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基于-单片机AT89C51电子琴课程设计报告.doc
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基于-单片机AT89C51电子琴课程设计报告.doc
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基于AT89C51单片机的多音阶电子琴的设计
摘要
单片机是电子、计算机及机电专业的一门重要的必修课程。要求我们掌握单片机的根本
组成和工作原理、会变程序的一般编写方法、常用接口电路的软硬件设计方法,具备根本的
单片机系统应用与开发能力。
随着科技的快速开展,单片机的应用日益普遍。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,成为不可替代的一局部。本单片机系统设计应
用单片机控制技术,用 AT89C51 单片机为核心控制元件根据本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。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。
本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析,接着制作硬件电路和编写软件的程序,
最后进展软硬件的调试运行。并且从原理图,主要芯片,各模块的原理和各个模块的程序调
试来阐述。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,实现高、中、低共 21 个音符
的发音和显示和音乐播放时的控制显示,并且能自动播放程序中编排的音乐。系统运行稳定,
其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比高等,具有一定的使用和参
考价值。
关键词:单片机、电子琴、AT89C51、独立键盘、
目 录
第 1 章 引 言......................................................................................................................... 1.
1. 1 设计背景......................................................................................................................... 1
1.2 设计任务......................................................................................................................... 1
1.3 设计目的......................................................................................................................... 1
1.4 设计思路......................................................................................................................... 1
第 2 章 方案论证................................................................................................................... 1
2.1 方案论证.......................................................................................................................... 1
第 3 章 硬件系统设计........................................................................................................... 2
3.1 时钟电路.......................................................................................................................... 2
3.2 复位电路......................................................................................................................... 3
3.3 原理框图......................................................................................................................... 3
3. 4 显示局部设计................................................................................................................. 3
3.5 按键局部设计.................................................................................................................. 4
3.6 发音局部设计.................................................................................................................. 5
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- word.zl
第 4 章 软件系统设计........................................................................................................... 5
4.1 系统分析.......................................................................................................................... 5
4.2 参数计算......................................................................................................................... 7
4.3 程序设计.......................................................................................................................... 8
第 5 章 实验结果................................................................................................................... 10
5.1 硬件调试........................................................................................................................... 10
5.2 软件调试.......................................................................................................................... 10
5.3 仿真结果......................................................................................................................... 10
5.4 结果分析.......................................................................................................................... 11
第 6 章 总 结......................................................................................................................... 11
附录一:系统整体电路图......................................................................................................... 12
附录二:元器件清单................................................................................................................. 12
附录三:源程序代码................................................................................................................. 13
参 考 文 献............................................................................................................................... 19
.
第一章 引言
1.1 设计背景
随着电子科学技术的飞速开展,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带来更多的生活乐趣。
基于当前市场上的玩具需求量增大,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来实现电子琴的功能,从而可以实现电子琴的微型化,可以
用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进展一定的功能扩展。
鉴于传统电子琴可以用键盘上的“1〞到“A〞键演奏从低 So 到高 DO 等 11 个音,
从而也可以通过单片机实现对十个按键的扩展,实现七个音符键的高、中、低 21 个音
调的显示播放和任意音乐的自动播放。
本次设计将十个音键制作成独立键盘,其中七个为音符键,三个为控制键,并用数
码管进展显示,使电子琴的功能更加完美。不但可以实现对按键的显示,而且可以实现
对音乐的自动存储和播放,使该设计功能更加完善。
1.2 设计任务
1、根据要求,设计以单片机为核心的多音阶电子琴系统,可随意弹奏想要表达的音乐;
2、针对要求控制的对象完成程序的编制;
3、硬件软件联调,完成题目所要求的功能;
4、有高中低三个音阶,并有显示电路。
1.3 设计目的
1、通过课程设计,使我们能够深入理解单片机系统的工作原理,接口电路的设计及调
试方法,培养综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力;
2、使用 AT89C51 芯片的串口功能,利用独立式键盘和 AT89C51 单片机以及扬声器实现
乐曲的演奏;
3、用 keil 软件进展编程与调试,利用 Proteus 7 Professional 软件进展绘制硬件电路图且
进展仿真。
1.4 设计思路
用独立式键盘的 7 个按键分别对应相应的音符,当按下某一个按键时,产生一个
相应音符,操作者按一定的节奏、规律进展输入时,信号经过单片机处理,然后经音
频放大后经扬声器输出音频信号,产生乐曲。本次设计有一个创新,就是预先存放一
段音乐程序在芯片,整个设计既可以作电子琴用又可以作音乐盒用,且带显示功能。
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第二章 方案论证
2.1 方案论证
2.1.1 总体设计
采用 AT89S52 单片机作为主控芯片,设置键盘、蜂鸣器等外围器件,另外还用到一
些简单器件如:四位数码管,和 NPN 型三极管及电阻等。利用按键实现音符和音调的
输入;两位的数码管进展被操作的按键显示;用 NPN 型三极管 8550 实现低音频功率放
大;最后用蜂鸣器发音。
主控芯片采用 AT89S52 单片机,它是大规模集成电路技术开展的产物,具有高性能、
高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。防止了由于元器件种类、个
数繁多,而过于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、体积过大等不利因素。同
时具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,由于本设计主要用于人们娱乐方面,因
此在设计上尽量使其平安以及简单易操作。具有经济可行性、技术可行性、实物应用性。
2.1.2 单片机选型
硬件电路要以单片机作为主控芯片,实现按键输入音符和音调,四位数码管的显示
以及低音频功率放大和蜂鸣器发音。针对本设计的功能和用途,采用 AT89C51 单片机更
好,实现功能完全,性价比拟高,更适合本设计。
第三章 硬件系统设计
3.1 时钟电路
单片机部具有一个高增益反相放大器,用于构成振荡器。通常在引脚 XTALl 和
XTAL2 跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器,构造图 2 中 X1、C1、C2。可以
根据情况选择 6MHz、12MHz 或 24MHz 等频率的石英晶体,补偿电容通常选择 30pF 左
右的瓷片电容。
图 3-1、时钟电路
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