分、數碼管

13、點亮部分、和音頻功放電路調試。1、數碼管LED電路調試：軟件運行，隨機按下按鈕可以看到數碼管顯示數字；2、單片機鍵盤控制部分調試：軟件運行，隨機按動鍵盤可以發(fā)現各個按鍵對應的音正確。(二) 軟件調試調試主要方法和技巧：通常一個調試程序應該具備至少四種性能：跟蹤、斷點、查看變量、更改數值。整個程序是一個主程序調用各個子程序實現功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行必不可少，所以在軟件調試的最初階段就是把各個子程序模塊進行分別調試。通過各方面努力，本次畢業(yè)論文任務完成，系統(tǒng)部分功能已實現?？梢噪S意演奏一首喜歡的曲子，并可以顯示在數碼管上。基本達到預定的效果。

14、結束語這次畢業(yè)設計給我的感受很深刻，總結起來可有一下幾個方面：以前的學習多重于理論方面，而且知識面不夠寬，通過這次畢業(yè)設計，使我第一次系統(tǒng)全面的回顧了三年所學到的一些課程，并且我從中還體會到了所學理論知識的重要性：知識掌握得越多，設計得就更全面、更順利、更好。再有學會了怎樣查閱資料和利用工具書。由于一個人不可能什么都學過，什么都懂，更加不可能一學就通，因此，當我在設計過程中需要用一些不曾學過的東西時，就要去有針對性地查找資料。我經過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設計，大致地了解了對一課題進行系統(tǒng)研究、設計及制作的全過程。這些認識使我們在將來的工作和學習當中都會有很大的幫助。在往后加以吸收利用，以提高自己的應用能力，而且還能增長自己見識補充最新的知識。畢業(yè)設計培養(yǎng)了嚴肅認真和實事求是的科學態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以及嚴