单片机简易电子琴设计

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1、单片机简易电子琴设计1单片机简易电子琴设计摘摘 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 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 15 个按键和扬声器。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，具有一定的实用和参考价值，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。本文主要是熟悉单片机的功能，设计简易电子琴，由于电子琴

2、要发出不同的音阶，我们利用不同频率模拟不同的音阶。进行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。一一.设计项目内容与要求设计项目内容与要求以 80 C51 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 15 个按键和扬声器。能通过不同的按键发出要求能够发出 1、2、3、4、5、6、7 等

3、七个音符的声音，并伴有数码管显示不同的音符。二硬件电路原理分析二硬件电路原理分析 2.1 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，扬声器模块，及 LED显示模块连接如下：1.把“单片机系统”区域中的 P1.0 端口用导线连接到扬声器上，扬声器另一输入端接地；单片机简易电子琴设计2图 2-1 仿真电路图2.把“单片机系统“区域中的 P1.3P1.7，P3.5P3.7 端口用 8 芯排线连接到“3X5 行列式键盘”区域中的键盘端口上；3.把“单片机系统”区域中的 P02.0P2.3 端口用 8 芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个 ah 端口上；要求：P

4、0.0/AD0 对应着a，P0.1/AD1 对应着 b，P0.7/AD7 对应着 h。表 2.1音符频率 Hz简谱码DO52364580RE58764684ME65964777FA69864820SO78464898LA88064968SI98864030基于对音乐的了解，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，我们可以利用单片机的不同频率来模拟音乐，可以利用定时/计单片机简易电子琴设计3数器 T1 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。本次设计中单片机晶振为 12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式 1，那 T

5、值便为 T= 216-5105/相应的频率 ，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，可以列出不同音符与单片机计数 T1 相关的计数值如表 2.1 所示：2.2 8051 芯片简介MCS-51 系列单片机芯片均为 40 条引脚，HMOS 工艺制造的芯片用双列直插（DIP）方式封装，各引脚功能说明如下：Vcc（40 脚）：接+5V 电源正端。Vss（20 脚）：接+5V 电源地端。P0 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

6、 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；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；当采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该引脚地； ；XTAL2（18）：外接晶体的一个引脚，来自反向振荡器的输出 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时间；ALE/PR

7、OG（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，它可用单片机简易电子琴设计4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（0000HF

8、FFFH）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； 3.3.程序流程图程序流程图是开始等待、识别按键显示按键号根据键号查音频表将频率对应的计算值送入定时器启动定时器关闭定时器按键放开？单片机简易电子琴设计54.4.调试与检测调试与检测1.1.软件调试：软件调试：软件调试首先是通过将编写的程序进行汇编、看看是否有没有语法错误， 在调试过程中由于粗心发现有两处问题，一处是把数字零写成写成字母 O 了， 另一处是在程序的结尾忘记写 END，改正后再一次汇编就没有问题了。其次是 在 proteus 中连接电路，在连完电路图再运行，发现运行不了，有一处问题，

9、就是数码管不能正常工作，经过查证，发现是数码管电路连接错误，经过数码 管查实，改正电路连接后，再一次运行，发现没有问题，可以正常运行！2.硬件检测：硬件检测：硬件检测又分为，静态检测和动态检测 静态检测为：第一步：目测，检查外部的各种元件或则电路是否有断点；第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检 测各种电源线与地线之间是否有短路现象；第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合 要求的值； 第四步：是联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统 的调试。 动态检测为：动态检测是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器 件内部故

10、障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由 近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若 干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以 将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加 入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分 到合的调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑 距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方 法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。5.5. 设计心得与体会设计心得与体会1.在单片机课程设计中，我在增长知识、提

11、高能力的同时，产生了很深的 感触。从初步定下方案到编出程序，从不断的运行排错到调试成功，在整个设 计过程中，着实受益匪浅，不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书 本所没有学到过的东西。2.我懂得了理论与实际相结合是很重要的，眼高手低的现象常常难以避免。单片机简易电子琴设计6只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己 的实际动手能力和独立思考的能力。3. 在设计的过程中难免会遇到各种各样的问题，但是在这重重困难之中我了解 到自己的真实水平，并努力提高自己。同时我明白，对于想要成功的人来说更 重要的不是知识或技能，而是克服困难的信心。实践证明看似“莫名其妙”的错

12、 误只要坚持尝试必定有办法解决，应灵活地从各方面找原因而不是一味归咎于 实验仪器或软件平台。4.同时我意识到合作的精神是非常重要的。有目的的分工可以提高课程设 计的质量和效率，互帮互助的学风可以使每个成员走最少的弯路而增长最多的 知识参考文献参考文献1 康年光.电子技术基础（数字部分）.高等教育出版社.2005.07 2 刘乐喜.微机计算机接口技术及应用.华中科技大学出版社.2005.083 谢嘉奎.电子线路（线性部分）.高等教育出版社.2004.044 潭浩强.C 语言程序设计.清华大学出版社.2005.075 李群芳，肖看.单片机原理、接口及应用嵌入式系统技术基础.清华大学出版社.2005

13、.036 冯博琴.微型计算机原理与接口技术.清华大学出版社.20047 长德，李华，李东.MCS51/98 系列单片机原理与应用.机械工业出版社.19978 李群芳，张士军，黄建.单片微型计算机原理与接口技术.电子工业出版社.20029 石东海等.单片机数据通信技术从入门到精通.西安电子科技大学出版社.200210 谢自美等.电子线路设计、实验、测试（第二版）.华中科技大学出版社.200011 R.L.Geiger,P.E.Allen,N.R.Strader.VLSI.DLSI Design Techniques for Analog And Digital Ciruits.McGraw-Hi

14、ll Inc.199012 N.R.Mallik.Electronic Ciruits-Analysis Simulation and Design.Prentice Hall,1995.单片机简易电子琴设计7附件附件 3 3： 参考程序参考程序ORG 0000HJMP STARTORG 000BHCPL P1.0MOV TH0,R2MOV TL0,R3RETIorg 001bhINC 20hMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HRETIORG 0030HSTART:MOV P2,#00HMOV SP,#05FHMOV TMOD,#11HSETB ET0SETB EASETB ET

15、1.3单片机简易电子琴设计8MOV 20h,#00H;TEST:CLR P1.7JNB P3.5,BMUSICsetb p1.7CLR P1.6jNB P3.5,B1jNB P3.7,B5SETB P1.6CLR P1.5JNB P3.6,BSTUDYJNB P3.5,B2JNB P3.7,B6SETB P1.5CLR P1.4JNB P3.5,B3JNB P3.7,B7SETB P1.4CLR P1.3JNB P3.5,B4SETB P1.3JMP TEST;BMUSIC:MOV DPTR,#M1JMP MUSICB1: MOV DPTR,#Y1JMP MUSICB5: MOV DPTR,#Y5JMP MUSICB2:MOV DPTR,#Y2单片机简易电子琴设计9JMP MUSICB6:MOV DPTR,#