单片机课程设计数字电子琴要点

1、单片原理及应用课程设计题目：数字电子琴专业：测控技术与仪器班 级：姓 名：学 号：组 员：一指导教师：单片机课程设计摘要电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，由于价格便 宜，体积小，易于携带等一系列的优点，使它在现代音乐中 扮演了很重要的地位，成为其不可分割的部分。我们这次的 课题就是以80c51单片机作为核心控制元件，设计电子琴。 以单片机为主核心，与矩阵式键盘、扬声器、led数码管等模块组合而成的控制模块。本系统具有硬件电路简单，软件 运行稳定，控制系统可靠，性价比高等特点具有一定的实用 及参考价值。关键词：单片机、扬声器、矩阵式键盘、led数码管、电子琴2013/7/111 1单片机课程

2、设计目录第一章概述31.1 引言31.2 设计要求31.3 功能描述3第二章设计原理42.1 原理简介42.2 主体结构图5第三章硬件简介63.1 硬件介绍63.2 各部分电路简介6第四章流程图11第五章程序清单12设计体会与总计 15参考文献152 、单片机课程设计第一章概述1.1 引言单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，是第四代计算机的一个 分支，它是集cpu、ram、rom、i/o接口和终端系统于同一硅片的器件，它 具有高性能、高速度、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用 必定导致传统的控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

3、大课题。本文就是利用单片机作为核心，来设计简易的电子琴，利用单片机产生的不同 频率来获得我们需要的音阶，达到我们可以随意弹奏乐曲的目的。1.2 设计要求本设计利用8051单片机的控制程序结合显示器，设计一台数字电子琴。其基本功能为：(1)用显示器来显示音阶输入的相关信息；(2)当按下键盘相对应的按键，压电喇叭会发出相对应的音阶单音，共有2个8度音阶。1.3 功能描述应：低音八度:中音八度:高音八度:1、8、f、本设计中所用的键盘为4*4矩阵式键盘，通过按键盘上不同的键位，发出不 同的音阶，在按下键的同时，led数码管显示所按下的音阶，两个八度分别对2、3、4、5、6、79、 a、 b、 c、

4、d、 e13单片机课程设计第二章设计原理2.1 原理简介一首音乐是由许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以采用不同的频率组合来构成我们想要的音乐了。对于单片机而言产生不同的频率是很简单的方便的，我们可以利用单片机的定时/计数器t0来产生这 样的方波频率信号。利用单片机内部定时器时器 t0工作在方式1,向计数单元th0和tl1写入计 数初值，t0溢出时，对p3.0取反。写入不同的初值，可是扬声器发出不同的声初值=2 - fosc/12/2/f,其中fosc=12mhz, f值为见下表音阶与定区,需计数初值的对应关系音符频率f/hz计数初值音符频率f/hz计数初值低1do

5、26263628中1do52364580低2re29463835中2re58764684低3mi33064021中3mi65964777低4fa34964103中4fa69864820低5so39264260中5so78464898低6la44064400中6la88064968低7si49464524中7si98865030利用定时器可以发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤 波后，会发出不同的音调。定时器按设置的定时参数产生中断， 这一次中断发出 脉冲低电平，下一次反转发出脉冲高电平。由于定时参数不同，就发出不同频率 的脉冲。有键按下，会发出连续脉冲，直到按键松开，才停止发

6、音。2.2 主题结构图单片机课程设计第三章硬件简介3.1 硬件介绍总电路图p2e fl的 ekaiup2 41a12p2 5ai3 ft ml 4r2 turl®的mud ps1 ej*m? paamti”4/roptip3-0wrr3,3密湍s器 口力内津船山曹tiscabiiihmaliktalim q1rm电路lsi ph?spe*«fr63.2 各部分电路简介3.2.1 单片机本设计所用单片机为80c51单片机，它有四个8位并行i/o接口 p0、p1、p2 和p3; 8位cpu;寻址能力2*64k; 4kb的内部rom和128b的内部ram ; 一个串行全双工异步接

7、口；五个中断源和两个中断优先级；采用 cmos工艺，电 流小功耗低。80c51各引脚功能介绍vcc （40 脚）=+5vvss （20 脚）=0 （接地）xtal1（19脚）：接外部晶体的一端。xtal2 （18脚）：接外部晶体的另一端。rst （9脚）：复位端，高电平持续10ms以上有效。psen （29脚）：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。ale/prog （30脚）：地址锁存允许/编程线。ea/vpp （31脚）：片外程序存储器选用端，低电平有效。 输入/输出引脚：p0.0-p0.7 （39 脚-32 脚）单片机课程设计p1.0-p1.7 （01 脚-08 脚）p2.0-p2

8、.7 （26 脚-21 脚）p3.0-p3.7 （10 脚-17 脚）rsmsn昌 n pm n s0闯 n 号3/留n mw n hl 3 n f3.6亩 n pl 751n ml2 n xtau n*口ffffffff i1-i-=-i-'7654321。nnnninnn n8uc51/89s51f冷仁管x片苫片是当学号4宣武武器4等自 u u-u u u u-u u uu u u-em u u u va 3-0 好一 s& 鼻3 3 s 137pijvl mi凰80c513ou-遇3.3.2晶振电路单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大电路，引脚xtal1为输入端

