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1、单片机原理课程设计1目录前言 .2第 1 章 基于 51 单片机的电子琴设计 .31.1 电子琴的设计要求 .31.2 电子琴设计所用设备及软件 .31.3 总体设计方案 .3第 2 章 系统硬件设计 .52.1 琴键控制电路 .52.2 音频功放电路 .62.3 时钟-复位电路 .62.4 LED 显示电路 .62.5 整体电路 .6第 3 章 电子琴系统软件设计 .73.1 系统硬件接口定义 .73.2 主函数 .83.2.1 主函数程序 .83.3 按键扫描及 LED 显示函数 .93.3.1 键盘去抖及 LED 显示子程序 .103.4 中断函数 .113.4.1 中断程序 .12第
2、4 章 电子琴和调试 .124.1 调试工具 .124.2 调试结果 .134.3 电子琴设计中的问题及解决方法 .14第 5 章 电子琴设计总结 .15参考文献 .16附录 .17单片机原理课程设计2前言音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。 如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而
3、在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色 )展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更
4、好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。 目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，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，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求 本设计主要是用 AT89C51 单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。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 7 个按键和 1 个复位按键。本系统主要是完成 2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机 C 语言，利用定时器来控制频
5、率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。单片机原理课程设计3第 1 章 基于 51 单片机的电子琴设计1.1 电子琴的设计要求本设计主要是用 AT89C51 单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。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 7 个按键和 1 个复位按键。本系统主要是完成的功能：电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机 C 语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。本设计的电子琴有以下要求：1. 用键盘作出电子琴的按键，共 7 个，每键代表 1 个音符。各音符按照符合电子琴的按键顺序排列；2. 利用五彩小灯显示有按键按下
6、及相对应的位置。 3. 达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲；1.2 电子琴设计所用设备及软件本设计除了需要计算机，还会用到两款软件：仿真软件 Proteus、编程软件Keil uVision4。1. 仿真软件 Proteus 的简介Proteus 软件具有其它 EDA 工具软件的功能，诸如：原理布图、PCB 自动或人工布线、SPICE电路仿真。除此之外还有一些革命性的特点：互动的电路仿真、仿真处理器及其外围电路。所实现的功能：数字电路仿真2. Keil uVision4 的简介uVision4 在 uVision3 IDE 的基础上，增加了更多大众化的功能：多显示器和灵活的窗口管理系
7、统；系统浏览器窗口的显示设备外设寄存器信息；调试还原视图创建并保存多个调试窗口布局；多项目工作区简化与众多的项目。所实现的功能：编写程序1.3 总体设计方案本系统采用 AT89C51 为主控芯片，因其精度较高，操作比较灵活，输入电单片机原理课程设计4路和输出电路由芯片来进行处理，电路的系统的稳定性高，功耗小。其中，输入电路有 7 个独立按键，通过按键随意按下所要表达的音符，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。由于需要显示的信息不多，显示电路未采用液晶屏显示，而是使用 LED 管显示电路负责显示按下的琴键所对应的键值，这样既节省了成本了，又降低了编程
8、难度。如图 1-1 所示基于单片机 AT89C51 的电子琴电路，它主要由琴键控制电路、LED 显示电路、音频功放电路、时钟-复时钟复位电路和电源电路五部分所构成。图 1-1 电路的原理框图AT89C51 放大电路按键模块声音模块LED 显示系统时间单片机原理课程设计5第 2 章 系统硬件设计基于单片机 AT89C51 的电子琴电路由琴键控制电路、数码管显示电路、音频功放电路、时钟-复位电路和电源电路五部分所构成。琴键控制电路采用了 8输入与门芯片 CD4068B，收集 7 个独立按键的开关状态信号，并触发单片机的外部中断来处理；而数码管显示电路负责显示按下的琴键所对应的键值；同时，音频功放电
9、路也会播放琴键对应的音调；电源电路为整个电路提供能源。2.1 琴键控制电路琴键控制电路作为人机联系的输入部分，也是间接控制数码显示和音频功放的重要组成部分。键盘按照连接方式可以分为独立式和矩阵式键盘两类。此次设计采用的是独立键盘。独立式键盘的特点是一键一线，各键相互独立，每个键各接一条 I/O 口线，通过检测 I/O 输入线的电平状态，可判断出被按下的按键。 显而易见，这样电路简单，各条检测线独立，识别按下按键的软件编写简单。适用于键盘按键数目较少的场合，不适用于键盘按键数目较多的场合，因为将占用较多的 I/O口线。 独立式键盘电路如图 3 所示，8 个独立按键分别对应一个 I/O 口线，当某一按键按下时，对应的检测线就变成了低电平，与其它按键相连的检测线仍为高电平，只需读入 I/O 输入线的状态，判别哪一条 I/O 输入线为低电平，很容易识别哪个键被按下
