摘 要

科技在不断的发展，科技慢慢走进了人们日常生活的每个细节。以前，电子琴知识儿童的一种玩具，而电子琴在经过这么多年的发展以后，已经不仅仅是一种儿童玩具了。电子琴逐渐走上了音乐的舞台，在很多乐队演奏中发挥着至关重要的作用。究其原因，是它的功能的多变全面化。利用科技使得电子琴不仅可以发出乐器的声音，还可以储存大自然的声音。在原本的音乐旋律中加入原始而自然的声音，让音乐更加的吸引人。

本文主要是设计了一款激光电子琴。开始的时候主要是进行查阅电子琴国内外的研究现状资料的工作，深入了解了电子琴现阶段在国内外的发展现状。然后有了自己的设计设想。准备做一个激光电子琴。根据设想又去查阅资料，分析是否可以实现。了解清楚可以实现以后，进行了方案的选择研究。之后开始学习涉及电子琴的原理。弄清楚原理以后进行电路图的设计。根据设计好的电路图，综合自己所学的C语言知识进行程序的编写。前期工作做完以后，最后开始实践。焊接电路板，调试程序，调试电路，最终实现了设计要求。

电子琴的发展使得越来越多的人喜爱并且学习。对于初学者来说，练琴枯燥而乏味，尤其对于刚接触乐器的小孩子。基于这样的想法，我想要设计一款多功能激光电子琴。用激光来代替传统按键，可以将声与光结合。让电子琴有更多的趣味性和科技感。五光十色的梦幻般的色彩相信可以吸引很多人，也会让更多的人喜欢上电子琴。

关键词：单片机；电子琴；激光

Abstract

Technology in the continuous development of science and technology slowly into the daily life of every detail. Previously, the electronic knowledge of children's toys, and the keyboard after so many years of development, has not just a children's toys. The keyboard gradually embarked on the stage of music, playing in many bands play a vital role. The reason is that it is the function of the changeable and comprehensive. The use of technology allows the keyboard can not only issue the sound of the instrument, you can also save the sound of nature. In the original music melody to add the original and natural voice, so that music is more attractive.

This article is mainly designed a laser organ. At the beginning of the time is mainly to check the keyboard at home and abroad to study the status quo information work, in-depth understanding of the current stage of the development of the keyboard at home and abroad status quo. And then have their own design ideas. Ready to make a laser organ. According to the idea of access to information, analysis can be achieved. Understand the clear can be achieved later, the program selection study. Then began to learn the principles involved in the keyboard. Find out the principle after the circuit diagram design. According to the design of a good circuit, integrated their own knowledge of the C language to write the program. After the early work done, finally began to practice. Welding circuit board, commissioning procedures, debugging circuit, and ultimately to achieve the design requirements.

The development of the organ makes more and more people love and learn. For beginners, practice piano boring and boring, especially for children who have just touched the instrument. Based on this idea, I want to design a multi-function laser keyboard. Use laser instead of traditional keys to combine sound with light. So that the keyboard has more interesting and sense of science and technology. Colorful fantastic colors believe that can attract a lot of people, but also let more people like the keyboard.

