课程设计报告简易电子琴

1、 微控制器技术课程设计报告设计题目：简易电子琴设计 专业： 电机与电器 班级： 电器132 学号： 130312239 姓名： 王小起 指导教师： 设计时间： 微控制器技术课程设计任务书设计题目： 简易电子琴设计 设计时间： 2014.6.8-2014.6.19 设计任务：画出设计原理图，绘制程序流程图，编制程序，实现以下功能：1、键盘每个键代表一个音阶，按下按键后，小喇叭发出对应音阶；2、开始按键，喇叭即开始发音；释放按键，停止发音；3、数码管显示所按下键对应的音阶符号；4、LED可闪烁装饰。背景资料：1、单片机原理与应用 2、检测技术3、计算机原理与接口技术进度安排：1、第1天，领取题目，

2、熟悉设计内容，分解设计步骤和任务。2、第2-3天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。3、第4-6天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。4、第7天，中期检查。5、第9-10天，完善设计内容，书写设计报告。6、第11天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。7、第12天，设计答辩。题目：简易电子琴设计一、设计目的单片机课程设计过程中，学生通过查阅资料，接口设计，程序设计，安装调试等环节，完成一个基于AT89C51系列单片机，涉及多种资源应用，并且有综合功能的小应用系统设计。使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路，电子元器件等方面的知识进一步加深认识

3、，同时在软件编程，调试，相关仪器设备和相关软件的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，加深单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器，中断，片内外存储器，I/O接口，串行口等。使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程，方法及实现，强化单片机应用电路的设计与分析能力。提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风，培育学生综合运用理论知识解决问题的能力。二、设计要求 主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，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控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统

4、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值。 。三、方案设计与论证（1）播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪音，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格廉价，所以，才被才用（2）按键模块，电子琴设有8个按键，其中7个作为音符输入，另外一个作为模式转换按键，实现用户存放的自动播放歌曲。7个按键分别代表7个音符，包括中音段的全部音符，通过软硬件设计，模式转换按键触发外部中断，中断使程序跳转，实现模式转换，启动电子琴。然后通过查询电子琴所按下的按键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程入口，实现自编歌曲的。 （3）该设计方案是通过按键随意按

5、下所要表达的音符，作为电平送给主体电路，中央处理器通过识别，解码输出音符，在扬声器中发出有效的声音。通过这样可以不断的弹奏我们想要的音符或者是音调，电路由复位电路，指示灯电路，和功能按键电路组成。 通过上述分析，可规划出系统的总体原理图，如图1-1所示。 图1-1四、设计原理和电路图1.硬件电路（1）时钟晶振电路XTAL1脚为片内振荡电路的输入端，XTAL2脚为片内振荡电路的输入端。内部时钟方式由单片机内部的高增益反相放大器和外部跨接的晶振、微调电容构成时钟电路产生时钟的方法，其工作原理如图1-3所示。C1、C2的值通常选择30PF，C1、C2对频率有微调作用，晶振的频率选择12MHz。图1-

6、2时钟晶振电路（2）复位电路此复位电路是是上电/按键复位，按下按键，电源对电容C充电，使RST端快速达到高电平；松开按键，电容向芯片的内阻放电，恢复为低电平，从而使单片机可靠复位，既可上电复位，又可按键复位。图1-3 复位电路（3）按键电路键盘是最常用的单片机输入设备，大致可以分为独立连接式键盘和矩阵式。独立连接式键盘是最简单的键盘电路，每个键独立接入一根数据线。这种键盘结构简单，使用方便，但是占用的I/O口线较多。矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上，行列式键盘可以节省I/O口，适合键数较多的场合，所以设计4*4键盘采用矩阵式键盘。图1-4 按键电路（4）振荡电路单片机的时钟信

7、号用来提供单片机内各种位操作的时间基准，时钟信号通常由两种电路形式的到：内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器，就构成了内部振荡方式，有用单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振荡后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。晶振通常采用6MHz.12MHz或者24MHz。本设计中采用的是12MHz.电容C1.C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值一般5-30pF。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，电路中使用较多。振荡方式如下图： 图1-5 声音提示电路（5）LED数码管数码管的显示方式采用动态显示，在动态显示下，每位数码管的对应段选线连接在一起，共8段，

