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单片机课程设计—电子琴(论文)
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2009-05-01
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乐音实际上是有固定周期的信号。首先扩展一组小键盘(本设计以4×4 键盘为例,可按需要扩展),本按键为触发式常开按键。按键的输入信号通过AT89C51的P1口输入送给AT89C51一个定时器(如T1)控制,在P3.4脚上输出方波周期信号,再通过一片LM324(最好用LM368)做音频小功放放大输出的信号最后送到扬声器(本设计才用单片机实验箱上的蜂鸣器)发出音乐。
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电子琴的设计
电子琴的设计
摘要
随着科技的快速发展,单片机的应用日益普遍。目前,MCS-51系列的8051
单片机也在工业检测领域中得到了广泛的应用,本单片机系统设计应用单片机控制
技术,以51单片机为核心根据上学期所学的单片机知识结合设计了一套单片机控
制的电子琴系统。该系统大部分软硬件可以被软件程序柔化取代,电路简洁、操作
方便、性能良好
乐音实际上是有固定周期的信号。首先扩展一组小键盘(本设计以4×4 键盘为
例,可按需要扩展),本按键为触发式常开按键。按键的输入信号通过AT89C51的P1
口输入送给AT89C51一个定时器(如T1)控制,在P3.4脚上输出方波周期信号,再通
过一片LM324(最好用LM368)做音频小功放放大输出的信号最后送到扬声器
(本设计才用单片机实验箱上的蜂鸣器)发出音乐。
关键词:AT89C51;LM324;矩阵键盘行扫描;电子琴
电子琴的设计
目录
1 设计任务................................................................................................0
1.1 设计内容与要求.........................................................................................................................0
1.2 基本工作原理及组成简介.........................................................................................................0
1.3 基本步骤.....................................................................................................................................0
2 设计系统主要功能的说明.........................................................................1
2.1 设计设备的选择.........................................................................................................................1
2.2 设计原理.....................................................................................................................................1
3 硬件电路设计.........................................................................................2
3.1 单片机的最小单位.....................................................................................................................2
3.2 单片机记时器的基本原理.........................................................................................................3
3.3 LM324 的工作原理....................................................................................................................4
3.2.1 LM324 作反相交流放大器.............................................................................................5
3.2.2 LM324 作同相交流放大器.............................................................................................5
3.3 扩张后的按键的电路.................................................................................................................5
3.4 总的硬件电路.............................................................................................................................6
4 软件设计流程.........................................................................................6
4.1 声音的控制.................................................................................................................................6
4.1.1 延时程序控制..........................................................................................................................7
4.1.2 定时器中断服务控制......................................................................................................7
4.1.3 矩阵键盘的行扫描控制..................................................................................................7
4.2 软件的实现.................................................................................................................................7
4.2.1 主程序的实现..................................................................................................................7
4.2.2 定时器 1 中断服务程序的实现......................................................................................8
4.2.3 键盘扫描的实现方法......................................................................................................8
5 软、硬件的调试....................................................................................10
5.1 调试方案的确定...............................................................................................................10
5.2 调试过程...........................................................................................................................11
6 设计心得..............................................................................................11
参考文献.................................................................................................12
附录 A 设计的总电路图.............................................................................14
附录 B 电子琴的程序实现..........................................................................15
电子琴的设计
1 设计任务
1.1 设计内容与要求
利用 MCS-51 系列单片机为控制核心,设计一套利用单片机控制的电子琴系统。
1.2 基本工作原理及组成简介
声音的频谱范围约在几十 hz 到几千 hz,利用程序来控制单片机某个口线不段
的输出“高”、“低”电平,则在该口线上就能产生一定的频率的方波,将该方波接上
喇叭,就能发出一定的声音,若在利用程序来控制“高”、“低”电平的持续时间,就
能改变输出波形的频率,从而改变音调。乐曲中,每一个音符对应着确定的频率,
表 1 给出了 C 调时各音符频率。如果单片机某个口线输出“高”、“低”电平的频率和
某个音符的频率一样,那么将口线接上喇叭就可以发出次音符。
表 1 C 调时各音符频率
音名
1 2 3 4 5 6 7
频率
(hz)
523.3
587.
3
659.
3
698.
3
78
4
88
0
967.
8
1.3 基本步骤
(1)分析题意,确定设计方案
(2)选择单片机型号
(3)设计单元电路,选择电气元件,计算参数,并进行实验验证
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电子琴的设计
(4)编写程序
(5)软、硬件调试件调试
2 设计系统主要功能的说明
2.1 设计设备的选择
单片机因其体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用。本文介绍用AT89C51
单片机设计微型电子琴的方法,仅需AT89C2051最小系统。扩展一组小键盘(本设计
以4×4 键盘为例,可按需要扩展),本按键为触发式常开按键。再加一片LM324(最好
用LM368)做音频小功放,输出到扬声器(本设计才用单片机实验箱上的蜂鸣器)。
电源由单片机电源系统提供。
2.2 设计原理
乐音实际上是有固定周期的信号。我们可以用AT89C51的一个定时器(如T1)控
制,在P3.4脚上输出方波周期信号,产生乐音。根据不同的按键,调节T1的溢出时间,可
输出不同频率的乐音,这样就做出了一台微型电子琴。每个乐音的音高(频率) 是固
定的,表2列出了一个8度以及其上下共16个音的音名、频率及定时器T1初值对照(设
晶体频率为6MHz)。
表2 音名、频率及定时器T 1 初值对照
序号 音名 频率
TH1 TL1
1
低7
493.9
FEH 06H
2
中1
523.3
FEH 22H
3
中#1
554.4
FEH 3DH
第 1 页 共 20 页
电子琴的设计
4
中2
587.3
FEH 56H
5
中#2
622.3
FEH
6EH
续表2
6
中3 659.3
FEH 85H
7
中4 698.3
FEH 9AH
8
中#4 740.0
FEH AEH
9
中5 784.0
FEH C1H
10
中#5 830.6
FEH D3H
11
中6 880.0
FEH E4H
12
中#6 932.3
FEH F4H
13
中7 987.8
FEH 03H
14
高1 1046.5
FEH 11H
15
高#1 1108.7
FEH 1FH
16
高2 1174.7
FEH 2BH
3 硬件电路设计
3.1 单片机的最小单位
在引脚 XTAL1 和 XTAL2 外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器,就构成了
内部振荡方式。晶振频率的采用 12MH,电容=30p
振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us
当 MCS-5l 系列单片机的复位引脚 RST(全称 RESET)出现 2 个机器周期以上的高
电平时,单片机就执行复位操作。如果 RST 持续为高电平,单片机就处于循环复
第 2 页 共 20 页
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