Keywords: single chip; electronic key board; laser

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.2 国外研究现状 2

1.3 论文的章节安排 3

第2章 总体设计 4

2.1 系统功能需求分析 4

2.2 总体设计选用方案 5

2.3 开发环境 7

第三章 硬件电路的设计 8

3.1 STC89C52单片机的最小系统 8

3.1.1 单片机功能接口的基本介绍 8

3.1.2 复位电路 10

3.1.3 晶振电路 10

3.2 音色电路 11

3.3 功放电路 12

3.4 激光键电路 14

3.5 流水灯电路 14

3.6 高中低音的选择电路 15

第四章 软件设计 16

4.1 电子琴的基本原理 16

4.1.1 音调 16

4.1.2 节拍 17

4.3 程序的编写 18

4.3.1 主程序模块 18

4.3.2 音乐播放模块 19

4.3.3 高中低音的切换 20

4.3.4 演奏模块 21

4.3.5 按键去抖 22

第五章 制作与调试 24

5.1 单片机部分 24

5.2 激光键模块 24

5.3 LED灯，音色选择，音频输出电路调试 26

5.4 软件调试 26

总结 28

参考文献 29

致谢 30

第1章 绪论

1.1 目的及意义

电子琴是科技与音乐相结合下的一种产物，人们通常称它为键盘乐器，实际上就是一种电子合成器。电子琴最先是照着管风琴设计的。管风琴在公元前开始出现，在17世纪达到巅峰。他的发声原理是靠外力鼓风，吹响高大的管子从而发出声音。管风琴演奏丰富，甚至能和一支乐队相媲美，但是由于他的体积庞大，携带不便，价格昂贵，结构复杂等因素的限制，后来演变出了电子琴。美国人最早发明了电子琴，之后日本人开始生产并且不断发展。20世纪50年代的时候，日本没有自己生产的电子琴，所以只能从美国进口。到了1959年的时候，日本的电子琴行业有了较大的突破。日本品牌雅马哈制造了世界上第一台立式的电子琴，并且为它取名为“伊莱克通”，这台立式电子琴是三层键盘的电子琴^[1]。20世纪80年代，随着科技的发展，电子集成电路开始进入人们的视野，集成电路的出现也使电子琴行业有了较大的突破。电子琴的规模逐渐靠近小型化，世界上各大知名品牌开始设计生产携带方便的单键盘电子琴。几年后，雅马哈便设计了具有HX系统的高级历史电子琴。现在市场上常见的双排键电子琴其实就是日本生产的EL，这里面的ELS系列里面有方便携带的双排键电子琴DDK7。1958年，中国北京邮电学院自己设计研发了一台电子管的单音电子琴。由于受到多种因素的影响，直到1977年以后，我国才开始大批量的生产电子琴。

电子琴现在被越来越多的人喜爱了。在过去，人们提起电子琴，总觉得是小孩子的玩具，没什么值得学的。经过多年的发展以后，电子琴逐渐进入人们的视野，作为一种综合性的演奏乐器颇受人们喜爱。一步一步走上音乐的舞台，走进艺术的殿堂。电子琴为演奏者设计了很多功能性按钮来让电子琴演奏出来的声音更多样化。比如音色和节奏的选择，自动伴奏，多轨录音，演奏程序记忆等功能。电子琴飞速发展的过程中，它的许多功能也在逐渐增加，给大众带来不一样的体验。在电子音乐几十年的发展中，电子琴的设计越来越多样化，复杂化。从小孩子玩具发展到世界音乐演奏中必不可少的一部分，除了音乐的魅力所在，还有科技的力量在推动。作为21世纪这个信息时代的电子信息学习爱好者，对这一方面也有很大的兴趣。惊叹大自然那么多神奇的声音，居然可以在电子琴上轻松的被演奏出来，那么多意想不到的功能居然也能在电子琴上被实现。无论从哪个方面来说，我都被它的科技感深深吸引，所以这次课程设计的题目是电子琴的设计。现在国内外都是按键的电子琴，我想改善按键这种方式，本次设计我决定要试试激光电子琴。激光电子琴时代科技感强，是视觉与听觉的双重享受。如果发展好，我相信会让电子琴音乐发展得更好。也为电子琴爱好者多了一种选择。

1.2 国外研究现状

在国外，电子琴的发展日本是最前沿的。世界十大电子琴排名中日本的品牌占很大比重。雅马哈作为元老级品牌，自然排第一。1887年，雅马哈在日本创立了自己的品牌。它以高品质黄管风琴起家，是目前世界上最大的乐器制造商。卡西欧，罗兰也是起源于日本，在世界电子琴品牌排名靠前的。目前，国外市场上销售的各个品牌电子琴五花八门。单从技术能力来看，正是因为科技的迅速发展，才使得电子琴的功能不断完善。现在的电子琴已经不仅仅是以前的玩具型电子琴了，还逐渐演变出了家庭型电子琴、教学型电子琴等不同类型的电子琴，不同功能的电子琴。在电子琴中，发展最前沿，最高档的应该是舞台演奏型电子琴。舞台演奏型电子琴一般是由手键盘，足键盘和自带音响组成的，主要采用的结构是大型落地式结构。这一类的电子琴主要是提供给专业的演奏人员使用的。高级舞台演奏型电子琴的功能非常丰富。它能逼真的模拟出各种吉他，各种提琴，还有笛，号等多种乐器的优质音色，与此同时，还可以自动伴奏摇摆舞，迪斯科，进行曲等不同风格的乐曲节奏。除此之外，这类型的电子琴还可以储存各种大自然的鸟叫，鸡鸣，风声，雨声等各种声音。这样功能齐全的电子琴由专业的人员来演奏，仿佛一个交响乐队真实演奏的效果。电子琴的发展越来越科技化，科技的快速发展提供给电子琴更多的技术支持，让电子琴的实际功能更加丰富多样。演奏效果也越来越完美。