后，若无按键按下，则为中音模式。若音阶键被按下，则如下流程图所示，初始化后进行按键扫描，在高音键按下，若初始不为，则另，进入高音工作模式，若初始为，则对进行初始化，即另，重新进入进入中音工作模式，这样即实现了高音键切换高中音方式转换。同理复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。其结构如下图。上电自动复位通过电容充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻与接通来实现。图复位电路原理框图本系统有主控芯片发音单元显示模块按键模块组成。单片机按键模块发音单元显示模块图原理框图显示部分设计数码显示方式数码显示有静态显示方式与动态显示方式两种。工作在静态显示方式时，数码管位线与电源直相连，数码管中二极管均处于通电状态，即在静态工作方式下，显示电路中数码管位选线是同时选通，而数码管段选线是输入。工作在动态显示方式时，数码管位线在扫描控制电路控制下按设定顺序导通，即电路中数码管是逐个接通电源，数码管段选线以并联方式与译码电路联接，即在动态工作方式下，数码管不是同时导通显示而是按照设定顺序分时导通显示。八位数码管结构本次课程设计显示电路采用两位数码管进行显示，由于此设计采用是共阴极，使用时不加限流电阻。为了显示字符，要为显示器段码，除了组成字形字符段，另加上个小数点位，共计段，因此提供给显示器显示段码为个字节。图数码管电路按键部分设计键盘设计键盘在单片机应用系统中是个关键部件，它能实现向计算机输入数据，传送命令等功能，是人工干预计算机主要手段。键盘可以分为类连接式键盘和矩阵式键盘。本设计采用式键盘。式按键是直接用口线构成单个按键电路，其特点是每个按键单独占用根口线，每个按键工作不会影响其它口线状态。式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用根口线，然而，在按键较多时，口线浪费较大，不宜采用。式按键软件常采用查询式结构。先逐位查询每根口线输入状态，如根口线输入为低电平，则可确认该口线所对应按键已按下，然后，再转向该键功能处理程序。由于本程序较为简单，为了使用方便及节省资源，选择式键盘。下图为式键盘电路图图式键盘电路图发音部分设计图扬声器电路图第四章软件系统设计系统分析系统软件组成键盘扫描程序检测是否有按键按下，有按键按下则记录按下键键值，并跳转至功能转移程序无按键按下，则返回键盘扫描程序继续检测。功能转移程序对检测到按键值进行判断，是琴键则跳转至琴键处理程序，是功能键则跳转至相应功能程序，我们设计功能程序有两种，即音色调节功能和自动播放乐曲功能。琴键处理程序根据检测到按键值，查询音调表，给计时器赋值，使发出相应频率声音。自动播放歌曲程序检测到按键按下是自动播放歌曲功能键后执行该程序，电子琴会自动播放事先已经存放歌曲，歌曲播放完毕之后自动返回至键盘扫描程序，继续等待是否有按键按下。系统总体功能流程图图系统总体功能流程图参数计算发音原理若要产生音频脉冲，只要算出音频周期频率，再将此周期除以，即为半周期时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将反相，然后重复计时再反相。就可在引脚上得到此频率脉冲。利用内部定时器使其工作计数器模式下，改变计数值及以产生不同频率方法产生不同音阶。计算举例例如，频率为，其周期，因此只要令计数器计时，每计数次时将反相，就可得到中音。计数脉冲值与频率关系式是，式中，是计数值是机器频率晶体振荡器为时，其频率为是想要产生频率。其计数初值求法如下例如设求中音。，中音。计算结果单片机晶振，中音符与计数相关计数值如下表所示音符频率计数值值音符频率计数值值低中低中低低中低低高低高低高中高中高中中高采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立个表格，有助于单片机通过查表方式来获得相应数据低音之间，中音在之间，高音在之间。程序设计判断音阶高中低音子程序在软件设计中采用代表音阶，如下表所示音阶值高中低初始化状态为中音，电路中设计高低两个音阶键。上电后，若无按键按下，则为中音模式。若音阶键被按下，则如下流程图所示，初始化后进行按键扫描，在高音键按下，若初始不为，则另，进入高音工作模式，若初始为，则对进行初始化，即另，重新进入进入中音工作模式，这样即实现了高音键切换高中音方式转换。同理中音高音初始化按键扫描运行显示运行按键扫描第按键按下延时确定按下低音模式键按下中音模式键按下高音模式键按下响应按键定时器中断外部中断延时,显示参考文献谢辉，黄淘，李焱单片机原理及应用重庆化学工业出版社，苏家健，曹柏荣，汪志锋单片机原理及应用技术北京高等教育出版社，李朝青单片机原理及接口技术北京北京航天航空大学出版色，胡汉才单片机原理及其接口技术北京清华大学出版社，潭浩强语言程序设计北京清华大学出版社，李华系列单片机原理与应用北京机械工业出版社，谢自美等电子线路设计实验测试北京华中科技大学出版社，周灵彬，张靖武单片机产品设计与仿真电子工业出版社，赵鑫，蒋亮，齐兆群等数字电路设计北京机械工业出版社，复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。