毕业设计（论文）基于AT89S51单片机的电子琴设计

1、徐州工业职业技术学院毕业论文（设计）题 目： 电子琴年级专业： 机电一体化学生姓名： 亮 学 号： 040300134指导教师： 职 称： 教 师导师单位： 徐州工业职业技术学院机电工程系徐州工业职业技术学院毕业论文（设计）任务书课题名称： 电 子 琴 课题性质： 设 计 制 作 系 名 称： 机电工程系 专业： 机电一体化 班级： 机电大专041 指导教师：学生姓名： 一、 课题名称：电子琴设计二、毕业论文（设计）主要内容： 1、电子琴设计 2、设计说明书三、计划进度： 第 1 周 查阅资料、选型对比调研，确定系统方案。 第2-3 周 硬件设计。 第4-6 周 上位机监控组态软件设计、系统联

2、调。第 7 周 答辩四、毕业论文（设计）结束应提交的材料： 1、设计说明书1份(8000字以上) 2、电子琴模拟电路板（每组选优制作2块）指导教师 王建华 教研室主任 xxxx 年 月 日 年 月 日电子琴毕业论文-单片机毕业设计论文摘要首先在绪论中介绍了音乐的产生原理以及此次设计的目的。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计，指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。正文中首先简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计原理图，并介绍了单片机微处理器的发展史，论述了本次毕业设计所应用

3、的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程, 并具体描述了at89s51、lm386、led数码管、晶体振荡器、喇叭、电阻电容等外接电路接口的软、硬件调试。其次阐述了程序的流程，软件的设计思想，以及系统的调试。最后对本次设计做了一个总结，附了汇编程序、硬件原理图、at89s51的引脚图和对个引脚的说明。关键词：单片机；微处理器；at89s51、lm386abstractfirst introduced the music production principle as well as this designgoal in the introduction. this system is c

4、arries on the software design by the monolithicintegrated circuit basic language assembly language, the instructioncarries out the speed to be quick, saves the storage space. in orderto be advantageous for the expansion and the change, the softwaredesign uses the modular structure, succinctly caused

5、 the programmingthe logical relations to be bright. causes the hardware to coordinatethe operation under the software control. in the main text first simply describes the system hardware principleof work, also attaches by the system hardware design schematicdiagram, and introduced the monolithic int

6、egrated circuitmicroprocessor history, elaborated various hardware connectiontechnology and each interface module function and the work processwhich this graduation project applies, and specifically describedat89s51, lm386, the led numerical code tube, the crystal oscillator,the loudspeaker, the res

7、istance electric capacity substandardly hasmet the electric circuit connection to be soft, the hardwaredebugging. next elaborated the procedure flow, the software designthought, as well as system debugging. finally has made a summary to this design, has attached the assemblyprogram, the hardware sch

8、ematic diagram, the at89s51 pin chart and tothe pin explanation. keywords micro controller unit microprocessor at89s51 lm386目录摘要iabstractii第1章 绪论1第2章 系统硬件设计22.1单片机概述22.2 at89s51单片机的内部结构及芯片图52.3 lm38672.4 led数码管102.5 喇叭132.6晶体振荡器172.7电容,色环电阻192.8 硬件原理图21第3章 系统软件设计223.1 软件设计思想223.2 系统程序流程图22第4章 调试4.1

9、系统调试软件234.2 在调试中遇到的问题及解决方法23结束语参考文献附录1 程序附录2 硬件原理图附录3 at89s51引脚图第1章 绪论一、 音乐产生原理由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器t0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。本次设计中单片机晶振为12mhz，那么定时器的计数周期为1mhz，假如选择工作方式1，那t值便为t= 216-5105/相应的频率 ，那么根据不同的频率计算出应

