基于ATC的简易电子琴单片机专业课程设计.doc
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1、 单片机课程设计题目名称: 基于单片机可演奏电子琴设计 专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导老师: 成绩:评语:指导老师署名: 日期: 摘 要电子琴是现代电子科技和音乐结合产物,是一个新型键盘乐器。它在现代音乐饰演着关键角色,单片机含有强大控制功效和灵活编程实现特征,它已经溶入现代大家生活中,成为不可替换一部分。本文关键内容是用AT89c51单片机为关键控制元件,设计一个电子琴。以单片机作为主控关键,和键盘、扬声器等模块组成关键主控制模块,在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统运行稳定,其优点是硬件电路简单,软件功效完善,控制系统可靠,性价比较高等,含有一定实用和参考价值。Abstrac
2、t Electronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments. It played an important role in modern music. SCM has powerful control functions and flexible programming characteristics. It has converged with modern peoples lives, become an irreplacea
3、ble part. The main content is AT89C51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core, with the keyboard, speaker and other core modules. In the main control module has 16 keys and a speaker. The system is steady, its simple hardware circuits, software functio
4、ns, reliability of control system and high cost performance is its advantages. It also has certain practical and reference value. 目录 摘 要1Abstract11 系统概述31.1 课程设计目标和意义31.2 本系统关键研究内容31.3 本系统关键研究目标41.4关键芯片介绍42 方案论证42.1 控制模块选择方案42.2 按键模块选择方案53 方案实现53.1系统实现具体方法53.2系统硬件设计63.2.1 系统硬件总体设计63.2.2子系统(模块)一63.2.
5、3子系统(模块)二73.2.4 子系统(模块)三83.3系统软件设计93.3.1系统软件总体设计93.3.2子程序(模块)一:LED显示93.3.3子程序(模块)二:扬声器103.3.4子程序(模块)三:矩阵键盘114 系统调试124.1 Proteus 介绍124.2 keil 介绍124.3 Proteus和Keil联调135 设计心得14参考文件15附录1:16 1 系统概述 1.1课程设计目标和意义 单片微型计算机是大规模集成电路技术发展产物,属第四代电子计算机,它含有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛特点。它应用肯定造成传统控制技术从根本上发生变革。所以,单片机开发
6、应用已成为高科技和工程领域一项重大课题。 电子琴是现代电子科技和音乐结合产物,是一个新型键盘乐器。它在现代音乐饰演着关键角色,单片机含有强大控制功效和灵活编程实现特征,它已经溶入现代大家生活中,成为不可替换一部分。本文关键内容是用AT89S51单片机为关键控制元件,设计一个电子琴。以单片机作为主控关键,和键盘、扬声器等模块组成关键主控制模块,在主控模块上设有16个按键和扬声器。 本文关键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硬件组成。利用单片机产生不一样频率来取得我们要求音阶,最终可随意弹奏想要表示音乐。而且本文分别从原理图,关键芯片,各模块原理及各模块程序调试来具体
7、叙述。本系统是简易电子琴设计,按下键盘矩阵中按键会使数码管显示目前按键,扬声器播放器对应音符。经过设计本系统可了解单片机基础功效。对单片机了解有一个小飞跃。1.2 本系统关键研究内容本系统设计制作一个可演奏电子琴。综合应用了两项设计。(1)键盘矩阵识别。即矩阵扫描,显示目前按键。(2)不一样频率音符播放。能够经过按键控制16种发音。1.3 本系统关键研究目标 本系统设计是为了实现按下矩阵键盘中按键会使数码管显示目前按键,扬声器播放对应音符目标。1.4关键芯片介绍 AT89c51介绍AT89c51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system pro