其结构如下图。上电自动复位通过电容充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻与接通来实现。图复位电路原理框图本系统有主控芯片发音单元显示模块按键模块组成。单片机按键模块发音单元显示模块图原理框图显示部分设计数码显示方式数码显示有静态显示方式与动态显示方式两种。工作在静态显示方式时，数码管位线与电源直相连，数码管中二极管均处于通电状态，即在静态工作方式下，显示电路中数码管位选线是同时选通，而数码管段选线是输入。工作在动态显示方式时，数码管位线在扫描控制电路控制基于单片机多音阶电子琴设计摘要单片机是电子计算机及机电专业门重要必修课程。要求我们掌握单片机基本组成和工作原理会变程序般编写方法常用接口电路软硬件设计方法，具备基本单片机系统应用与开发能力。随着科技快速发展，单片机应用日益普遍。单片机具有强大控制功能和灵活编程实现特性，它已经溶入现代人们生活中，成为不可替代部分。本单片机系统设计应用单片机控制技术，用单片机为核心控制元件根据本学期所学单片机知识结合设计了套单片机控制电子琴系统。电子琴是现代电子科技与音乐结合产物，是种新型键盘乐器，它在现代音乐扮演着重要角色。本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析，接着制作硬件电路和编写软件程序，最后进行软硬件调试运行。并且从原理图，主要芯片，各模块原理和各个模块程序调试来阐述。利用单片机产生不同频率来获得我们要求音阶，实现高中低共个音符发音和显示和音乐播放时控制显示，并且能自动播放程序中编排音乐。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，性价比高等，具有定使用和参考价值。关键词单片机电子琴键盘目录第章引言设计背景设计任务设计目设计思路第章方案论证方案论证第章硬件系统设计时钟电路复位电路原理框图显示部分设计按键部分设计发音部分设计第章软件系统设计系统分析参数计算程序设计第章实验结果硬件调试软件调试仿真结果结果分析第章总结附录系统整体电路图附录二元器件清单附录三源程序代码参考文献第章引言设计背景随着电子科学技术飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们学习生活工作，因此开发本系统希望能够给人们带来更多生活乐趣。基于当前市场上玩具需求量增大，其中电子琴就是个很好应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件来实现电子琴功能，从而可以实现电子琴微型化，可以用作玩具琴音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进行定功能扩展。鉴于传统电子琴可以用键盘上到键演奏从低到高等个音，从而也可以通过单片机实现对十个按键扩展，实现七个音符键高中低个音调显示播放和任意音乐自动播放。本次设计将十个音键制作成键盘，其中七个为音符键，三个为控制键，并用数码管进行显示，使电子琴功能更加完美。不但可以实现对按键显示，而且可以实现对音乐自动存储和播放，使该设计功能更加完善。设计任务根据要求，设计以单片机为核心多音阶电子琴系统，可随意弹奏想要表达音乐针对要求控制对象完成程序编制硬件软件联调，完成题目所要求功能有高中低三个音阶，并有显示电路。设计目通过课程设计，使我们能够深入理解单片机系统工作原理，接口电路设计及调试方法，培养综合运用所学理论知识分析和解决实际问题能力使用芯片串口功能，利用式键盘和单片机以及扬声器实现乐曲演奏用软件进行编程与调试，利用软件进行绘制硬件电路图且进行仿真。设计思路用式键盘个按键分别对应相应音符，当按下个按键时，产生个相应音符，操作者按定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。本次设计有个创新，就是预先存放段音乐程序在芯片内，整个设计既可以作电子琴用又可以作音乐盒用，且带显示功能。第二章方案论证方案论证总体设计采用单片机作为主控芯片，设置键盘蜂鸣器等外围器件，另外还用到些简单器件如四位数码管，和型三极管及电阻等。利用按键实现音符和音调输入两位数码管进行被操作按键显示用型三极管实现低音频功率放大最后用蜂鸣器发音。主控芯片采用单片机，它是大规模集成电路技术发展产物，具有高性能高速度体积小价格低廉稳定可靠应用广泛特点。避免了由于元器件种类个数繁多，而过于复杂硬件电路也容易引起系统精度不高体积过大等不利因素。同时具有强大控制功能和灵活编程实现特性，由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。具有经济可行性技术可