基于單片機(jī)的電子琴課程設(shè)計報告

1、<p>　　單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)： 自動控制 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　2014 年 1

2、月 15 日</p><p>　評語：</p><p>　考勤10分守紀(jì)10分過程30分設(shè)計報告30分答辯20分總成績（100分）</p><p>　　基于單片機(jī)的多音階電子琴的設(shè)計</p><p><b>　　1 設(shè)計題目</b></p><p>　　本次單片機(jī)原理與系統(tǒng)課程設(shè)計題目是基于單片機(jī)

3、的多音階電子琴。主要將十個音鍵制作成獨立鍵盤，并用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。本設(shè)計還預(yù)先存放一段音樂程序在芯片內(nèi)，整個設(shè)計既可以作電子琴用又可以作音樂盒用，且?guī)э@示功能。</p><p><b>　　2 設(shè)計目的</b></p><p>　　1、通過課程設(shè)計，使我們能夠深入理解單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理，接口電路的設(shè)計及調(diào)試方法，培養(yǎng)綜合運用所學(xué)理論知識分析和解決實際問題的能力；&l

4、t;/p><p>　　2、使用AT89C52芯片的串口功能，利用獨立式鍵盤和AT89C52單片機(jī)以及揚聲器實現(xiàn)樂曲的演奏；</p><p>　　3、用keil軟件進(jìn)行編程與調(diào)試，利用Proteus 7 Professional軟件進(jìn)行繪制硬件電路圖且進(jìn)行仿真.</p><p><b>　　3 設(shè)計方案及原理</b></p><p

5、>　　3.1 總體設(shè)計方案</p><p>　　采用AT89C52單片機(jī)作為主控芯片，設(shè)置鍵盤、蜂鳴器等外圍器件，另外還用到一些簡單器件如：四位數(shù)碼管和NPN型三極管及電阻等。利用按鍵實現(xiàn)音符和音調(diào)的輸入，兩位的數(shù)碼管進(jìn)行被操作的按鍵顯示，用NPN型三極管8550實現(xiàn)低音頻功率放大，最后用蜂鳴器發(fā)音。</p><p>　　3.2系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)</p><p>

6、　　本系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 原理框圖</b></p><p><b>　　4 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1時鐘電路 </b></p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳XT

7、ALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，如結(jié)構(gòu)圖2 中X1、C1、C2。</p><p><b>　　圖 2 時鐘電路</b></p><p><b>　　4.2復(fù)位電路 </b></p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)常采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)

8、復(fù)位操作。手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。</p><p><b>　　圖 3 復(fù)位電路</b></p><p><b>　　4.3顯示部分</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的顯示電路采用兩位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。如圖4所示。</p><

9、p><b>　　圖 4 數(shù)碼管電路</b></p><p>　　4.4 按鍵與發(fā)音部分</p><p>　　鍵盤設(shè)計：獨立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。獨立式鍵盤如圖5所示。</p><p><b>　　圖 5 獨立式鍵盤</

10、b></p><p>　　發(fā)音部分設(shè)計：有一個按鍵和揚聲器組成。電路如圖6所示。</p><p>　　圖 6 發(fā)音部分電路</p><p><b>　　5 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　5.1 系統(tǒng)分析</b></p><p>　　系統(tǒng)的軟件組成：（1）

11、鍵盤掃描程序：檢測是否有按鍵按下，有按鍵按下則記錄按下鍵的鍵值，并跳轉(zhuǎn)至功能轉(zhuǎn)移程序，無按鍵按下，則返回鍵盤掃描程序繼續(xù)檢測。</p><p>　?。?）功能轉(zhuǎn)移程序：對檢測到的按鍵值進(jìn)行判斷，是琴鍵則跳轉(zhuǎn)至琴鍵處理程序，是功能鍵則跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的功能程序。</p><p>　?。?）琴鍵處理程序：根據(jù)檢測到的按鍵值，查詢音調(diào)表，給計時器賦值，使發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音。</p>&l

