0134梁迎旭单片机实验报告.docx

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,designasimulatedkeyboardvoicecontrolsystem.Onthemaincontrolmodulehaseightbuttons,amongthem7buttonscontrolsevennotes,using1asafunctionofconversionkey,Thisdesignbycontrollingthesinglechipmicrocomputertimertimingtimeproducesdifferentfrequenciesofaudiopulse,aftertriodeamplifyingsignaldrivebuzzersoundsdifferentsyllables.Thisdesignforthephysicalcircuitboarddesign,development,andreportindetailelaboratedthekeyboarddesignmethodandprocess.Andthroughsoftwareandhardwaredebugging,themusicgeneratornotonlycanplaytheverygoodtonebykeyboard,andcanbecontrolledbythekeyboardselectionplaydifferentmusic.Thissystemrunsstably,itsadvantageishardwarecircuitissimple,softwarefunctionisperfect,thecontrolsystemisreliable,cost-effectivehigher,hascertainpracticalandreferencevalue.Keywords：AT89C52devices,electronicorgan,microcontroller,musicgenerator书目摘要1Abstract21½61.1 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、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；2.1.2 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，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,po"po.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，