9、，xtal2为输出端，两引脚间跨接晶体振荡器与微调电容组成并联谐振回 路，构成一个自激振荡器为内部时钟电路提供振荡时钟，石英晶体取 12mhz, 电容 c1、c2 取 30pf。c13.2. 3 复位电路手动复位要求在电源接通的条件下，如果出现死机的情况，用按钮开关进行复 位。单片机要求完成复位，必须在复位端输入连续的两个机器周期以上的高电平， 从而实现复位操作。本设计采用开关并复位电路，上电后由于电容充电使 rst持续一段高电平，完 成复位操作；在单片机运行时，按下复位键也能使其达到复位效果。 c=30pf,r=1kq3.2.4键盘电路本设计采用4*4矩阵式键盘，共16个按键。键盘采用扫描识

10、别原理进行判别 键位是否按下，并采用软件去抖，以达到较为准确的按键位置。扫描式键盘工作原理：首先将列线全部置零，读行线状态，若 p1.0-p1.3全部 为1则证明没见按下，如出现低电平 0,则有键按下，记录当前行号i;然后逐 列线为低，其余为高，再读行线状态，若那一行为低电平，记录其列号 j,则证 明第i行第j列按键被按下。3.2.5显示电路及驱动器led数码管采用共阳极7段led显示器，led数码管由7个发光二极管组成，止匕外，还 有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。通过七段发光 二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。 led数码管 中的发光二极管

11、连接方法：共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+ 5v。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。为了显示数字或符号，要为led显示器提供代码，因为这些代码是为显示字形 的，因此称之为字形代码。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计八段。因此提供给led显示器的字形代码正好一个字节。若 a、b、c、d、e、f、g、dp 8个显示段依次对应一个字节的低位到高位，即d0、d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7。74ls2452tttt-7tt- i百 74ls24sd1rmls245是我们常用的芯片，用来驱动后d或者其他的设备，它是8

12、 路同相三杰双向总线收发器，用晌璃数据，7dl5245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据，当3051里片机的叩口总线负载达到或超过同最大负载菖劲时必须 接入74ls24瞪总线照动器，当片选端忙曰氐电平有豳寸，信号由b向a传输s （接收dir+t,信胃由a向b传输（发送）当ce为高电平时，a、日均为高阻态己由于田口娓冬输出地址的高8位，接口时74ls245的三数整制转1曲口2g接地，p2与动器输入线对应相 连* p0口与74l02而输入端相连.e端接地，保证数据名挪前通。8051的md和/psen相与后接dir,使得rd目pse n有效时，74ls24耳献（p0 1-d1）,其曰寸间

13、处于输出（pq 1-d1） .3.2.6音响电路音响电路采用三级管2n3905控制开关，通过p3.0 口的信号输出, 并加入限流电阻（350q）来控制音响发声。to-92collector2n3905参数及引脚如下12：3外形及引脚图符号瓢值单位集电极-发射机电压vceo40v集电极基极电压vcbo40v发射根基极电压vrbosov集电极电流连续ic200ma器件耗敏® ta = 25七pd625mwderate above 25*05-0mw/c操作和存储结温范围tjjstg55 to +150p单片机课程设计11i 一一j第四章流程图单片机课程设计第五章程序清单hangequ30

14、h;存放行值lieequ31h;存放列值zhiequ32h;存放键值org0000hsjmpstartorg000bh;中断入口ljmpintt0start: movp2,#0ffhmovtmod,#01h;设置定时器t0为模式1.* ;*;键盘扫描;* ;*hangs:movp1,#0f0hh1:jnbp1.0,h2;判断第0行是否有键按下lcalldelay;有则消除抖动jnbp1.0,h2;消抖后判断按键是否的确按下movhang,#00h;保存行值ljmplies;跳转到列扫描h2:jnbp1.1,h3lcalldelayjnbp1.1,h3movhang,#01hljmpliesh3

15、:jnbp12h4lcalldelayjnbp1.2,h4movhang,#02hljmpliesh4:jnbp1.3,h1lcalldelayjnbp1.3,h1movhang,#03hlies:movp1,#0fhl1:jnbp1.4,l2;判断第0列是否有键按下movlie,#00h用，保存列值ljmpcalcu;键值计算:12 tsl2:jnbp1.5,l3movlie,#01hljmpcalcul3:jnbp1.6,l4movlie,#02hljmpcalcul4:jnbp1.7,l1movlie,#03hcalcu:mova,hangmovb,#04hmulabadda,liemo

16、vzhi,a;每行按键个数；键值=行号x每行按键个数十列号*显示音值，等待按键释放/*setbea;打开中断总开关setbet0;打开t0中断分开关setbtr0;启动t0mova,zhimovdptr,#table1movca,a+dptr;查表movp2,a;显示音值wait: mova,p1cjnea,#0fh,wait;判断movp2,#0ffh;按键释放，显示器不显示clrtr0;关闭t0ljmphangs.* ;*;中断服务子程序，查表得到计数初值，并驱动扬声器发生;* ;intt0: movmovmovmulmov*dptr,#table2 a,zhi b,#2 ab r1,a单

17、片机课程设计14 1movca,a+dptrmovth0,a;高八位计数器赋初值incr1mova,r1movca,a+dptrmovtl0,a;低八位计数器赋初值cplp3.0;输出取反reti延时子程序 *r6,#20r7,#250r7,$r6,de;/*delay: mov de:movdjnzdjnz rettable1:db0f9h,0a4h,0b0h,99h,092h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0c0h,86h,8eh, 0f9h;数码管显示值得十六进制码table2: dw63628,63835,64021,64103,64260,64400,6452有阶代码dw 64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030dw 65058,65110end设计体会与总结通过这次课程设计，使我对单片机有了更加系统的认识与 了解，通过了对单片机的编程与程序的调试增加了实践的经 验，同时也增加了