电子琴课程设计基于单片机的简易实践.docx
单片机课程设计题目名称：基于单片机的可演奏电子琴设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：_成绩：评语：指导老师签名：摘要电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型B键盘乐器。它在现代音乐饰演着重要B¾角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的重要内容是用AT89c51单片机为关键控制元件，设计一种电子琴。以单片机作为主控关键，与键盘、扬声器等模块构成关键主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统运行稳定，其长处是硬件电路简朴，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定B¾实用和参照价值。AbstractElectronicorganisamodernelectronicmusictechnologyandtheproductisanewtypeofkeyboardinstruments.Itplayedanimportantroleinmodernmusic.SCMhaspowerfulcontrolfunctionsandflexibleprogrammingcharacteristics.Ithasconvergedwithmodernpeople'slives,becomeanirreplaceablepart.ThemaincontentisAT89C51controlofthecorecomponents,designofaelectronicorgan.SCMasahosttothecore,withthekeyboard,speakerandothercoremodules.Inthemaincontrolmodulehas16keysandaspeaker.Thesystemissteady,itssimplehardwarecircuits,softwarefunctions,reliabilityofcontrolsystemandhighcostperformanceisitsadvantages.Italsohascertainpracticalandreferencevalue.目录摘要1Abstract11系统述31.1 课程设计的目的和意义31.2 本系统重要研究内容31.3 本系统重要研究目0¾41.4 重要芯片简介42方案论证42. 1控制模块选择方案42.2按键模块选择方案53方案的实现53.1系统实现的J详细措施53. 2系统硬件设计63. 2.1系统硬件总体设计63. 2.2子系统（模块）一64. 2.3jf*,73. 2.4子系统（模块）三83. 3系统软件设计93. 3.1系统软件总体设计93. 3.2子程序（模块）一：LED显示93. 3.3子程序（模块）二:扬声器103. 3.4子程序（模块）三：矩阵键盘144系统调试154. 1Proteus简介155. 2keil简介156. 3Proteus和Keil时联调165设计心得18附录L201系统概述1.1 课程设计的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，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的J特点。它的应用必然导致老式的控制技术从主线上发生变革。因此，单片机0开发应用己成为高科技和工程领域的一项重大课题。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。它在现代音乐饰演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的重要内容是用AT89S51单片机为关键控制元件，设计一种电子琴。以单片机作为主控关键，与键盘、扬声器等模块构成关键主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本文重要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并简介了基于单片机电子琴统硬件构成。运用单片机产生不一样频率来获得我们规定的音阶，最终可随意弹奏想要体现的音乐。并且本文分别从原理图，重要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细论述。本系统是简易电子琴的设计，按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示目前按键，扬声器播放器对应的音符。通过设计本系统可理解单片机B¾基本功能。对单片机B¾理解有一种小B¾飞跃。1.2 本系统重要研究内容本系统设计制作一种可演奏的电子琴。综合应用了两项设计。（1）键盘矩阵识别。即矩阵扫描，显示目前按键。（2）不一样频率音符播放。可以通过按键控制16种发音。1.3 本系统重要研究目的本系统的设计是为了实现按下矩阵键盘中的按键会使数码管显示目前按键，扬声器播放对应音符0¾目的。1.4 重要芯片简介AT89c51简介AT89c51是一种低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含妹BytesISP（In-systemProgrammable）0¾可反复擦写1000次0Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL企业0¾高密度、非易失性存储技术制造，兼容原则MCS-51指令系统及80C51引脚构造，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlaSh存储单元，功能强大的微型计算机的AT89c51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的处理方案。