10、该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数t0相关的计数值如下表所示：二、 设计目的 （1）能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有进一步的认识，独立对其进行测试与检查。（2）熟悉at89s51单片机的内部结构和功能，合理使用其内部寄存器，能够完成相关软件编程设计工作。（3）为实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析，及时修改相关软硬件。（4）对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。第2章 系统硬件设计 2.1单片机简介在计算机出现以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。 进入电器时代后，人们借助电气技

11、术实现了自动控制机械，自动生 产线甚至自动工厂，并且大大地发展了控制理论。然而，在一些大 中型系统中自动化结果均不理想。只有在计算机出现后，人们才见 到了希望的曙光。如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。但是， 计算机出现后的相当长的时间里，计算机作为科学武器，在科学的 神圣殿堂里默默地工作，而工业现场的测控领域并没有得到真正的 应用。只有在单片机（microcontroller)出现后，计算机才真正 地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家，成为广大工程技术人员现代 化技术革新，技术革命的有利武器。目前，单片机在民用和工业测 控领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机，vcd，遥 控器，游戏机，

12、电饭煲等无处不见单片机的影子，从导 弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据 处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能ic 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些 东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用， 元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们 只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成 本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。不仅是

13、在现在，在将来将会有更多的 人来接受它、使用它。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主 要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产 上也极大地提高了生产效率和产品质量.单片机，亦称单片微电脑 或单片微型计算机。它是把中央处理器（cpu）、随机存 取存储器（ram）、只读存储器（rom）、输入/输出端口 （i/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机按用途大体上可分为两大类： 1-通用型单片机 2-专用型单片机 专用型单片机是指用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好， 不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。 其生产

14、成本很低。 通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应 用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设 备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。 科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单 的程序，就可以使您以前的电路

15、简单很多。单片机，亦称单片微电脑 或单片微型计算机。它是把中央处理器（cpu）、随机存 取存储器（ram）、只读存储器（rom）、输入/输出端口 （i/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕 竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它 为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导 弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据 处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能ic 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些 东西也能做，但是只能使用

16、复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用， 元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们 只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成 本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。不仅是在现在，在将来将会有更多的 人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已13 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于 世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。 单片机能大大地提高这些产品的智能性，

17、易用性及节能性等主 要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产 上也极大地提高了生产效率和产品质量。 单片机按用途大体上可分为两大类： 1-通用型单片机 2-专用型单片机 专用型单片机是指用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好， 不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。 其生产成本很低。 通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应 用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设 备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片

18、就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。 2.2. at89s51单片机的内部结构及芯片图 at89s51 是美国 atmel 公司生产的低功耗，高性能 cmos8 位单片机，片内含 4k bytes 的可系统编程的 flash 只读程序 存储器,器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 flash 程序存储器 既可在线编程（isp）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，atmel 公司的功能强大，低价位 at89s51 单

19、片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 at89s51 高性能8位单片机 at89s51是一个低功耗，高性能cmos 8位单片机，片内含4k bytes isp(in-system programmable)的可反复擦写1000次的flash只读程序存储器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准mcs-51指令系统及80c51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和isp flash存储单元，功能强大的微型计算机的at89s51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。at89s51具有如下特点：40个引脚，4k bytes flas

20、h片内程序存储器，128 bytes的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位可编程定时计数器,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，at89s51设计和配置了振荡频率可为0hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，cpu暂停工作，而ram定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存ram的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有pdip、tqfp和plcc等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要性能参数： 与 mcs-51 产品指令系统完全兼容 4

21、k 字节在系统编程（isp）flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 4.05.5v 的工作电压范围 全静态工作模式：0hz33mhz 三级程序加密锁 1288 字节内部 ram 32 个可编程 io 口线 2 个 16 位定时计数器 6 个中断源 全双工串行 uart 通道 低功耗空闲和掉电模式 中断可从空闲模唤醒系统 看门狗（wdt）及双数据指针 掉电标识和快速编程特性 灵活的在系统编程（isp?字节或页写模式） 2.3 lm386图7.6.1 lm386外形lm386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。lm386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电

