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1、目 录诚信声明（1）基于 51 单片机电子琴八音盒设计（2）中文摘要（2）英文摘要（2） 1 引言（2）2 方案总体设计（2）2.1 方案对比（3）2.2 系统工作原理（4）3 硬件设计（4）3.1 STC89C52 芯片（4）3.2 单片机复位部分（5）3.3 单片机晶振部分（6）3.4 数码管显示部分（6）3.5 蜂鸣器部分（8）3.6 按键部分（8）4 软件设计（10）4.1 系统流程（10）4.2 延时源代码 （11）4.3 发音源代码（11）4.4 单个按键源代码（11）5 系统仿真与调试（12）5.1 仿真软件简介（12）5.2 硬件调试（12）5.3 软件调试（12）5.4 使用
2、说明（15）6 设计总结（15）参考文献（16）致谢（17）附录 原理图（18）附录 实物图（19）附录 软件设计（20）1xxx 学院本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：二 O 一 年 月 日2基于 51 单片机电子琴八音盒设计xxx，xxx（xxx 学院 电气工程学院，xxx xxxx xxxx
3、）摘 要：本文的主要内容是用 AT89C52 单片机为核心控制元件，设计一个八音盒。利用单片机产生不同的频率来获得我要求的音阶，最终可随意弹奏出要表达的音符。只要把一首歌曲的音阶对应频率关系,编写程序就可以达到我想要的曲目。经此调试，所做的八音盒得到了应有的按键发音效果。关键词: AT89C52；八音盒；音阶Keyboard music box design based on 51 single chip microcomputerYIN Fu gui，WU Zhi Rong（ Electrical Engineering College,Longdong University,Qingyan
4、g 745000,Gansu,）Abstract: The main content of this paper is to use AT89C52microcontroller as the core control element, the design of a music box. Produce different frequencies obtain the scale we require the use of single-chip, finally free to play want to express. the correctcorresponding frequency
5、 can achieve what we want music. On this basis, the electronic organbe pronunciation key effect.Keywords: AT89C52; music box ; scale1 引言单片机因其体积小，功能强，价格低廉而得到广泛应用，同时随着我国经济的飞速发展，单片机在越来越多的领域得到了广泛的应用，现在国内的单片机多用于电话，玩具和LCD 等产品，预计在未来，利用单片机发明的产品会越来越多,理解和掌握单片机的工作原理和使用技巧是必备的技能。我所设计该产品时根据自身的兴趣和爱好设计的，通过对传统电子琴的认识
6、和了解，知道了传统的电子琴是利用单片机汇编语言的编程来实现的，而且功能单一，只能弹奏而不能随意的播放音乐，我所设计的产品是基于对 89C52 单片机的深入理解，然后对传统电子琴小小的改革和创新，并且以简单的 C 语言程序替代了复杂的汇编语言程序。我相信在电子琴的不断革新达到人们娱乐设备标准的时候，电子琴会被投入到批量生产之中。2 方案总体设计本次设计的课题是基于 51 单片机的电子琴的设计，指标如下:1)利用蜂鸣器作为发声部件。32)一个数码管作为显示部件。3)设置 8 个按键，实现高音、中音、低音的 1、2、3、4、5、6、7、1 的发音。总体设计框架如图 2-1 所示图 2-1 总体框架图
7、2.1 方案对比方案一：采用单个的逻辑器件组合我们知道计数器 8253 可以产生任意频率的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率与计数器的频率对应起来就可通过计数器产生音乐了。根据本实验要求，采用 8279 将键扫描得到的键值通过查表得到相应的 8253 的频率值，将从 8253 得到相对应的按键弹奏信号经过 LM386 进行放大，再用喇叭输出，就实现了简易电子琴的基本功能，也就完成了实验的要求方案二：用 VHDL 语言编程来实现利用我们实验室先进的数字电路实验设备，我们可以采用 VHDL 语言编程来实现。我们可以通过 VDHL 语言，对实验原理图的各个部分进行设计，通过编译，可