AT89c51具有如下特点：40个引脚（引脚图如图1-2所示）,4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes0随机存取数据存储器（RAM）,32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定期计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外,AT89c51设计和配置了振荡频率可为OHZ并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定期计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保留RAM的数据，停止芯片其他功能直至外中断激活或硬件复位。同步该芯片还具有PDIP、TQFP和PLeC等三种封装形式，以适应不一样产品的需求。2方案论证1.1 控制模块选择方案方案一：用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压，再通过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、电容构成驰张振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。方案二：采用AT89C51单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的规定，它的内部程序存储空间到达4K,使软件设计有足够B¾内部使用空间并且以便后来系统升级，使用以便，抗干扰性能提高。选择方案：鉴于上述对比与分析，AT89C51单片机设计微型电子琴的措施，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。因此，本设计采用方案二。2. 2按键模块选择方案老式电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低SO到高DO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。比老式音阶范围大，弹奏效果好。3方案的实现3.1系统实现的详细措施键盘接口必须具有的4个基本功能。（1）去抖动:每个按键在按下或松开时，都会产生短时间时抖动。抖动时持续时间与键B¾质量有关，一般为520mm。所谓抖动是指在识别被按键是必须避开抖动状态，只有处在稳定接通或稳定断开状态才能保证识别对的无误。去抖问题可通过软件延时或硬件电路处理。（2）防串键：防串键是为了处理多种键同步按下或者前一按键没有释放又有新0按键按下时产生0问题。常用0措施有双键锁定和N键轮回两种措施。双键锁定，是当有两个或两个以上0¾按键按下时，只把最终释放的键当作有效键并产生对应的键码。N键轮回，是当检测到有多种键被按下时，能根据发现它们的次序依次产生对应键的键码。（3）被按键识别：怎样识别被按键是接口处理的重要问题，一般可通过软硬结合的措施完毕。常用的措施有行扫描法和线反转法两种。行扫描法B基本思想是，由程序对键盘逐行扫描，通过检测到0¾列输出状态来确定闭合键，为此，需要设置入口、输出口一种，该措施在微机系统中被广泛使用。线反转法的基本思想是通过行列颠倒两次扫描来识别闭合键，为此需要提供两个可编程的双向输入/输出端口。(4)键码产生：为了从键0行列坐标编码得到反应键功能的键码，一般在内存区中建立一种键盘编码表，通过查表获得被按键B¾键码。用AT89C51时并行口PO接4义4矩阵键盘,以PO.0-P0.3作输入线,以P0.4一P0.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0F”序号。3. 2系统硬件设计3. 2.1系统硬件总体设计本系统由键盘矩阵、LED显示管、扬声器这几种部分构成，LED显示管显示目前按键，扬声器发出对应音符。硬件总体设计图如下:图1POOWO PO1/AD1 POzAD2 P03AD3 PO.4/AD4 Pos(M>5 Po 和96 P0 7*D7P23A8P2VA9P3.0XDP3 40P3fl P3fi P3.7jTOP22XA10P2311P24XA12P2.5XA13P2.6JA14P27M52.2子系统（模块）一1.ED显示模块如图2-2所示,运用AT89c51单片机BPO端口的PO.0-P0.7连接到一种七段数码管0¾a-h0¾笔段上，数码管的公共端接电源。矩阵扫描显示目前按键模块如下：RP1RESPACK-8393837363534332122PO.O/ADOPO.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A93. 2.3子系统（模块）二矩阵扫描扬声器发出对应音符模块如下:3.2.4子系统（模块）三矩阵键盘模块如下:图4矩阵式键盘0构造与工作原理在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，一般将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一种按键加以连接。这样，一种端口（如Pl）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，并且线数越多，区别越明显，例如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见,在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式构造0键盘显然比直接法要复杂某些，识别也要复杂某些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接0单片机0¾I/O口作为输出端，而列线所接B¾I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有0输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样,通过读入输入线的状态就可得知与否有键按下了。详细的识别及编程措施如下所述。3.3系统软件设计3.3.1系统软件总体设计本系统依J软件总FI勺流程图如下:系统总程序见附录1.3. 3.2子程序（模块）一：LED显示I/O并行口直接驱动LED显示把“AT89C51”区域中0P2.O/A8P2.7/A15端口用8芯排线连接到一位数码管0¾a-h端口上；规定：P2.0/A8与a相连，P2.1/A9与b相连，P2.2/AlO与C相连，P2.7/A
