0134梁迎旭单片机实验报告.docx

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1、桂林航天工业学院课程设计报告院（系）：电子信息与自动化学院专业班级:20130901101学生姓名：梁迎旭学号：设计题目：简易电子琴设计完成日期：2015年12月31日指导老师评语：成果（五级记分制）：指导老师（签字）：本设计是用AT89C51单片机为核心限制元件，设计一个模拟电子琴发声限制系统。以单片机作为主控核心，与键盘、蜂鸣器模块组成核心主限制模块。在主控模块上设有8个按键，其中7个按键限制7个音符，1个作为功能转换键运用，具有自动播放乐曲的功能,本设计通过限制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经三极管放大信号后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。为了实现按键的精确推断和完善电子琴

2、发声的效果，本设计采纳了软件防抖的方法，有效的解决了按键抖动的问题。另外当按下功能切换键，切换至音乐自动播放功能时，本系统能实现歌曲的播放，这样使得电子琴的功能变的更加强大。经过软硬件的调试，该音乐发生器不但能通过键盘弹奏出很好的音调，而且还可以通过键盘选择播放不同的音乐。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简洁，软件功能完善，限制系统牢靠，性价比较高等，具有肯定的好用和参考价值。关键词：电子琴，单片机，按键，扬声器AbstractThisdesignistouseAT89C51single-chipmicrocomputerasthecorecontrolcomponents,designasi

3、mulatedkeyboardvoicecontrolsystem.Onthemaincontrolmodulehaseightbuttons,amongthem7buttonscontrolsevennotes,using1asafunctionofconversionkey,Thisdesignbycontrollingthesinglechipmicrocomputertimertimingtimeproducesdifferentfrequenciesofaudiopulse,aftertriodeamplifyingsignaldrivebuzzersoundsdifferentsy

4、llables.Thisdesignforthephysicalcircuitboarddesign,development,andreportindetailelaboratedthekeyboarddesignmethodandprocess.Andthroughsoftwareandhardwaredebugging,themusicgeneratornotonlycanplaytheverygoodtonebykeyboard,andcanbecontrolledbythekeyboardselectionplaydifferentmusic.Thissystemrunsstably,

5、itsadvantageishardwarecircuitissimple,softwarefunctionisperfect,thecontrolsystemisreliable,cost-effectivehigher,hascertainpracticalandreferencevalue.Keywords：AT89C52devices,electronicorgan,microcontroller,musicgenerator书目摘要1Abstract2161.1 设计背It与意义6设计背景6设计意义61.2 设计内容62简易电子琴系统62.1 系统设计任务与设计要求6系统设计任务6系

6、统设计要求62. 2系统方案的7限制模块选择方案论证7选择模块论证72. 3系统总体方案73电子琴硬件部分设计82.1 电子琴硬件总体设计83. 2主要硬件部分简介993.2.24*4按健9蜂呜器10发光二级管10时钟振藩电路11复位电路11单片机最小系统124电子琴软件部分设计124.1 系统软件总体设计124.2 2扬声器模块程序：134.3 矩阵模块155系统调试165.1 硬件调试165.2 软件调试16Proteus简介165.2.2Keil简介166总结与体会18参考文献19附录119附录226桂林航天工业学院课程设计任务书设H题目：基于51单片搬）简易电子琴的设计学生姓名梁迎旭课

7、程名称单片机综合设计专业班级自动化一班地点巡天楼408起止时间2015年12月28日一2015年12月31日设计内容简易电子琴设计参数可播放音乐，可记录输入的音符并回放设计进度2015年12月28日：查阅资料2015年12月29日-30日：硬件设计、软件设计、撰写设计报告2015年12月31日：提交报告、验收和答辩设计成果1、实物2、课程报告参考资料2徐爱钧单片机原理运用教程一基于Protrues虚拟仿真电子工业出版社.2009.14张毅刚MCS-51单片机应用设计哈尔滨工业高校出版社20045王静霞.单片机应用技术（C语言版）.北京：电子工业出版社.2009.5说明1.本表应在每次实施前由指

8、导老师填写一式2份，审批后所在系（部）和指导老师各留1份。2.多名学生共用一题的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区分。3.若填写内容较多可另纸附后。系（部）分管领导：教研室主任：指导老师:1.1 设计背景与意义1.1.1 设计背景随着社会的发展进步，音乐渐渐成为我们生活中很重要的一部分，有人曾说喜爱音乐的人不会向恶。我们都会抽空观赏世界名曲，作为对精神的洗礼。本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。我们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱限制、节拍器、自动放音功能等等也很新奇。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，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、