22、压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6v电源电压下，它的静态功耗仅为24mw,使得lm386特别适用于电池供电的场合。 lm386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。特性(features): * 静态功耗低，约为4ma,可用于电池供电。 * 工作电压范围宽，4-12v or 5-18v。 * 外围元件少。* 电压增益可调，20-200。* 低失真度。8脚双列

23、直插式塑料封装。管脚如图7.6.1(b)所示，4脚为接“地”端；6脚为电源端；2脚为反相输入端；3脚为同相输入端；5脚为输出端；7脚为去耦端；1、8脚为增益调节端。外特性：额定工作电压为416v，当电源电压为6v时，静态工作电流为4 ma，适合用电池供电。频响范围可达数百千赫。最大允许功耗为660 mw(25c)，不需散热片。工作电压为4 v，负载电阻为4w时，输出功率(失真为10%)为300 mw。工作电压为6 v，负载电阻为4、8、16 w时，输出功率分别为340mw、325mw、180 mw。lm386内部电路lm386内部电路原理图如图所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路

24、。第一级为差分放大电路，t1和t3、t2和t4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；t5和t6组成镜像电流源作为t1和t2的有源负载；t3和t4信号从管的基极输入，从t2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，t7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的t8和t9管复合成pnp型管，与npn型管t10构成准互补输出级。二极管d1和d2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为otl电路。输出端（引

25、脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻r7从输出端连接到t2的发射极，形成反馈通路，并与r5和r6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。典型应用电路2.4 led数码管显示器原理（数码管） 数码管是数码显示器的俗称。常用的数码显示器有半导体数码管，荧光数码管，辉光数码管和液晶显示器等。 本设计所选用的是半导体数码管，是用发光二极管（简称led）组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字形，便构成了半导体数码管。半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型。共阳极数码管的七个发光二极管的阳极接在一起，而七个阴极则是独立的。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七

26、个发光二极管的阴极接在一起，而阳极是独立的。当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使某几段二极管发光，所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数码管则需输出高电平有效的译码器去驱动。led显示器结构及分类通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构。可构成发光显示器的发光段和发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米子管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米子管共称笔画显示器，而笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。led显示器结构基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片排列而成的。可实现09的显示。其具体

27、结构有“反射罩式”、“条形七段式”、“单片集成式多位数字式”等。（1） 反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个led贴在反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每个反射腔底部的中心位置就是led芯片。在装反射罩前，用压焊方法在系念和印刷电路板上相应金属条之间连好30m的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合，然后固化。反射罩式数码管的封装方式有空封和实封两种。实封方式采用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方式是在上方盖上滤波片和匀光膜，为提高期间的可靠性，必须在系念和底板上涂以透明绝缘胶，这可以提高光效率，

28、这种方式一般用于四位以上的数字显示（或符号显示）。（2） 条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯的磷化镓或磷化圆片，划成内含一只或数只led发光条，然后把同样的七条粘在日字形“可伐”框上，用压焊工艺连好引线，在用环氧树脂包封起来。（3） 单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上（大圆片），利用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形通过划片把合格芯片逸出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面“鱼眼透镜”外壳。它们适用于小型数字仪表中。（4） 符号管、米子管的制作方式与数码管类似。（5） 矩阵管（发光二极管点阵）也可采用类似于单片集成式多位数字显示器工艺方法制作。从各发光

29、段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。 所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极（即p区）是公共的，而阴极互相隔离。所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阴极（即n区）是公共的，而阳极互相隔离。七段数码显示器（1）如果数码管为共阳极形式，那么它的驱动级应为集电极开路（oc）结构，如图（2）如果数码管为共阴极形式，它的驱动级应为射级输出或源极输出电路，如图 2.5 喇叭喇叭(即线圈)是利用电流磁效应的作用而发声：下图是线圈的构造，它有一个截面形狀為“”字的永久磁铁，有一线圈绕着它的中心，线圈和一纸盘连着，线圈左右运动，纸盘也随着左右运动，纸盘的振动也发出声音。振动纸盘（连着线圈）永久磁 代表绕

