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第一章 引言
1.1课题设计的背景和意义
随着生活水平的提高，人们的需求不再仅仅是物质上的满足，更多的是要求精神上的放松。在放松自己的同时又能提高各个方面的能力。学习和欣赏音乐可以在人们疲劳的时候得到放松，同时提高人们的精神品质和素养。如今爱好音乐的人越来越多，有不少人自己练习乐器作为业余爱好来陶冶情操，可鉴于一些乐器学习难度大，需要太多的时间，并且价格又太过于高昂，使得一部分有这种想法的人不得不放弃。而一些简易的电子乐器价格相对便宜，学习简单，价格相对便宜，能够了满足一般爱好者的需求。因此简易电子乐器的研制具有一定的社会意义。
单片机是在一块芯片内集成了计算机的各个功能部件，构成一种单片式的微型计算机。单片机的发展迅速，应用不断深入，新技术层出不穷。并已广泛应用到人类生活的各个领域，如家电、通讯设备、玩具、智能卡、汽车及防盗、医用保健、仪表、工业过程控制等，成为当今科学技术现代化不可缺的重要工具。
之所以以单片机电子琴选题，目的在于从日常生活能接触到的细微处着手，通过理论与实践的结合，更明确自己的所学所用，也在实践中发现理论上的不足，对目前日益广泛应用的单片机有了更加理性化和感性化的认识，使理论和实践相得益彰。当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子产品占有重要的位置，然而电子琴也是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化，可以用于玩具琴、音乐盒中、儿童车里等等。
设计主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶。并且分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。系统是简易电子琴的设计，按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示当前按键，扬声器播放器对应的音符。通过设计本系统可了解单片机的基本功能。对单片机的了解有一个小的飞跃。
1.2课题主要研究的内容
本课题主要研究基于单片机的电子琴设计，以AT89S52芯片作为主要核心部件，4*4的矩阵键盘作为输入部分，数码管显示字符，扬声器作为主要输出设备，结合KEIL和PROTUES等软件的功能，通过编译程序结合仿真，实现电子琴内置音乐的播放和弹奏音乐的功能，同时通过两个LED灯的亮灭表示当时弹奏或播放的状态，数码管显示按键的16个字符“0—9，A—F”来表示当前所按下的键。
第二章 系统设计
2．1系统设计要求
本系统分为两个部分，音乐播放和音乐的弹奏。
1、 要求达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲。 2、 用键盘作出电子琴的按键，每个键代表一个音符。
3、 各音符按一定的顺序排列，必须符合电子琴的按键排列顺序。 4、 固定音乐播放有按键控制：“播放”、“弹奏/停止”。
5、 弹奏电子琴时能播放出准确的声音，不弹奏时可以播放内置音乐。
2．2系统框图
单片机因体积小、功能强、价格低而得到诪泛应用。本系统只要以51单片机为主控核心，扩展一组矩阵键盘、扬声器、LED显示管模块和一组发光二极管来指示电子琴的工作状态一起组合而成。 具体如下图2－1：
4*4矩阵键 AT89S52 单片机 数码管显示 发光二极管 喇叭
图2－1 电子琴的框图
用P0口的高四位和P0口的低四位作4*4矩阵式按键的接口，用P2口作数码管的接口，用P3.7
作信号输出口。
第三章 系统硬件设计
3.1系统硬件总体设计
本系统由键盘矩阵、LED显示管、扬声器这几个部分组成，LED显示管显示当前按键，扬声器发出对应音符。
硬件总体设计图如图3－1：
图3－1利用PROTEUS仿真设计的硬件电路图
3.2 系统的工作原理
本系统扫描键盘矩阵、显示按键、扬声器发出对应音符。
用AT89S52的并行口P0接4×4矩阵键盘，以P0.0－P0.3作输入线，以P0.4－P0.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0－F”序号。 总体电路具体原理如下：