8、以在计算机上下载此实验原理图，利用电路学习机上的芯片。我们很快就可以设计出一个简单的电子琴。并实现其功能 1。方案三：采用 STC89C52 单片机采用 STC89C52 单片机作为主控芯片，设置键盘、蜂鸣器等外围器件，另外还用到一些简单器件如：一位数码管，和 PNP 型三极管等。利用按键实现音符和音调的输入；一位的数码管进行被操作的按键显示：用 PNP 型三极管实现低音频功率放大；最后用蜂鸣器发音。STC89C52按键模块复位电路时钟电路显示模块发音单元4方案比较：方案一采用单个的逻辑器件组合实现。这样虽然比较直观，逻辑器件分工鲜明，思路也比清晰，一目了然，但是由于元器件种类、个数繁多，而过
9、于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、体积过大等不利因素。方案二采用 VHDL 语言编程来实现电子琴的各项功能。系统主要由电子琴发声模块、选择控制模块和储存器模块组成。和方案一相比较，方案二就显得比较笼统，虽然我们可以看到用超高速硬件描述语言 VHDL 的优势，但本质上它只是把整个系统分为了若干个模块，而不牵涉到具体的硬件电路。方案三与前两种方案相比，主控芯片采用 STC89C52 单片机，它是大规模集成电路技术发展的产物，具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。同时具有强大控制功能和灵活的编程实现特性，由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简
10、单易操作。而第三种方案具有经济可行性、技术可行性、实物应用性。所以我们选择第三种方案 2。2.2 系统工作原理由 STC89C52 的 P1 口 8 个按键控制 DO，RE ，MI ，FA，SO，LA，XI，DO 的各个音符，在由位于 P0 口的一位数码管显示出来，同时位于 P37 口的蜂鸣器发出声音。发音原理：其动力和时钟相同。发条轮上带个较大的圆柱轮。这柱面上按需要做了些凸点，对应的地方有一组发音的簧片，圆柱轮转动时就会刮上这些簧片。每点一个音。圆柱轮转动基本是恒速的，节拍就靠点的距离。八音盒主要部分由滚筒和簧片两部分组成。若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期，再将周期除以 2，即为半
11、周期的时间。利用定时器记时半周期时间，每当记时终止后就将 P37 反相，然后记时再反相。就可在P37 上得到此频率的脉冲。利用 STC89C52 的内部定时器使其工作计数器模式下，改变计数值 TH0 及 TL0 以产生不同频率的方法产生不同音阶。3 硬件设计3.1 STC89C52 芯片STC89C52 是一个低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含具有如下特点：40 个引脚（引脚图如图 3-1 所示）， 4kBytesFlash 片内程序存储器，128bytes 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
12、可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口，看门狗（WDTC）电路，片内时钟振荡器 3。此外，STC 89C52 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。5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。单片机引脚图如图 3-1 所示：图 3-1 单片机引脚图本系统采用单片机 STC89C52 为电子琴的控制核心，系统主要包括播放模块、安键控制模块。下面对各模块的设计逐
13、一进行论证比较。3.2 单片机复位部分1）复位功能：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始 4。2）复位原理：单片机复位时只要保持 RST 引脚接 2us 的高电平即可。在单片机启动0.1S 后，电容 C 两端的电压持续充电为 5V，这是时候 10K 电阻两端的电压接近于0V，RST 处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在 0.1S 内，从 5V 释放到变为了 1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候 10K 电阻两端的电压为 3.5V，甚至更大，所以 RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位 5。 3.3 单片机晶振部分外接晶振引脚 XTAL1 和 TXAL2 接外部晶振和微调电容的一端。振荡电路的频率就是晶体的固有频率。晶振电路结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率。晶振提高频6率越高，单片机运行速度越快。单片机