30、着磁铁的线圈铁当线圈通电時，线圈便产生磁力变成一电磁铁，电磁铁和永久磁铁互相作用，可以产生吸力或斥力，若通过的电流的方向反，所产生的作用力也相反。(若你想考虑线圈的受力方向，可用佛莱明的左手法則考虑。)当由线圈发声：当由扩音器传來的讯号，是一個交流电的讯号，线圈通电後(通过這交流电)，变成一個南北极不断变化的电磁铁，便和永久磁铁产生相吸或相斥变化的作用力。使线圈和连着它的纸盘一起振动。纸盘振动便发出声音。因线圈磁場的变化会随交流电讯号的频率而变，所以改变扩音机输入讯号的频率，便可使线圈发出不同频率的声音，同时输入的电流大小，亦可以改便线圈的振动幅度，因而产生大小不同的声音。这便是线圈发声的原理

31、。目前绝大多数的喇叭都还是用传统的锥盆式单体前后运动声，比较学术性的说法，这些喇叭叫电动（electrokineticdynamic）或动圈式（moving coil）下面是几种常见的喇叭发声方式： 一、动圈式。基本原理来自佛莱明左手定律，把一条有电流的道线与磁力线垂直的放进磁铁南北极间，道线就会受磁力线与电流两者的互相作用而移动，在把一片振膜依附在这根道线上，随著电流变化振膜就产生前后的运动。目前百分之九十以上的锥盆单体都是动圈式的设计。 二、电磁式。在一个u型的磁铁的中间架设可移动斩铁片（电枢），当电流流经线圈时电枢会受磁化与磁铁产生吸斥现象，并同时带动振膜运动。这种设计成本低廉但效果不佳

32、，所以多用在电话筒与小型耳机上。 三、电感式。与电磁式原理相近，不过电枢加倍，而磁铁上的两个音圈并不对称，当讯号电流通过时两个电枢为了不同的磁通量会互相推挤而运动。与电磁是不同处是电感是可以再生较低的频率，不过效率却非常的低。 四、静电式。基本原理是库伦（coulomb）定律，通常是以塑胶质的膜片加上铝等电感性材料真空汽化处理，两个膜片面对面摆放，当其中一片加上正电流高压时另一片就会感应出小电流，藉由彼此互相的吸引排斥作用推动空气就能发出声音。静电单体由於质量轻且振动分散小，所以很容易得到清澈透明的中高音，对低音动力有未逮，而且它的效率不高，使用直流电原又容易聚集灰尘。目前如martin-lo

33、gan等厂商已成功的发展出静电与动圈混合式喇叭，解决了静电体低音不足的问题，在耳机上静电式的运用也很广泛。 五、平面式。最早由日本sony开发出来的设计，音圈设计仍是动圈式为主题，不过将锥盆振膜改成蜂巢结构的平面振膜，因为少人空洞效应，特性较佳，但效率也偏低。 六、丝带式。没有传统的音圈设计，振膜是以非常薄的金属制成，电流直接流进道体使其振动发音。由於它的振膜就是音圈，所以质量非常轻，瞬态响应极佳，高频响应也很好。不过丝带式喇叭的效率和低阻抗对扩大机一直是很大的挑战，apogee可为代表。另一种方式是有音圈的，但把音圈直接印刷在塑胶薄片上，这样可以解决部分低阻抗的问题，magnepang此类设

34、计的佼佼者。 七、号角式。振膜推动位於号筒底部的空气而工作，因为声音传送时未被扩散所以效率非常高，但由於号角的形状与长度都会影响音色，要重播低频也不太容易，现在大多用在巨型pa系统或高音单体上，美国klipsch就是老字号的号角喇叭生产商。 若从设计原理来分的话，又分成， 我们一般常见的喇叭皆是第一种喇叭，号角式喇叭及同轴式较不多见。 2.6晶体振荡器 石英晶体因能产生标准而稳定之频率，故而被广泛应用于现代电子产品上，简单如手表、时钟、音响、电视、录放影机等；复杂如电脑、汽车电话、卫星通讯导航、个人通讯(phs)、自动控制设备等，几乎可说现代电子产品无一不需石英晶体。 石英晶体振荡器有两个端子