12、t;p>　　（4）自動播放歌曲程序：檢測到按鍵按下的是自動播放歌曲功能鍵后執(zhí)行該程序，電子琴會自動播放事先已經(jīng)存放的歌曲。</p><p>　　系統(tǒng)總體流程圖見附錄1。</p><p><b>　　5.2程序設(shè)計</b></p><p>　　C編程語言程序見附錄2。</p><p>　　6 系統(tǒng)仿真及實際調(diào)試<

13、;/p><p><b>　　6.1 仿真結(jié)果</b></p><p>　　仿真結(jié)果如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 系統(tǒng)仿真圖</b></p><p><b>　　6.2結(jié)果分析</b></p><p>　　根據(jù)仿真結(jié)果可知，本次課程設(shè)計能夠

14、準(zhǔn)確并徹底的完成設(shè)計要求。右側(cè)數(shù)碼管顯示0、1、2三種結(jié)果時，分別代表低音、中音和高音。右側(cè)數(shù)碼管顯示1、2、3、4、5、6、7七個數(shù)字時，分別代表DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI七種音符。當(dāng)系統(tǒng)上電后，若按下低音鍵，則選定工作方式為低音模式。P0口連接數(shù)碼管段選端，右側(cè)數(shù)碼管顯示的3即代表MI。四位數(shù)碼管即代表低音MI。</p><p><b>　　7 總結(jié)</b></p&g

15、t;<p>　　本次課程設(shè)計主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過這些使我的硬件和軟件開發(fā)能力都獲得了提高。硬件方面，基本了解了電子產(chǎn)品的開發(fā)流程和所要做的工作。通過硬件搭建的過程，使我對52系列單片機(jī)的接口有了更深層次的理解，熟悉了一些單片機(jī)常用的外圍電路引腳和連接方法，如LED數(shù)碼管，鍵盤等。在軟件方面，我的能力比較差，為了很好地完成軟硬件結(jié)合，我努力學(xué)習(xí)52系列單片機(jī)內(nèi)部的寄存器和編程規(guī)則以及學(xué)習(xí)了如何控制外圍電路等內(nèi)

16、容。通過此次設(shè)計我發(fā)現(xiàn)自己對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，因此也利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)資源查閱了大量文獻(xiàn)資料，也請教了老師和同學(xué)。本次課程設(shè)計是我學(xué)到了很多，一方面，將自己的理論知識與實踐相結(jié)合起來，進(jìn)一步鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識和相關(guān)專業(yè)課程知識；另一方面，更培養(yǎng)了自己獨立自主、綜合分析的思維與創(chuàng)新能力。</p><p>　　最后，衷心的感謝各位老師和同學(xué)的精心指導(dǎo)，使我能夠順利地完成本次課程設(shè)計。<

17、;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]蘇家健,曹柏榮,汪志鋒. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù). 北京：高等教育出版社,2003</p><p>　　[2]李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京：北京航天航空大學(xué)出版色,2001</p><p>　　[3]胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù). 北京：清華

18、大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[4]潭浩強(qiáng). C語言程序設(shè)計. 北京：清華大學(xué)出版社,2005</p><p>　　[5]王思明,張金敏,張鑫等,單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:科學(xué)出版社,2012.</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)總體流程圖</p><p>　　附錄 2 源程序代碼</p><p

19、>　　#include<reg52.h> </p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　void Run(void);</p><p>　　void KeyScan(void); </p><p>　　void PlayKey(void); </p><

20、p>　　void delay_1ms(uchar i); </p><p>　　void PlayMusic(void); </p><p>　　void DisPlay(void);</p><p>　　sbit Beep=P3^7; </p><p>　　uchar Th0,Tl0; //TH0,TL

21、0 </p><p>　　uchar flag=0xff; //模式，0表示音樂，ff表示按鍵</p><p>　　uchar key=0; //按鍵代號 </p><p>　　uchar a; uchar gaodi=0; //音樂音符 </p><p>　　

