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1、泉州师范学院学年论文题 目: 基于51单片机电子设计制作-屏幕式声光电子琴学 院: 物理与信息工程学院 专业班级: 10电子信息与科学技术2班 学 号: 100303099 姓 名: 涂锐烽 指导老师: 吴志伟 完成日期：2013年8月30号1目录摘要.Abstract.1 引言1.1 设计的目的.1.2 设计的内容.2 系统硬件设计2.1 原理图.2.2 系统板硬件连线.2.3 主要芯片简介.2.4 LCD显示器2.5 三极管放大电路.2.6 时钟电路.2.7 复位电路2.8 键盘方案3 系统软件设计.3.1 理论基础3.2 系统流程图4 设计结果及分析.5 总结.参考文献附录 主要程序代码
2、.2摘要作为电气专业的学生，掌握电子琴的制作是很好检验我们所学知识应用。它所包含的知识基本上覆盖我们的模拟电子技术基础、数字电子技术基础、单片机基础等技术课程的重要章节。用电子琴可以演奏出各种美妙的音乐,而音乐是由音符组成,不同的音符又是由相应频率的振动产生,而用单片机来产生不同的频率非常方便,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.子琴的设计以89C52单片机作为系统的核心控制部分，通过制作硬件电路和软件的设计编写，然后进行软硬件的调试运行，最终达到设计电路的乐器演奏、点歌、存储及显示功能。可以用它来弹奏和播放乐曲。特点是设计思路简单、清晰，成本低。关键词:单片机;电子琴;按
3、键;扬声器 Abstract: As students of electrical engineering, the production of master keyboard is a good test our knowledge applications. The knowledge it contains basically covering our Analog Electronics, Fundamentals of Digital Electronics, microcontroller-based technologies such as the important secti
4、ons of the course. Keyboard can play a variety of wonderful music, and the music is composed by notes, the different notes turn, the corresponding frequency vibration generated with the microcontroller to generate different frequency is very convenient, the use of single-chip timer / counter T0 toth
5、is square wave frequency signal design of the keyboard 89C52 microcontroller as the core of the system control section, prepared by production hardware and software design, and hardware and software debugging and running, and ultimately to design the circuit of musical instruments, song, storage and
6、 display capabilities. You can use it to play and play music. Characteristics are by simple, clear design ideas, low cost.Key words: single-chip; electronic organ; button; speaker3引言 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，成为不可代替的一部分。本文的主要内容是用STC89C52RC单片机为核
7、心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为核心，与按键，扬声器等模块组成核心主控制模块。 本文主要对使用单片机设计简单电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴系统的硬件组成。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。本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及程序调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每一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。1.1设计
8、的目的巩固和运用所学课程，理论联系实际，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力，通过对一个简易的八音符电子琴的设计，进一步加深对单片机原理以及数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试的方法和步骤。巩固所学课堂知识，理论联系实际，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。1.2设计的内容1. 通过八个按键，分别控制发出do，re，mi，fa，sao，la，xi，do 八个音符。2. 显示屏上显示所按的键，如按下第一个键，屏幕上显示do，当选择播放歌曲时，显示歌词。4系统硬件设计2.1原理图图2-12.2系统板硬件连线 系统板硬件连线如图2-1所示，发
9、生模块，及LCD显示模块连线如下1. “单片机系统”的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK端口上；2. “单片机系统”的P2.0-P2.7端口用导线连接到“八个音符按键”区域；3. “单片机系统”的P0.0-P0.7端口用八芯的排阻连接到液晶显示屏上。2.3 主要芯片简介STC89C52RC芯片STC89C52RC有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52RC可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微5处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦
10、写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 芯片封装与引脚功能2-3 STC89C52RC引脚图 主要功能特性： 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共6个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能2.4 LCD显示器6 图2.4 LCD显示器引脚图1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线 VCC(15脚)和地线G
11、ND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，其中：引脚1：VSS,一般接地；引脚2：VDD，接电源（+5V）；引脚3：V0，液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。引脚4：RS，RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。引脚5：R/W，R/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。引脚6：E，E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。引脚7-10：底4位三态，双向数据总线0-3位；引脚1114：高4位三态，双向数据总线47
12、位；引脚15：BLA，背光电源正极；引脚16：BLK，背光电源负极。7寄存器选择控制表：RSR/W操作说明00写入指令寄存器（清除屏等）01读busy flag（DB7），以及读取位址计数器（DB0DB6）值10写入数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据2.5三极管放大电路图2-5放大电路输出原理图此部分的放大电路简单容易实现。可以采用两个大功率PNP型硅管8550，利用“分压偏置式工作点稳定直流通路”，达到了对静态工作点的稳定。分压电阻分别选择10K。蜂鸣器一端接+5V电压，一端接晶体管的发射极。由P1.0输出预定的方波，加到晶体管进行放大，再输出到嗡宁器，很好的实现了频率、声音
13、的转换。2.6时钟电路此系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C5和 8C6构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12.0592 MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为30F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。图2-6 MSC-51片内振荡电路2.7复位电路MS-51的复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引