35、，属线性元件，无源被动元件。石英谐振器本身没有引起振荡的能力，必须借助外力才能使其振荡，它工作在线性范围内。石英振荡器的q值非常高，低的有几万，高的有几百万。石英晶体的频率稳定性非常好，在剧烈变化的环境下仍能稳定工作。 石英晶体谐振器的晶体，一般都用人造晶体，因为天然的晶体含有杂质和缺陷。石英晶体的封闭方法有四种，一是金属外壳，用金属底座和盖子，晶体放入后冷压而成，内部充以惰性气体或抽成真空。二是电阻熔接型，这种方法主要用小型外壳，在便携电话机和无线机中。三是焊接封闭型，这种方法制作比较容易，可获得宽频率、稳定性好的谐振器。四是直接压入，在手表中用的较多。 石英晶体振荡器的种类 1通用晶体振荡

36、器，用于各种电路中，产生振荡频率。2时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于数字电路中。3微处理器用石英晶体谐振器。4ctvvtr用石英晶体谐振器。5钟表用石英晶体振荡器。6电台用石英晶体谐振器。2.7电容,色环电阻电容:电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母c表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变

37、的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。 不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉（f）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（f）、纳法（nf）、皮法（pf）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（f）=1000000微法（f）1微法（f）=1000纳法（nf）=1000000皮法（pf）在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中

38、。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般1f以上的电容均为电解电容，而1f以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然会有残留电压（学了以后的教程，可以用万用表观察），我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释

39、放的过程，称为电容器的放电。 举一个现实生活中的例子，我们看到市售的整流电源在拔下插头后，上面的发光二极管还会继续亮一会儿，然后逐渐熄灭，就是因为里面的电容事先存储了电能，然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波，不知你有没有用整流电源听随身听的经历，一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容，造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容（1000f，注意正极接正极），一般可以改善效果。发烧友制作hifi音响，都要用至少1万微法以上的电容器来滤波，滤波电容越大，输出的电压波形越接近直流，而且大电容的储能作用，使得突发的大信号到来时，电路有足

40、够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时，大电容的作用有点像水库，使得原来汹涌的水流平滑地输出，并可以保证下游大量用水时的供应。 电子电路中，只有在电容器充电过程中，才有电流流过，充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。电路中，电容器常被用作耦合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流，隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢？我们先来看看交流电的特点。交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。 电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器

41、的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3v，10v，16v，25v，50v等。色环电阻: 普通精度色环电阻有四条环带，第一条是与端部距离最近的那条，接下去依次是第二，第三和第四条，他们所代表的意义见表 1 。精密电阻器用 5 条色环和误差表示，见表 2 ：普通精度电阻器的颜色和数值对照表 1色环颜色第一色环第二色环第三色环第四色环第一位数字第二位数字前面两位数字后加 0 的个数允许误差黑e0 *1棕11e1 *10红22e2 *100橙33e3 *1000黄44e4 *10000绿55e5 *100000蓝66e6 *1000000紫77灰88白99

42、金e 1 *0.1 5 (j)银e 2 *0.01 10 (k)精密精度电阻器的颜色和数值对照表 2色环颜色第一色环第二色环第三色环第四色环第五色环第一位数字第二位数字第三位数字前面三位数字后加 0 的个数允许误差黑000e0 *1棕111e1 *10 1 红222e2 *100 2 橙333e3 *1000黄444e4 *10000绿555e5 *100000 0.5 蓝666e6 *1000000 0.25 紫777e7 0.1 灰888e8白999e9金e 1 *0.1银e 2 *0.01 2.8 硬件原理图第3章 系统软件设计3.1 软件设计思想软件部分对整个系统来说起着重要的作用，在