8、grammable)可反复擦写1000次Flash只读程序存放器,器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存放单元,功效强大微型计算机AT89c51可为很多嵌入式控制应用系统提供高性价比处理方案。 AT89c51含有以下特点:40个引脚(引脚图图1-2所表示),4k Bytes Flash片内程序存放器,128 bytes随机存取数据存放器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中止优先级2层中止嵌套中止,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
9、)电路,片内时钟振荡器。 另外,AT89c51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可经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,外中止系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保留RAM数据,停止芯片其它功效直至外中止激活或硬件复位。同时该芯片还含有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不一样产品需求。2 方案论证2.1 控制模块选择方案方案一:用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压,再经过整流、滤波,取得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、电容组成驰张振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。 方案二: 采取AT89C51单片机进行控
10、制,因为其性价比高,完全满足了本作品智能化要求,它内部程序存放空间达成4K,使软件设计有足够内部使用空间而且方便以后系统升级,使用方便,抗干扰性能提升。 选择方案:鉴于上述对比和分析,AT89C51单片机设计微型电子琴方法,仅需AT89C51最小系统,扩展一组矩阵键盘,再接一组发光二极管用来指示电子琴工作状态。所以,本设计采取方案二。2.2 按键模块选择方案传统电子琴能够用键盘上“1”到“A”键演奏从低SO到高DO等11音。该设计有16个按钮矩阵,设计成16个音,能够实现音阶在低音4-高音5之间。比传统音阶范围大,弹奏效果好。3 方案实现3.1系统实现具体方法 键盘接口必需含有4个基础功效。(
11、1)去抖动:每个按键在按下或松开时,全部会产生短时间抖动。抖动连续时间和键质量相关,通常为520mm。所谓抖动是指在识别被按键是必需避开抖动状态,只有处于稳定接通或稳定断开状态才能确保识别正确无误。去抖问题可经过软件延时或硬件电路处理。(2)防串键:防串键是为了处理多个键同时按下或前一按键没有释放又有新按键按下时产生问题。常见方法有双键锁定和N键轮回两种方法。双键锁定,是当有两个或两个以上按键按下时,只把最终释放键看成有效键并产生对应键码。N键轮回,是当检测到有多个键被按下时,能依据发觉它们次序依次产生对应键键码。(3)被按键识别:怎样识别被按键是接口处理关键问题,通常可经过软硬结合方法完成。
12、常见方法有行扫描法和线反转法两种。行扫描法基础思想是,由程序对键盘逐行扫描,经过检测到列输出状态来确定闭合键,为此,需要设置入口、输出口一个,该方法在微机系统中被广泛使用。线反转法基础思想是经过行列颠倒两次扫描来识别闭合键,为此需要提供两个可编程双向输入/输出端口。(4)键码产生:为了从键行列坐标编码得到反应键功效键码,通常在内存区中建立一个键盘编码表,经过查表取得被按键键码。用AT89C51并行口P0接44矩阵键盘,以P0.0P0.3作输入线,以P0.4P0.7作输出线;在数码管上显示每个按键“0F”序号。3.2系统硬件设计3.2.1 系统硬件总体设计本系统由键盘矩阵、LED显示管、扬声器这
13、多个部分组成,LED显示管显示目前按键,扬声器发出对应音符。硬件总体设计图以下: 图13.2.2子系统(模块)一LED显示模块图2-2所表示,利用AT89c51单片机P0端口P0.0P0.7连接到一个七段数码管ah笔段上,数码管公共端接电源。矩阵扫描显示目前按键模块以下: 图23.2.3子系统(模块)二矩阵扫描扬声器发出对应音符模块以下:图33.2.4 子系统(模块)三矩阵键盘模块以下:图4矩阵式键盘结构和工作原理在键盘中按键数量较多时,为了降低I/O口占用,通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是经过一个按键加以连接。这么,一个端口(如P1口)就能
14、够组成4*4=16个按键,比之直接将端口线用于键盘多出了一倍,而且线数越多,区分越显著,比如再多加一条线就能够组成20键键盘,而直接用端口线则只能多出一键(9键)。由此可见,在需要键数比较多时,采取矩阵法来做键盘是合理。矩阵式结构键盘显然比直接法要复杂部分,识别也要复杂部分,上图中,列线经过电阻接正电源,并将行线所接单片机I/O口作为输出端,而列线所接I/O口则作为输入。这么,当按键没有按下时,全部输出端全部是高电平,代表无键按下。行线输出是低电平,一旦有键按下,则输入线就会被拉低,这么,经过读入输入线状态就可得悉是否有键按下了。具体识别及编程方法以下所述。3.3系统软件设计3.3.1系统软件
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