8、连接到一个8位输出口上。由于单片机P0口内部无上拉电阻，所以P0口要加上拉电阻。每位数码管的位选线连接到一根独立的I/O口线上，显示信息时，段选码由同一个8位I/O口送出，由位选线控制具体哪位数码管显示。工作原理为：先在段选线上送出第一位数码管的段选码，然后让第一位数码管的位选线有效，则第一位数码管显示信息，其余数码管熄灭，延时一下，位码送关断数码管延时一下(作用：消除数码管的阴影)，再送第二位数码管的信息，方法与第一位的相同，直到所有的数码管扫描一遍。由于每位数码管轮流点亮，利用人眼的视觉暂留现象可造成所有数码管同时显示的效果。亮度较静态显示方式时暗，所以在位选线上加有译码器，增加驱动能力使

9、数码管点亮。图1-6 显示电路2.软件（1）软件工作的基本流程图(c) 按键程序流程图 图(a) 播放程序流程图 图(b) 中断程序流程图图(d) 主程序流程图五、元件清单名称参数数量备注排阻8*4702RP1,RP2插排SIP23J0,J1,J3SIP82J4,J5键盘直键开关16K1-K16电容CC1-3V-30pf2C21,C22CL10-3V-0.0047u1C33CC1-3V-0.1u3C12,C13,C31表1 元件清单六、硬件制作与调试本设计中用到单片机开发板和keil软件加上相应的下载线，构成软硬件调试环境，支持对单片机的在线调试功能，这样就能方便快速地调试出相应的程序，建议：

10、尽量创造条件完成硬件电路，用硬件电路来调试程序是最好的选择。实际硬件电路与程序结合完成我们想要的结果才是本次设计的目的。在仿真电路制作期间，发现元件的选择至关重要，元件型号的选择、元件数值的选择都是经过准确计算后得到的。然后就仿真电路的布局，有条理的布局可以使仿真电路整齐美观，更重要的是使人一目了然，电路的可读性、维护性大大提高。在程序调试期间，在KEIL跟PEROTEUS上仿真调试取得了成功。达到了设计初的预期目标，单片机的功能符合要求，需要反复检查程序，发现问题解决问题，直到运行结果正确。七、设计总结本次课程设计制作简易电子琴，虽然自己在网上查找资料，将自己的理论知识与实践相结合起来，进一

11、步巩固了专业基础知识和相关专业课程知识；另一方面，也培养了自己独立自主、综合分析的思维与创新能力，设计的过程不是一帆风顺，遇到过各种各样的问题。特别是设计软件时，一些很细小的问题都可能导致功能性的错误，修改了多次才通过仿真。在设计过程中我发现自己对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，所以也利用图书馆、网络资源查阅了大量文献资料，也请教了同学，书本上的知识很多都是理想化后的结论，忽略了很多实际的因素，或者涉及的不全面，可在实际的应用时这些是不能被忽略的，我不得不考虑这方面的问题，这也让我更深刻地体会到在今后的学习工作中也要注重理论联系实际。 八、参考文献 1 李群芳，肖看，

12、单片机原理、接口及应用，北京，清华大学出版社，2005年2 戴佳，戴卫恒 ，51单片机C语言应用程序设计实例精讲 ， 电子工业出版社，2005年 3 刘海成，单片机及应用系统设计原理与实践，北京，北京航空航天大学出版社，2009年4 楼然苗，李光飞，单片机课程设计指导，北京，北京航空航天大学出版社，2007年6 吴国经，单片机应用技术，北京，中国电力出版社， 2004.年附录1 总体电路附录2 完整程序#include <reg52.h>#define unint unsigned int#define

13、 unchar unsigned char#define keyport P2sbit sound =P27; /蜂鸣器j45unchar keyvalue;/*unchar music=64021,64103,64260,64400, 64524,64580,64684,64777, 64820,64898,64968,65030, 65058,65110,65157,65178;*/unchar music0 9=0,0xF8,0xF9,0xFa,0xFa,0xFb,0xfb,0xfc,0xf8;unchar music1 9=0,0x8c,0x5b,0x15,0x67,0x04,0x90

14、,0x0c,0x8c; unchar keyvalue;unchar MUSICTH0;unchar MUSICTL0;unchar dat;void delayms(unsigned int i)/延时函数 unsigned int j; for(;i>0;i-) for(j=100;j>0;j-);/键盘检测函数void keyscan(void) if(keyport!=0xff)delayms(10);if(keyport!=0xff)keyvalue=keyport;swswitch(keyvalue) case 0xfe:dat=1;break;/比较keyvalue是否=0xfe 如相等 返回 值1 case 0xfd:dat