22、uchar code MusicCode[]={0XFc,0X44,0XFc,0Xac,0XFd,0X09,0XFd,0X34, </p><p>　　0XFD,0X82,0XFD,0Xc8,0XFD,0X06,0XFb,0X04, </p><p>　　0Xfb,0X90,0Xfc,0X0c,0Xfe,0X22,0Xf9,0X5b,0Xfa,0x15 };

23、 //月亮代表我的心 </p><p>　　uchar code Music[]={</p><p>　　0X02,0X82, </p><p>　　0X16,0X32,0X54,0X02,0X52, </p><p>　　0XA6,0X32,0X54,0X02,0X52,</p><p>

24、　　0X64,0X74,0XB6,0X64,</p><p>　　0X52,0X5C,0X32,0X22, </p><p>　　0X16,0X12,0X14,0X32,0X22, </p><p>　　0X16,0X12,0X14,0X22,0X32, </p><p>　　0X26,0X12,0X94,0X22,0X32, </p&

25、gt;<p><b>　　0X2C, </b></p><p>　　0X32,0X52, </p><p>　　0X36,0X22,0X14,0X54, </p><p>　　0XAC,0X92,0XA2,</p><p>　　0X96,0X0A2,0X96,0X82, </p><p&

26、gt;　　0X3C,0X54,</p><p>　　0X36,0X22,0X14,0X54, </p><p>　　0XAC,0X92,0XA2,</p><p>　　0X16,0X12,0X14,0X22,0X32, </p><p>　　0X2C,0X02,0X82, </p><p>　　0X16,0X32,0X

27、56,0X12, </p><p>　　0XA6,0X32,0X56,0X52,</p><p>　　0X66,0X72,0XB6,0X62,</p><p>　　0X62,0X52,0X58,0X32,0X22,</p><p>　　0X16,0X12,0X14,0X32,0X22,</p><p>　　0X16,0

28、X12,0X14,0X22,0X32, </p><p><b>　　0X1C,</b></p><p><b>　　0XFF};</b></p><p><b>　　//按鍵音符</b></p><p>　　uchar code KeyCode[]={0XFF,0XFF, &

29、lt;/p><p>　　0xF8,0x8B,0xF9,0x5B,0xFA,0x14,0xFA,0x66,0xFB,0x03,0xFB,0x8F,0xFC,0x0B,//低音 </p><p>　　0xFC,0x43,0xFC,0xAB,0xFD,0x08,0xFD,0x33,0xFD,0x81,0xFD,0xC7,0xFE,0x05,//中音 </p><p>　　0x

30、FE,0x21,0xFE,0x55,0xFE,0x84,0xFE,0X99,0XFE,0xC0,0xFE,0xE3,0xFF,0x02,//高音</p><p><b>　　}; </b></p><p>　　void main(void) </p><p><b>　　{</b></p><p>

31、　　P1=0XFF; //初始化 </p><p><b>　　P0=0XFF; </b></p><p><b>　　P2=0;</b></p><p>　　TMOD=0X01; </p><p><b>　　IT0=1;</b>&

32、lt;/p><p><b>　　TR0=0; </b></p><p><b>　　EX0=1; </b></p><p><b>　　ET0=1; </b></p><p><b>　　EA=1; </b></p><p>　

33、　while(1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　KeyScan(); //按鍵掃描 </p><p>　　Run(); //運行 </p><p>　　DisPlay();

34、 //顯示 </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Run(void) //運行 </p><p><b>　　{</b></p>&

35、lt;p>　　if(flag==0) </p><p>　　PlayMusic(); </p><p>　　else PlayKey();</p><p><b>　　} </b></p><p>　　void KeyScan(void) //按鍵掃描 </p><p

36、>　　{ if(P1==0XFE) //第一按鍵按下 </p><p>　　{ delay_1ms(12); //延時12MS </p><p>　　if(P1==0XFE) //確定按下 </p><p>　　{key=1; a=key;</p><p

37、><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(P1==0XFD)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delay_1ms(12);</p><p>　　if(P1

38、==0XFD) </p><p>　　{key=2; a=key;} </p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(P1==0XFB) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delay_1ms(12);