9、稳定牢靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的限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和工程领域的一项重大课题。1.1.2 设计意义电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的限制功能和敏捷的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不行替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S51单片机为核心限制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主限制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。1.2 设计内容本系统设计制作一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计，即键盘矩阵识别和不同频

10、率音符播放。矩阵键盘即矩阵扫描，显示当前按键；不同频率音符播放则可以通过按键限制16种发音。本文主要对运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，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来具体阐述。本系统是简易电子琴的设计。1.3 电子琴系统2.1 系统设计任务与设计要求2.1.1 系统设计任务熟识51单片机集成开发环境，运用C语言编写工程文件；娴熟应用所选用单片机的内部结构、资源，以及软硬件调试设备的基本方法；自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现；2

11、.1.2 系统设计要求实现电子琴发声限制系统；要求电路实现如下功能：利用现成电脑音响作为发声部件，21个音符键，实现高音、中音、低音的1、2、3、4、5、6、7的发音。并在存储几首歌曲的内容，可以实现歌曲的自动播放。2.2 系统方案论证2.2.1 限制模块选择方案论证采纳AT89C51单片机进行限制，由于其性价比高，完全满意了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到4K,使软件设计有足够的内部运用空间并且便利日后系统升级，运用便利，抗干扰性能提高。鉴于上述对比与分析，AT89C51单片机设计微型电子琴的方法，仅需AT89C51最小系统，扩展一组矩阵键盘，再接一组发光二极管用来指示电子琴的工

12、作状态。2.2.2 选择模块论证传统电子琴可以用键盘上的力”到“A”键演奏从低SO到高De）等11音。该设计有16个按钮矩阵，设计成16个音，可以实现音阶在低音4一高音5之间。比传统音阶范围大，弹奏效果好。2.3 系统总体方案音乐是有由不同的音阶组成的，而不同的音阶又是由不同的频率发出的，那么产生不同的频率，就可以发出不同的音乐了。而利用单片机就可以产生不同的频率的方波，因此选择单片机为主来设计。通过程序编写实现单片机输出不同的频率，输出的方波信号再通过接口给扬声器，让其发声。同时电子琴加入Ied用来显示。本设计的主要工作是程序编写，通过程序让电子琴实现音乐演奏，歌曲播放以及记录已按下的音符，

13、并播放，最终通过发光二极管来显示电子琴的工作状态。而硬件主要有单片机最小系统，键盘模块，发声模块，还有一个电源模块。系统方案框图如图2.3所示3电子琴硬件部分设计3.1 电子琴硬件总体设计考虑到实物的难易状况，电子琴的硬件电路分为两部分，一部分有单片机最小系统、扬声器、发光二极管组成，如图3.1.l所示，另外一部分有键盘组成，如图3.1.2所示。实物图见附录2。IIIIIIIhIIIIIII1r-AlZ535TKTAMFAHXSAUP24Ai:QAH力：入KlJtfPZOAIVCCCrPOOAsOMlASl田903A35W4.O90SAD*POIASf图3.1.电子琴硬件总体设计图3.2键盘系

14、统3.2 主要硬件部分简介单片机AT89C51原理图如图3.2.1所示:1UU;I;t,:图3.3单片机原理图A1.EPsenXTA1.2XTA1.lOND21119Ilr6?43O9376rr-1.1.zlr-l-P3ORXDP3ITxEP32gJT0P3311TP34/T0P2.7/A15P2A14P2.5/A13P2.4/A12P23/A11P2.2A10P21.A9P2.GA8po,popo.popo.PoPoAT89C51是一个低电压，高性能CM0S8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。和128字节的存取数据存储器（RAM）,这种器件采纳ATME1.公司的高

15、密度、不简洁丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中心处理器和闪耀存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到限制领域中。AT89C51供应以下的功能标准：4K字节闪耀存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。闲散方式停止中心处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统接着工作。3.2.24*4按键4*4按键原理图如图3.2.2所示图3.44*4按键原理图本设计键盘模块采纳4*4矩阵键盘，原理图如图4所示。在键盘中按键数量较多时，为了削减I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图4所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不干脆连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如Pl口）就可以构成4*4=16个按键，比之干脆将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，