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1、单片机控制电子琴单片机控制电子琴摘摘 要要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。本文的主要内容是用 AT89S51 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。关键词关键词：单片机键盘扬声器电子琴AbstractAbstractElectronic
2、organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments. It played an important role in modern music. SCM has powerful control functions and flexible programming characteristics. It has converged with modern peoples lives, become an irreplaceable part. The
3、 main content is AT89S51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core, with the keyboard, speaker and other core modules. In the main control module has 16 keys and a speaker. The system is steady, its simple hardware circuits, software functions, reliabili
4、ty of control system and high cost performance is its advantages. It also has certain practical and reference value.KeyKey wordswords : : SCM keyboard speaker electronic organ毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人
5、或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位学位论论文原文原创
6、创性声明性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位学位论论文版文版权权使用授使用授权书权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手
7、段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目目 录录1 引言. 12 原理图. 22.1 系统板硬件连线. 33 主要芯片简介. 43.1 AT89S51 简介. 43.1.1 主要功能特性. 53.1.2 引脚功能. 53.2 LM386. 63.2.1 LM386 内部电路及特性. 73.2.2 LM386 的引脚图. 84 模块原理. 114.1 4X4 行列式键盘识别. 114.1.1 系统板上硬件连线设计. 124.1.2 程序设计要求. 134.1.3 键盘识别程序框图. 134.2 触摸式模块的实现原理. 154.3
8、.1 单片机产生音乐原理. 174.3.2 音乐产生原理程序图. 185.PCB 电路板图. 206 汇编程序. 227 结束语. 34致 谢. 32参考文献. 331 1 引言引言单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。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大课题。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
9、一部分。本文的主要内容是用 AT89S51 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。本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。一首音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
10、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 原理图原理图图 2-1 电子琴电路图图 2-2 触摸式电器开关电路2.12.1 系统板硬件连线系统板硬件连线 系统板硬件连线如图 2-1 所示，发生模块，键盘模块，及触摸模块连接如下1.把“单片机系统”区域中的 P1.0 端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的 SPK IN 端口上；2.把“单片机系统“区域中的 P3.0P3.7 端口用 8 芯排线连接到“4X4 行列式键盘”区域中的 C1C4 R1R4 端口上；3.把图 2-2 继电器的开关两端串联在单片机的工作电源上。 3 3 主要芯片
11、简介主要芯片简介3.13.1 AT89S51AT89S51 简介简介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 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51 具有如下特点：40 个引脚（引脚图如图 3
12、-1 所示），4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes 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 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51 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。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
13、式，以适应不同产品的需求。图 3-1 管脚图3.1.13.1.1 主要功能特性主要功能特性 兼容 MCS-51 指令系统 32 个双向 I/O 口 2 个 16 位可编程定时/计数器 全双工 UART 串行中断口线 2 个外部中断源 中断唤醒省电模式 看门狗（WDT）电路 灵活的 ISP 字节和分页编程 4k 可反复擦写 ISP Flash ROM 4.5-5.5V 工作电压 时钟频率 0-33MHz 128x8bit 内部 RAM 低功耗空闲和省电模式 3 级加密位 软件设置空闲和省电功能 双数据寄存器指针3.1.23.1.2 引脚功能引脚功能VCC（40）：5V；GND（20）：接地；P0
14、 口（3932）：P0 口为 8 位漏极开路双向 I/O 口，每引脚可吸收 8 个 TTL 门电流；P1 口（18）：P1 口是从内部提供上拉电阻器的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收和输出 4 个 TTL 门电流；P2 口（2128）：P2 口为内部上拉电阻器的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收和输出 4 个 TTL 门电流；P3 口（1017）：P3 口是 8 个带内部上拉电阻器的双向 I/O 口，可接收和输出 4 个 TTL 门电流，P3 口也可作为 AT89C51 的特殊功能口；RST（9）：复位输入。当振荡器复位时，要保持 RST 引脚 2 个机器周期的高电平
15、时间；ALE/PROG（30）：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节，在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6，它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的，要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过 1 个 ALE 脉冲；PSEN（29）：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期 2 次 PSEN 有效，但在访问外部数据存储器时，这 2 次有效的 PSEN 信号将不出现；EA/VPP（31）：当 EA 保持低电平时，外部程序存储器地址为（0000HFFFFH）不管是否有内部程序存储器。FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）；XTAL1（19）：反向振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；XTAL2（18）：来自反向振荡器的输出；3.23.2 LM386LM386LM386 是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。3.2.13
