1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1国内外电子琴研究现状

目前的市场上电子琴的产品五花八门，各个品牌都有。单从技术能力来看，雅马哈作为元老级品牌，自然排第一。但是电子琴的飞速发展使得电子琴功能日益完善，很多品牌也在崛起，以低价占得一份市场份额。像卡西欧，美科等产品比雅马哈便宜一些，大众更倾向于入手。但是由于雅马哈的技术成熟先进，雅马哈还是世界第一品牌。

过去的电子琴通过fm合成声音的，使用振荡器来模拟乐器发声。这种方式使得发声比较纯净，容易产生听觉疲劳。后来的电子琴发展，做了一定的改善，一般使用pcm采样音源。采样就是录制乐器的声音，将其数字化后存入rom或flash里，然后通过芯片回放该音。有一些高级编曲键盘还可以外置采样。现代电子琴已经不是单纯的“模仿”乐器音色了。而是使用真的乐器音色。现代波形记忆式电子琴还是保留有滤波器，振荡器，可以靠包络线控制来制造和编辑音色。在硬件电路上加入或软件模拟老式电子琴的fm合成机构。如今的电子琴已今非昔比，很多3000~6000的电子琴支持更多的特性，比如yamaha的psr-s650支持完整的xg、gs音源，拥有真实乐器技法的兆级音色，16m可以装入采样的可读写rom，以及音序器，伴奏制作功能。更加方便现场演奏和音乐制作。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计的的内容是基于单片机的简易电子琴的设计。单片机是典型的嵌入式微型控制器，它相当于一个微型的计算机，通过代码可以实现很多不同的功能。首先需要研究的是如何产生不同音阶的音乐；然后我们需要实现的是激光按键，我们设计的激光电子琴是通过挡住激光或者是说触摸激光而实现按键的功能；最后，我们需要研究的是在演奏的过程中如何使跑马灯跟着节奏闪烁，就是在按键的同时有灯光的配合，使得激光电子琴在演奏的同时带给观众一场视觉盛宴。

2.2技术方案

2.2.1音阶产生实现方法

一首完整的乐曲由很多不同的音符来组成，不同的频率对应着不同的音符，通过不同的频率组合，就可以与音乐拍数结合，播放出音乐。系统中的定时器O 工作于模式 0，记时时长可根据所发音的频率而定,而由频率值推得定时器计数初值。频率的产生可以通过单片机来实现，方波频率信号通过单片机的定时/计数器 T0 来产生，然后把歌曲的音阶都对应不同频率就可以实现音乐播放了。

2.2.2激光电子琴激光控制部分

激光演奏的我们实现的路线是，设计中我们有激光发射器和激光接收器。激光接收器通过是否接收到激光来输出信号。由于激光传输的直线性，当演奏者的手从激光束中间划过的瞬间，遮住一束光，那么这个时候相对应的激光接收器没有接收到激光，就会产生一个相应的电信号，把这个电信号反馈到单片机，驱动相应的电路工作，经过放大器后从扬声器中输出。

2.2.3节奏跑马灯的实现

在节奏跑马灯这一块主要用定时器来实现。定时器0用来产生不同方波频率，使音响发声。定时器1用来控制LED显示，当工作在演奏模式时，按下音符键时，判断音符键是哪个音阶，每个音阶对应一个LED灯，哪个音阶就对应哪个音阶的LED等闪烁。在演奏的时候就可以实现灯光随着演奏音乐一起闪烁了。

3. 研究计划与安排

1~3周：调研，完成开题报告。

4~6周：熟悉单片机开发平台。

7~8周：电子琴的硬件设计和制作。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 陈海宴.51单片机原理及应用[m].北京航空航天大学出版社，2010

[2] 李普曼.c primer(中文版)(第5版)[m].电子工业出版社.2013

[3] 普拉达.c primer plus（第6版）中文版[m].人民邮电出版社 2016