43、本电子琴系统中，软件可以分为三部分，主程序部分，发音子程序部分和延时子程序部分。3.2 系统程序流程图第4章 调 试4.1 系统调试软件我们在设计制作过程中所用的是教学用的wave伟福软件，此软件是学校教学所用，对此我们相对熟悉一点。4.2 在调试中遇到的问题及解决方法问题1：焊接数码管时，已焊上的四个数码管中，有1个工作正常，有1个出现一段数码管不亮，两个出现2段数码管不亮。分析：出现此种情况，有三个原因：一是所用的数码管本身已坏；二是焊接时把数码管烧坏；三是测量过程中把数码管烧坏。结合本人在焊接时及测量时的情况，本人认为问题出现的原因是由于焊接时间过长、测量时没加限流电阻而导致问题的出现。

44、解决办法：采用小功率的电烙铁、掌握好焊接时间、测量时加上1k的电阻，则问题得到解决，数码管显示正常。问题2：数码管显示亮度不足。分析：数码管显示亮度是由通过它的电流决定，既然显示亮度不足，证明通过其电流低了。分析电路板发现，数码管每一段所接的电阻为1k，当四个数码管同时点亮，则通过的电流很低，显示亮度自然不足。解决办法：把电阻换成200，当四个数码管同时点亮（显示8时），亮度足够。问题3：调试数码管时，发现不能显示。分析：数码管不能显示，一是硬件问题，二是软件问题，由于在检查电路板时已发现1脚和29脚接了高电平，我们已经采取相应措施使其接到低电平，显然不是硬件问题。解决办法：仔细分析程序，发现

45、8255控制口没有相应的操作，因为at89s51的片选地址为6000h7fffh，pa口、pc口均作为输出用，且pa口控制地址为6000h，pb口控制地址为6001h，pc口控制地址为6002h，控制口地址为6003h，当加上以下语句：mov a，#82h；mov dptr,#6003h；movx dptr，a后，进行调试，则数码管显示正常，问题得到解决。结 束 语毕业设计在紧张和忙碌中结束了，这是我一生中难忘的成长经历。在大二的时候我们学习了微型计算机原理及应用对单片机有一定的了解，但不是很深刻，只懂得一点皮毛而已，觉得这门真的很难学，老师也说确实有不小的难度。对于单片机还是比较感兴趣，虽然

46、学的不好。之后就我们没有再接触过，平时也想过再去学，但由于种种原因没有形成。这次的指导老师是教单片机的，他自己本身对单片机很感兴趣，也有一定造诣。所以题目也就是单片机这类的。我和一个同学一组，题目是电子琴设计。我们当时对是否能够做出来真的没有太大信心，因为我不是很了解单片机。我们在老师的带领一下，一步一步的去做，当中遇到很多困难。例如：电烙铁不会用，焊接技术不过关，最难的就是系统的设计和调试了，首先编程就是一个大问题，然后调试中出现的种种问题对我们来说都是一大障碍。幸好有老师在旁边指导我们，才克服了那些困难。最后我们完成了，虽然还有很多的欠缺，但是我觉得我们成功了。我们在其中学到了很多知识：at89s51、lm386、led数码管等等一些电子元器件，还学会了用一些工具，对编程和调试有了更进一步的了解，最起码我们应该算入门了吧。我们在老师身上学会了钻研、吃苦的精神，他陪着我们好多次饭都没有吃，为此我们心里很感谢，老师您辛苦了！参 考 文 献周明德编 微型计算机系统原理及应用 清华大学出版社，1998周 斌编 微机计算原理及应用（第三版） 清华大学出版社，2001王 颐编 微机原理及应用实验教程 重庆大学出版社，1998潘 峰编 微型计算机原理与汇编