简易电子琴单片机课程设计

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1、湖南人文科技学院课程设计报告课程名称 :单片机原理及应用课程设计设计题目:电子琴设计系 别:通信与控制工程系专 业:电子信息工程班 级:10级电子信息工程二班学生姓名:学 号:起止日期:2011年12月19日 2011年12月31日 指导教师:教研室主任:指导教师评语:指导教师签名:年月日成 绩 评 定项目权重成绩田蓁儒付艳辉1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质里与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见:教研室主任签字:年月日教学系审核意见:主任签字:年月日摘要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

2、、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,成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用 AT89C52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、蜂鸣器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有16个按键和蜂鸣TO方器。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

3、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。关键词:AT89C52芯片;8255A芯片;蜂鸣器;矩阵键盘;音阶目录摘要-1-1概述-3-1. 1 电子琴技术状况-3-1. 2任务与要求-3-1.3主

4、要芯片简介-3-1.3.1 AT89C52 芯片介绍-3-1.3.2 8255A 芯片介绍-4-2系统总体方案及硬件设计-5-2. 1系统总体方案-5-2. 2总体硬件组成框图-6-2. 2. 1 子系统模块一-7-2. 2. 2 子系统模块二-7-2. 2. 3子系统模块三-8-2.2.4 AT89C51 复位模块-9-2. 2. 5 AT89C52 晶振模块-9-3软件设计-9-3. 1软件设计总流程图流程-10-3. 2软件程序-10-4课程设计体会-11-5致谢-12-参考文献-13-附1源程序代码-15-附2 系统原理图-21-1概述1. 1电子琴技术状况本次设计提出了用AT89C5

5、2单片机为核心控制元件,设计一个简易的电子琴. 本方案以AT89C52单片机作为主控核心,与键盘、蜂鸣器等模块组成核心主控制 模块在主控模块上设有4*4个按键和蜂鸣器。根据使用者的操作随意弹奏想要表 达的音乐。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。1. 2任务与要求实现电子琴发声控制系统;要求电路实现如下功能:4*4键盘组成16个按钮,可以随意弹奏想要表达的音乐。设置一个开始键,一 个结束键,一个重复键,

6、通过按重复键可以完成之前音乐的重放。说明:单片机的工作时钟频率为12MHz。1.3主要芯片简介1.3.1 AT89C52芯片介绍AT89C52 (图1-1)为8位低功耗单片机,采用工业标准 的C51内核, 在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同,其主要用 于会聚调整时的 功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能 部件的初始化,会聚调 整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号 IR的接收 解码及与主板CPU通信等。主要管脚有:XTAL1( 19脚)和XTAL2( 18脚) 为振荡器输入输出端口,外接12MHz晶振。RST(9脚)为复位输入端口, 外接电阻电容组成的复

7、位电路。VCC( 40脚)和GND( 20脚)为供电端口, 分别接+5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O脚,其功能用途由软件定义,在本设计中,P0端口( 3239脚)定义为双向8位三态I/O接口, 它既可以作为通用I/O接口,又可作为外部扩展时的数据总线及低8位地 址总线的分时复用口; P1端口( 18脚)定义为准 双向I/O接口,内部具 有上拉电阻;P2端口( 2128脚)定义为8位准双向I/O接口,内部具有 上拉电阻,可 直接连接外部I/O设备,同时与地址高8位复用;P3端口(1017 )定义为8位准双向I/O接口,内部具有 上拉电阻,它是双功能复 用口,每个引脚可驱动4个TTL负

8、载。VCCPll 2P12 3P13 4P14 5P15 6P16 7P17 8RESET曲DOP3212P3313P3414I/O 15P3616P37173CTAR1XTAE220P10 1pi.orr2VCCpi.imExP0.0/AD0Pl.2P0.1/AD1Pl.3P0.2/AD2Pl.4P0.3/AD3P1.5/M0SIP0.4/AD4P1.6/MIS0P0.5/AD5P1.7/SCKP0.6/AD6R.STP0.7/AD7P3.0/KXD/EA/VPPP3A/TXDALE/PR.OGP3.2/INT0/PSENP3.3/IHT1P2.7/A15P2.6/A14P3.5mP2.5/

