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1、 . . . 中国矿业大学徐海学院技能考核培训姓 名： 申鹏飞 学号： 22120768专 业： 信息12-2班 题 目： 基于单片机的技能考核 专 题： 简易的电子琴制作，数据收发 指导教师： 有鹏 设计地点：电工电子实验室时 间： 2015年 6月 通信系统综合设计训练任务书学生 申鹏飞 专业年级 信息12-2班 学号 22120768 设计日期：2015 年 6 月 20 日 至 2015 年7 月3日设计题目：设计专题题目：设计主要容和要求：1. 主要容：（1）系统硬件设计与说明（2）系统硬件设计与说明（3）单片机学习板主要功能介绍（4）系统软件设计2. 功能扩展要求（1）2.4GHz
2、射频收发芯片nRF2401与其应用（2）简易的电子琴制作的步骤和功能指导教师签字：摘要：随着电子技术的发展，电子技术与音乐的结合不断加深。由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭都能承受得了的经济投入。而且电子琴键盘操作直观易于掌握。这样对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普与率。关键词：51单片机，电子琴 ，数据收发目录第一章 前言61.1 系统开发背景61.2 系统开发意义6第二章 设计任务与要求7第三章 系统硬件设计与
3、说明83.1系统组成与总体框图8第四章 单片机学习板主要功能介绍94.1AT89S52简介94.1.1功能特性：104.1.2主要性能114.1.3管脚说明114.2 LED数码管124.3显示电路134.4键盘扫描模块电路图134.5数码管显示模块电路原理图144.6电源模块电路原理图15第5章 系统软件设计165.1音乐相关知识165.2如何用单片机实现音乐的节拍165.3如何用单片机产生音频脉冲165.4系统总体功能流程图18第六章2.4GHz射频收发芯片nRF2401 模块介绍216.1芯片结构216.2引脚说明216.3工作模式236.3.1收发模式236.3.2直接收发模式246.
4、3.3配置模式256.3.4空闲模式256.3.5关机模式256.4.器件配置256.5.应用电路266.6无线音频系统27第七章 51单片机与NRF24L01模块融合28第八章 收获与总结29第九章 参考文献30附录一31附录二43第一章 前言1.1 系统开发背景随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以与音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。鉴
5、于传统电子琴可以用键盘上的“k1”到“k7”键演奏从低So到高DO等7个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。1.2 系统开发意义该设计具有以下优点：(1)可以随意弹奏想要表达的音乐；(2)制作简单，成本低。第二章 设计任务与要求1. 设计51单片机最小系统，实现简易电子琴操作的电路；2. 设置至少7个按键，能发出do re mi fa sol la SI DO;能播示曲；3. 能够调节低音、高音和中音。4.说明系统工作原理，对系统进行调试。第三章 系统硬件设计与说明3.1系统组成与总体框图硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、
6、电路原理图。该设计要实现一种由单片机控制的电子琴，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。键盘扫描AT89S52数码管显示扬声器播放音乐电源部分图3-1 系统结构图第四章 单片机学习板主要功能介绍4
7、.1AT89S52简介AT89S52 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含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指令系统与80C51引脚结构，芯片集成了通用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AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：40个引脚（引脚图如图3-1所示），4k Bytes Flash片程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（
8、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，片时钟振荡器。此外，AT89S52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等三种封装形式，以适应不同产品的需求。4.1.1功能特性：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用
9、Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片晶振与时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、
10、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。4.1.2主要性能MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。4.1.3管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定
11、义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输
12、入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口，如下表所示：管脚备选
13、功能:P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：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地位字节。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。因
14、此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：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，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。4.2 LED数码管本次毕业设计的显示电路采用LED数码管显示，LED（Light-Emitting Diod
