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