39、</p><p>　　if(P1==0XFB) </p><p><b>　　{key=3; </b></p><p><b>　　a=key;}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(P1==0X

40、F7) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay_1ms(12);</p><p>　　if(P1==0XF7)</p><p><b>　　{key=4; </b></p><p><b>　　a=key;}</b>

41、</p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(P1==0XEF) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay_1ms(12);</p><p>　　if(P1==0XEF)</p><p>

42、;<b>　　{key=5; </b></p><p><b>　　a=key;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(P1==0XDF)</p><p><b>　　{</b></p><

43、;p>　　delay_1ms(12);</p><p>　　if(P1==0XDF)</p><p><b>　　{key=6;</b></p><p><b>　　a=key;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

44、　else if(P1==0XBF)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay_1ms(12);</p><p>　　if(P1==0XBF)</p><p><b>　　{key=7;</b></p><p><b>　　a=key;

45、}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(P0==0XFE) //低音模式鍵按下</p><p>　　{ delay_1ms(12); </p><p>　　if(P0==0XFE)</p><p><b

46、>　　{gaodi=0;</b></p><p><b>　　a=gaodi;}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(P0==0XFD) //中音模式鍵按下 </p><p><b>　　{

47、 </b></p><p>　　delay_1ms(12);</p><p>　　if(P0==0XFD)</p><p>　　{gaodi=1; </p><p><b>　　a=gaodi;}</b></p><p><b>　　} </b></p>

48、;<p>　　else if(P0==0XFB) //高音模式鍵按下 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delay_1ms(12);</p><p>　　if(P0==0XFB)</p><p>　　{gaodi=2; </p>

49、<p><b>　　a=gaodi;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else return;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　void PlayKey(void)

50、 //響應(yīng)按鍵</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(key==0)</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{<

51、;/b></p><p>　　Th0=KeyCode[gaodi*14+key*2];</p><p>　　Tl0=KeyCode[gaodi*14+key*2+1];</p><p>　　TR0=1; delay_1ms(187);</p><p>　　TR0=0; key=0;</p><p><

52、;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　time0() interrupt 1 //定時器0中斷</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　TH0=Th0;<

53、;/b></p><p><b>　　TL0=Tl0;</b></p><p>　　Beep=~Beep;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void interrupt0() interrupt 0 //外部中斷0</p>&l

54、t;p><b>　　{</b></p><p>　　flag=~flag;</p><p>　　if(flag==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a=8;</b></p><p><b>　　P2

55、=0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay_1ms(uchar i) //延時 </p><p><b>　　{</b></p&g

56、t;<p>　　uchar j,k;</p><p>　　for(j=0;j<i;j++)</p><p>　　for(k=0;k<148;k++)</p><p><b>　　; </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

57、　void PlayMusic(void) //播放音樂</p><p>　　{ uchar yinfu,jiepai;</p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(i=0;Music[i]!=0XFF;i++)</p><p><b>　　{</b>&l

58、t;/p><p>　　yinfu=(Music[i]>>4);</p><p>　　jiepai=(Music[i]&0X0F);</p><p>　　if(yinfu==0)</p><p><b>　　continue;</b></p><p>　　Th0=MusicCode[

59、(yinfu-1)*2];</p><p>　　Tl0=MusicCode[(yinfu-1)*2+1];</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　for(j=jiepai;j>0;--j)</p><p><b>　　{</b></p><p

60、>　　delay_1ms(250);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　if(flag!=0)</p><p><b>　　break;</b></p><p><b

61、>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void DisPlay(void) //顯示</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　switch(a)</b>

62、</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　case 0: P2= 0X3F;break;</p><p>　　case 1: P2= 0X06;break;</p><p>　　case 2: P2= 0X5B;break;</p><p>　　case 3: P2= 0X4

63、F;break; </p><p>　　case 4: P2= 0X66;break;</p><p>　　case 5: P2= 0X6D;break;</p><p>　　case 6: P2= 0X7D;break;</p><p>　　case 7: P2= 0X07;break;</p><p>　　defa