三、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 研究目标：
本设计主要采用 51 系列单片机作为主控芯片，能够实现音符弹奏和歌曲播放功 能。并能显示弹奏的音符。
研究内容:
根据以上设计需要，系统拟采用以下技术方案，系统的结构框图如下图所示。
数码管
矩阵键盘 弹奏和选择乐曲
主控制器 单片机
独立按键 切换模式
喇叭驱动 扬声器
电子琴系统就是以单片机为核心部件设计的一个简易的电子琴，这只是单片机应 用的一个点，由点及面，希望能更好的了解和应用单片机技术。我选单片机电子琴这 个选题的目的在于通过从日常生活中的细微之处着手，将所学的理论知识与实践更好 的结合起来，在设计制作电子琴的过程中，更加熟练的掌握单片机的应用，在更深刻 的理解理论知识的同时锻炼提高自己的动手实践能力，使理论和实际能够相得益彰。
XXX 学院毕业设计（论文）开题报告
题目名称
基于 51 单片机的显示电子琴设计
学生姓名
专业班级
学号
一、选题目的和意义：
单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，他具 有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定 导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技由单片机 STC89C51、矩阵键盘模块、喇叭驱动模块、扬声器、USB 供电电源 所组成。系统能完成以下功能。系统带有 4*4 矩阵键盘，矩阵键盘的 16 个按键分别 代表 1 个空白键和 15 个音符，用户按每个按键，单片机会产生对应频率的方波，并 通过功率放大模块驱动蜂鸣器发出对应的声响。16 个按键每个按键在数码管也会对 应一个字符来指示用户所按下的按键。同时系统带有内置音乐，用户可以通过数字键 选择内置音乐播放。
技术路线、实验方案及可行性分析：
1、设计用到的设备和软件： 主要设备：电脑、单片机烧写器 软件：Protel 软件、keil 软件 2、利用学习过的模拟电子技术、数字电路技术、单片机原理与应用等知识，了解电 子琴的原理，并选用合适的元器件和系统设计方案。
五、进度计划
第 1---4 周：查阅文献资料、完成开题报告； 第 5---6 周：了解系统设计中的基本概念 第 7 周：确定系统方案 第 8--11 周：确定设备选型及元器清单; 第 12 周：撰写论文； 第 13 周：论文修改； 第 14 周：准备答辩； 第 15 周：答辩。
富，在网上又可以下载各种各样的模拟电子琴软件。一个普通家庭，只要家里有一台 个人电脑或笔记本，就可以随意下载这样的软件，使用电脑键盘就可以练习各种电子 琴指法，对电子琴的学习非常有帮助；一名大学生，在闲暇之余，也可以下载一个模 拟电子琴软件，它既陶冶了一个人的情操，有丰富了我们大学生的课余生活，它比起 那些千奇百怪的网络游戏来，是有百利而无一害的，而目前，个人计算机在中国高校 大学生的普及率还是很高的。
二、研究概况及发展趋势综述
计算机技术和通信技术紧密结合，涉及到通信与计算机两个领域。计算机网络的 诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，在当今社会经济中起着非常重要的作用，它 对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反 映了一个国家的计算机科学和通信技术水平，而且已经成为衡量其国力及现代化程度 的重要标志之一。
拟解决的关键问题:
1、完成矩阵键盘的设计，分配好各个按键输入对应单片机各口的控制信息； 2、完成 LED 显示电路的设计，提示信息的显示； 3、完成功率放大电路的设计，使其能够提供更大的电流驱动扬声器；
四、研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析
研究的基本思路和方法：
1、确定硬件系统的设计方案： （1）、根据系统的功能要求确定选用的元器件； （2）、分配单片机各个 IO 口地址，以连接对应的元器件，方便控制； （3）、利用 protel 软件构建系统的硬件图； 2、确定软件部分的设计方案: （1）、确定各部分模块对应要实现的功能，并根据连接图写出对应程序中对应的控制 信息，便于软件编写； （2）、用 keil 软件编写程序，对应各模块功能模块化编写，便于程序的检查和调试； 3、利用 keil 软件生成 hex 文件，用 PROTEL 软件绘制电路图 4、依照电路图，在电路板上焊接各元件，完成系统实物设计； 5、将焊好的电路板反复进行硬件调试和系统整体调试，直到实现系统要求的预定功 能。
电子琴是箱子电子科技与音乐结合的产物。之所以受到群众们喜爱,是因为它能 模拟各种乐器的音色,如笛、号、琴、颤音、和旋音等以及打击乐板音、鼓乐、沙锤 等。本设计介绍一种除有普通电子琴功能外,还有不需要按琴键就能模拟电子琴自动 演奏乐曲的电子琴音乐的产生和演奏电路。若与音响放大器相结合,则乐曲的音响效 果会更好。 STC89C51 单片机为核心控制元件，可提高开发效率，缩短研发周期，降 低研发成本，且易于进行功能扩展。
最近 20 年内，软件模拟电子琴技术发展迅速，不论是在制作过程上、操作程序 上还是在演奏技法上都有了突飞猛进的发展，这在音乐发展史上是其他任何实体乐器 所不能比拟的。自从八十年代电子琴进入我国以来，电子琴以它适合中国国情、经济 适用、表现力强、功能强大而受到广大的初学者、音乐爱好者、专业音乐工作者，音 乐家的喜爱，可以说现在电子琴在中国的普及率是很高的。这无论是对提高人们整体 的音乐素质，还是对音乐的发展都是功德无量的事。本课题就是基于电子琴的上述诸 多优点而提出来的。虽然现在电子琴的价格也比较低廉，但是低端的电子琴功能还是 比较单一的，它不能满足人们对多种乐器乐感的要求。而计算机模拟电子琴，功能丰
六、主要参考文献与资料获得情况：
[1] 彭伟.单片机 C 语言程序设计实训 100 例.电子工业出版社.2009 年 [2] 吴运昌．模拟电子线路基础．广州：华南理工大学出版社，2004 年 [3] 阎石．数字电子技术基础．北京：高等教育出版社，1997 年 [4] 张晓丽等．数据结构与算法．北京：机械工业出版社，2002 年 [5] 马忠梅 ARM&Linux 嵌入式系统教程．北京：北京航空航天大学出版社，2004 年 [6] 李建忠．单片机原理及应用．西安：西安电子科技大学，2002 年 [7] 韩志军等.单片机应用系统设计[M].机械工业出版社，2004 [8] 周润景等. Proteus 在 MCS-51&ARM7 系统中的应用百例[M].电子工业出版社，2006 [9] 马忠梅等.单片机的 C 语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社，2006 [10] 刘树中，孙书膺，王春平.单片机和液晶显示驱动器串行接口的实现[J].微计算 机信息，2007
近年来，正是由于计算机技术的发展加之计算机多媒体技术及多媒体制作软件的 广泛应用，使模拟电子琴技术也紧随时代的潮流加速发展，比如现在从互联网上就可 以随意免费下载许多计算机软件开发出来的模拟电子琴软件，比如大名鼎鼎的悠悠电 子琴，nbPiano 模拟电子琴，顺风雷电子琴等，不仅以其完美的界面争得了广大电子 琴爱好者地喜爱，而且其功能已经基本接近于真正的电子琴。相信计算机模拟电子琴 的发展会越来越好。
七、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评 价，对是否开题作出决定）：
指导教师：
（签名）
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