李强磊单片机正文

1、摘 要随着社会的发展进步，音乐逐渐成为我们生活中很重要的一部分，有人曾说喜欢音乐的人不会向恶。我们都会抽空欣赏世界名曲，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。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。本系统是以51系列单片机AT89C51为主控制器，附有矩阵键盘、LED显示管、扬声器组成。系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价

2、值。关键词：AT89C51，矩阵键盘，LED显示管，扬声器。1 设计内容1.1实验目的1.学习使用AT89S52单片机的功能，进行单片机编程，实现键盘演奏音乐的功能，进一步加深对于单片机功能实现过程的理解，强化单片机编程的能力。2.设计实现各种功能，包括对音乐的录音以及回访放能，要求能实现各种不同音调，在编程过程中必须考虑到各种细节，例如按键的干扰问题以及滞键。1.2实验要求基本要求：1.能够通过键盘演奏音符。 2.能够保存演奏的音乐，并实现回放。 3.有音调调整功能（如：C调，G调）。 4.自由发挥其他功能 5.要求有单片机硬件系统框图，电路原理2 设计方案2.1 系统总体设计方案由于一首音

3、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。2.2 系统的结构框架AT89C51单片机控制芯片独立键盘7段数码管显示与蜂鸣器响图 系统结构框架3 硬件电路的设计3.1 单片机最小系统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该赋给定时器的计数值，列出不同

4、音符与单片机计数T0相关的计值。图 单片机最小系统原理图3.2 发光二极管显示电路设计3.3 蜂鸣器电路设计 3.4 AT89S51单片机及其引脚说明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主要特性：· 8031 CPU与MCS-51 兼容

5、83; 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)· 全静态工作：0Hz-24KH· 三级程序存储器保密锁定· 128*8位内部RAM· 32条可编程I/O线· 两个16位定时器/计数器· 6个中断源· 可编程串行通道· 低功耗的闲置和掉电模式· 片内振荡器和时钟电路主要管脚说明：1.P0口：P0口为一个8位漏级开路准双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。P能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P

6、0输出原码，此时P0外部必须被拉高。2.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。3.P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。4.P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口

7、，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD（外部数据存储器读先通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。4 软件系统的实现4.1 主程序设计本次设计中单片机晶振为12MHZ，那

8、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。主程序流程图4.2 程序思路这个简易电子琴应用了4*4矩阵键盘，每一个按键赋予了不同的音调，共计有两个八度。对应7段数码管现实1到F 16个数码显示。5 系统仿真及调试5.1 硬件调试先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。其原则是先静态后动态。利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各器件以及引脚是否连接正确，是否有 短路现象。先要将单片机AT89S52新品取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有

9、异常， 然后用万用表测试各电源电压，若这些都没有问题，则接上仿真机进行联机调试观察各接口是否正常。5.2 软件调试软件调试是利用仿真工具进行在线仿真调试，除发现和解决程序错误外，也可以发现硬件故障。单片机AT89C51是系统的核心，利用万用表检测单片机电源是否为（40脚）+5V，晶振是否正常工作（可用示波器测试，也可用万用表检测，两引脚电压一般为1.82.3V），复位引脚RST（复位时为高电平，单片机工作时为低电平），EA是否为高电平，这样一来单片机就能工作了，再结合电路图，检测故障！6 结论本设计主要用到了单片机的通用IO口的读写基本功能，通过实际操作进一步掌握了51单片机的使用。同时，通过单片机外围电路的设计，更深入学习了51单片机在生活中中的应用。通过实际焊接电路，编写程序，也进一步提高了我的动手能力以及分析解决错误的能力，是我能够更好的将所学知识应用到实际中来。本系统能够基本满足设计要求，能够实现自行车转换灯指示，但由于经验能力有限，该系统还存在着许多不尽人意的地方有待于进一步的完善与改进。 电子琴完整版 图附录1 原件清单U1 STC15F104W 1CZ IC 座8P 1LED1 L