单片机设计简易电子琴报告

简易电子琴设计报告 学 院：水利电力 专业班级：11级电气（1）班 设计人员：李立 孙成伟 马丹

学 号：1100302008 1100302016

1100302021

课程设计报告

一、方案设计 1.1、设计内容 简易电子琴

设计并制作一个带数字显示的电子琴 1.2、设计要求

1、基本要求

（ 1 ）要有至少16个琴键，发出1-7音符及高8度的音符，按C调进行设计。 （ 2 ）显示：当前的频率值和音符 （ 3 ）记录弹奏的时间，掉电可存储。 （ 4 ）声音无明显失真。 2、发挥部分

（ 1 ）音调可以进行修改

（ 2 ）设计喇叭对应的功放电路，使声音洪亮。 （ 3 ）提供测试曲目。 （ 4 ）其他实际中有用的功能

二、电子琴原理

乐曲由不同的音符组成，各音符都有对应的频率，频率不同的方波加在扬声器上就会产生一个持续的音符。利用不同的音符、音高、音长组合，就可产生想要的音乐。

对于51单片机来说，可以利用其定时器产生不同频率的方波。我们的实验板子上的晶振频率为11.0592MHZ。下面将以该频率为例列出中、低音符与单片机定时器初值。

低音 音符 do ri mi fa 频率（HZ） 262 294 330 349 T初值（11.0592MHZ） 63777 63969 64140 64216 sou la xi

392 440 494 64360 64489 64603 中音 do ri mi fa sou la xi

计算原理为:

若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/11.0592MHZ），再将此周期除以2，即为半周期的时间，利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0取反，然后重新计时再取反。便可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。 利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方波来产生不同音阶。 具体计算方法为：

计数脉冲值与频率的关系式是： N=fi/2/fr 式中，N是计数值；fi是机器频率（振荡周期/12）；fr是想要产生的频率。 其计数值T的求法如下： T=65536-N

523 587 659 698 784 880 998 64655 64751 64837 64876 64948 65012 65070 三、核心系统组成

3.1、发光二极管模块

二极管是半导体设备中的一种最常见的器件,大多数半导体最是由搀杂半导体材料制成(原子和其它物质)发光二极管导体材料通常都是铝砷化稼,在纯铝砷化稼中,所有的原子都完美的与它们的邻居结合,没有留下自由电子连接电流。在搀杂物质中，额外的原子改变电平衡，不是增加自由电子就是创造电子可以通过的空穴。这两样额外的条件都使得材料更具传导性。带额外电子的半导体叫做N型半导体，由于它带有额外负电粒子，所以在N型半导体材料中，自由电子是从负电区域向正电区域流动。带额外“电子空穴”的半导体叫做P型半导体，由于带有正电粒子。电子可以从另一个电子空穴跳向另一个电子空穴，从负电区域向正电区域流动。 因此，电子空穴本身就显示出是从正电区域流向负电区域。二极管是由N型半导

体物质与P型半导体物质结合，每端都带电子。这样排列使电流只能从一个方向流动。当没有电压通过二极管时，电子就沿着过渡层之间的汇合处从N型半导体流向P型半导体，从而形成一个损耗区。在损耗区中，半导体物质会回复到它原来的绝缘状态--所有的这些“电子空穴”都会被填满，所有就没有自由电子或电子真空区和电流不能流动。

低电平点亮

3.2、按键系统模块

本设计采用独立式按键方式来实现键盘。独立式按键是指直接用I/O口线构成单个

按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生相互影响。如下图所示，当途中的某一个按键闭合时，相应的I/O口线变为低电平。当程序查询到为低电平时的I/O口线时，就可以确定处于闭合状态的键，这也是软开关的含义。每个按键控制不同的频率。 U1P10P11P12P13P14P15P16P17123456781312151431191891716P10 P11P12P13 P14P15P16 P17INT1INT0T1T0P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCGNDRXDTXDALE/PPSEN39383736353433322122232425262728402010113029K0P10K4048CK1159DK226AEK337BFK5K6K7P11P12P13K8K9K10K1189C52EA/VPX1X2RESETRDWRK12K13K14K15P14P15P16P173.3、液晶模块（QC1602A）

液晶由QC1602A和一个滑动变阻器（用来调节液晶的对比度）组成。

1602表示：该液晶能显示两行，一行为十六个字。 3.3.1、信号接口说明 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压信号 读/写选择端（H/L） 使能信号 Date I/O Date I/O 编号 9 10 11 13 14 15 16 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLA 引脚说明 Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O 背光电源正极 背光电源负极 数据/命令选择端（H/L） 12

其中3，液晶显示偏压信号即为对比度的调节

4，数据即为要显示的数据，命令是在液晶内部进行设置，使之在什么位置显

示

什么东西，且在高电平时为数据，低电平时为命令 5，高电平为读旋端，低电平时为写选择端

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