9、A13P3.6/WR.P2.4/A12P3.7/RDP2.3/A11STAL2P2.2/A10TALlP2.1/A9GNDP2.0/A8U4STC89C523938373635343332313029282726 .252423222140P20Dl:lD1D2D3D4D5D6D7 EAP24P23PP27P26PA2 2PAI 3PAO 4P37 5/CS 67Al 8A0 9PC710PCfillPC512PC413PC014PC115PC21fiPC317PB018PE119PE22DPA3 1PA3PA4PA2PA5PAIPA6PAOPA7/RD/WR/CSRESETGNDDOAlDI

10、A0D2PC7D3PC6D4PC5D5PC4D6PCOD7PCIVCCPC2PE?PC3FEGPEDPE5PEIFE4PB2PB38255U540 PA4PA5PA6PA7P36RESETDObiD2D3D4D5 VCCD7 yPE7PB6PB5PB4PB339383736353433323130292827262524232221图 1-1AT89C52图1-28255A芯片1.3.2 8255A芯片介绍8255A (图1-2 )是一片使用单一 +5V电源的40脚双列直插式大规模集 成电路。它的通用性强,使用灵活,通过 它CPU可直接与外设相连接。8255A在使用前要写入一个方式控制字,选择

11、A、B、C三个端口各自的 工作方式,共有三种:方式0 :基本的输入输出方式,即无须联络就 可以直接进行的I/O方 式。其中A、B、C 口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。方式1 :选通I/O,此时接口和外围设备 需联络信号进行协调,只有A 口和B 口可以工作在方式1,此时C 口的某些线被规定 为A 口或B 口与外围 设备的联络信号,余下的线只有基本 的I/O功能,即只工作在方式0.方式2:双向I/O方式,只有A 口可以工作在这种 方式,该I/O线即 可输入又可输出,此时C 口有5条线被规定为A 口和外围设备的双向联络线,C 口剩下的三条线可作为B 口方式1的联络线,也可以和B 口一起方式

12、 0的I/O线。8255A是一个并行输入、输出器件,具有24个可编程设置的I/O 口, 包括3组8位的I/O为PA 口、PB 口、PC 口,又可分为2组12位的I/O 口 : A组包括A 口及C 口高4位,B组包括B 口及C组的低4位。2系统总体方案及硬件设计本系统采用单片机AT89C52为电子琴的控制核心,系统主要包括按键 弹奏模块、音乐播放模块。下面对各模块的设 计逐一进行论证比较。总电 路图见附页二。2. 1系统总体方案2.1.1定时/计数器的设计和状态字定义:若要产生音频脉冲,只要算出某一音频的周期 (1/频率),再将此周 期除以2,即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间,每当计时

13、终止 后就将P3.3反相,然后重复 计时再反相。就可在P3.3引脚上得到此频率 的脉冲。利用AT89C52的内部定时器使其工作计数器模式(MODE1 )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,例如,频率为 523Hz,其周期T= 1/523 = 1912卩s,因此只要令计数器计时956卩s/1卩s =956,每计数956次时将I/O反相,就可得到中音DO (523Hz )。计数脉 冲值与频率的关系式是:N=fiF2Ffr,式中,N是计数值;fi是机器频率 (晶体振荡器为12MHz时,其频率为1MHz ) ; fr是想要产生的频率。其计 数初值 T 的求法如下:T= 6

14、5536 - N= 65536 fiF2Ffr例如:设 K= 65536,fi = 1MHz,求中音 DO ( 261Hz )。T = 65536 - N = 65536 fiF2Ffr= 65536 - 1000000F2Ffr= 65536 - 500000/fr,中音 DO 的 T= 65536 - 500000/523 = 64580。单片机12MHZ晶振,中音符与计数TO相关的计数值如表所示:频率简谱码音符频率简谱码符(HZ)(T值)(HZ)(T值)中126263628中574064860DOSO中227763731中678464898RELA中329463835中783164934MI

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